实验9 短纤维摩擦系数测定

实验9 短纤维摩擦系数测定

一、目的要求

根据绞盘法测定纺织材料摩擦系数的原理，使用Y151型纤维摩擦系数测定仪，测定一种短纤维（或长丝切断而成）的动摩擦系数和静摩擦系数。通过实验，掌握仪器结构和摩擦系数测定方法。

二、试验仪器和试样

试验仪器为Y151型纤维摩擦系数测定仪。试样为天然纤维或化学短纤维一种。并需备有镊子、黑绒板等用具。

三、基本知识

1、纺织纤维摩擦的意义和摩擦系数纺织纤维摩擦性质不仅直接影响纺织工艺的顺利进行，而且还关系到纱、布的质量，在纺织加工过程中，经常存在纤维与纤维、纤维与机件之间的相对运动，从而会出现纤维与纤维、纤维与其它材料的摩擦问题。

纤维摩擦力的大小直接影响梳理、牵伸、卷绕等工艺，并影响纱布性质。为了使纱线具有一定的强力，纤维与纤维之间要求具有足够的摩擦力，同时纱线与纱线之间具有足够的摩擦力，则是织物尺寸稳定性良好的必要条件。

纺织纤维摩擦性质可用摩擦阻力和摩擦系数表示。摩擦力分静摩擦与动摩擦力两种。使相互接触的物体（纤维）开始滑动所需要的力，称为静摩擦力，维持物体滑动所需要的力，称为动摩擦力。摩擦力和正压力之商称为摩擦系数，分静摩擦系数和动摩擦系数。在测定系数时，相互接触的物体可以是纤维与纤维，也可以是纤维与其它材料的相互接触进行接触器。

2、纺织纤维摩擦系数的测量方法及原理Y151型纤维摩擦系数测定仪是测定短纤维摩擦系数的典型仪器，测量方法采用绞盘法（见图9-1），将纤维以一定角度包围在绞盘上，纤维的一端张回升为f1，另一端的张力为f2,拉伸纤维时，由于纤维与绞盘表面存在着摩擦力，所以张力f2大于f1,根据欧拉公式，纤维在绞盘上的摩擦系娄可通过下式得。

绞盘法是1953年由荷兰科学家罗德（Roder）首先提出，广泛应用于测定纤维的摩擦性质。

图9—2是Y151型摩擦系数测定仪的结构简图，仪器、主要包括测力部分、机械传动

部分和摩擦装置三部分。测力部分为称量100mg的扭力天平1。摩擦装置是直径为8mm的金属芯轴2，可根据需要采用纤维与纤维或纤维与金属进行摩擦。机械传动部分为多级齿轮变速箱3，可根据需要，调节速度。

测定时先在直径为8mm的金属芯轴上，均匀地包覆一层纤维，即构成摩擦用的纤维辊。然后在纤维辊4上面挂一要纤维5，纤维两端各夹一只重量为100mg(或200mg)的张力夹头，一只张力夹头6跨骑在扭力天平秤钩上，另一只张力夹头7是空挂着。当纤维辊按箭头方向回转时，由于纤维与纤维辊之间发生摩擦（动摩擦），纤维两端张力不平衡。扭力天平秤钩一端的纤维张力为f1(＜100mg)常用在另一端的纤维张力f0(100mg)这时扭力天平指针偏向一边，为了测量扭力天平秤钩上受力大小，可扳动扭力天平手柄8，使扭力天平零指针回复到零位，这时扭力天平秤钩一端的纤维受为扭力天平的读数。

四、试样准备

1．将试样先在标准大气条件下调湿，再试样制成试验辊，试验辊制作得好坏是保证试验结果准确的关键。试验辊的表面要求光滑，不得有毛丝，不能沾有汗污，纤维要平行于金属芯轴，均匀地排列在芯轴表面。

2．从试样中任意取出0.5g左右的纤维，用手整理成大致平行整齐的纤维束（注意手必须洗净，防止手中油汗污染纤维）。然后用手夹持纤维束的一端，用梳子梳理另一端，将纤维束中的纤维结和乱纤维去掉，梳理完后再倒过来梳另一端，此纤维片的宽度约为30mm，厚度约为0.5mm左右。

3．将纤维片用镊子夹到纤维成型板上，并使纤维片超出成型板上端边20mm，将此超出部分折入成型板的下侧，并用夹子夹住。

4．成型板上的纤维片用金属梳子梳理整齐后，再用塑料透明胶带沾成型板前端（即不夹夹子的一端）将纤维片粘住，胶带两端各留出5mm左右，粘在试验台上。

1）去掉夹子，抽出成型板，将弯曲的纤维剪掉，使留下的纤维片长度在30mm左右，揭起粘在试验台上的塑料透明胶带左端，将其粘在金属芯轴顶端，旋转芯

轴。这样用塑料透明胶带粘住的纤维片就卷绕在芯轴的表面，将露出辊芯上端

（约2---3mm）的胶带和粘住的纤维折入端孔，用顶端螺钉和垫圈固定，然后

再用金属梳子梳理不整齐的一端，使纤维平行于金属芯辊，均匀地排列在芯轴

的表面，并用剪力剪齐，从金属芯轴的右端套入螺母，从金属芯轴的左商套入

螺钉拧紧（注意拧紧时只转动螺母而不能转动螺钉）。检查纤维辊表面层是否

平滑，如有毛丝时则用镊子夹去最后将做好的纤维辊插入辊芯架内，重复以上

步骤共做5个纤维辊。

2）在测定纤维与金属或纤维与橡胶间的摩擦系数时，可直接将金属辊芯或橡皮辊芯插入主轴内孔。

五、试验方法和程序

1．动摩擦系数测定

1）接通测试仪器的电源，打开扭力天平开关，校准扭力天平的零位

2）将准备好的纤维辊插进仪器主轴内孔，并用紧固螺钉固紧。

3）在试样中任选一根纤维，在两端夹上100mg的张力夹并没有各一只，将其中的一个张力夹头跨骑在扭力天平秤钩上，另一个绕过纤维辊表面，自由地悬挂在纤维辊的另一端。如果被测纤维较粗，或卷曲数很多，可考虑选用150mg或200mg的张力夹头。

4）调节纤维辊转速至30r/min(ADG)，开动电动机，使扭力天平指针偏向右边转动扭力天平手柄，直至扭力天平的指针回到中央，记录扭力天平上的读数。每根挂重复此测定操作2—3次，记录其平均值。每个纤维辊定要测挂6根丝，5个纤维辊共测定30个数值(可根据需要增减测定次数)，分别记录之，并求出扭力天平读数的平均值，按式（9—2）计算动摩擦系

数值。

2．静摩擦系数的测定，使纤维辊不转动，缓慢转动扭力天平手柄，直至纤维与纤维辊之间发生突然滑移，读取扭力天平指针开始偏转时扭力天平上的讯数。测试次数与动摩擦系数相同。动摩擦系数与静摩擦系数交替进行，同一根纤维测定静摩擦系数后，可接着测定动摩擦系数。静摩擦系数的计算公式与动摩擦系数的计算公式相同。

六、注意事项

1．在取样和测试过程中，手要尽量干净，以免手汗和水分影响测试结果的准确性。

2．在试验中要记录试验条件（张力夹头重量、纤维辊的转速和温湿度条件）因为条件不同，会有不同的试验结果。

思考题

1．在测定纤维摩擦素数过程中，有哪些因素会影响试验结果？

2．动摩擦系数和静摩擦系数在概念上是否相同，如何测定？