棉纤维股线与303钢线接触摩擦磨损行为分析

目的探究棉纺织加工过程中棉纱线对金属表面的摩擦磨损行为。方法通过线接触摩擦磨损试验,分析加载力、预加张力、速度和棉纱线股数等因素对金属表面摩擦磨损性能的影响,采用3D表面轮廓仪表征金属表面形貌随磨损时间的变化特征,基于Archard磨损模型对磨损量进行预测。结果在加载力相同时,棉纱线股数越多,摩擦因数越小;在相同股数下,预加张力对摩擦因数的影响小于加载力,速度对摩擦因数的影响较小。金属表面磨痕深度随着磨损时间的延长而增加,最大磨痕深度为23.158μm,磨损量随着磨痕体积的增大而增加。与磨损24h时相比,在48h时金属磨损严重,磨损量增大了71%;相较于其他磨损时间段,在96 h时磨损量变化较小。在磨损阶段,磨痕面积的变化规律与磨痕体积相似,均与磨损时间呈正相关。在磨损时长达到120 h后,非直接接触区域会发生链式反应,导致损伤面积不断扩大。结论在连续摩擦条件下,棉纱线会对金属表面造成损伤,基于Archard磨损模型的预测结果与试验结果较为一致。

新疆单根长绒棉纤维力学特性及断裂形态分析

针对新疆长绒棉在机采及加工过程中受到机械拉伸导致纤维断裂损伤的问题,首先,通过试验分析纤维直径、试样长度和拉伸速度对单根长绒棉纤维力学特性和形态变化的影响规律;其次,通过响应面法分析并建立3种因素交互作用的响应面回归模型,得到3种因素交互作用对单根长绒棉纤维力学特性的影响规律;最后,借助扫描电子显微镜对不同断裂方式的棉纤维断口形貌进行观察与分析。结果表明:当试样长度和拉伸速度一定时,随着单根长绒棉纤维直径的增大,断裂强力逐渐减小,纤维表面形态变化差异较大;当纤维直径一定时,单根长绒棉纤维断裂强力随着拉伸速度的增大而增大,随着试样长度的增加而减小;单根长绒棉纤维力学特性不仅受上述3种因素的单一影响,受其交互作用的影响也较为显著,影响顺序依次为纤维直径、拉伸速度、试样长度;在低载荷下,单根长绒棉纤维断裂伸长率与拉伸速度没有较大关系,但其随试样长度的增加而增加;新疆单根长绒棉纤维在拉伸过程中力学特性曲线表现为直接断裂和逐渐断裂2种类型,主要原因依赖于棉纤维初始形态和缺陷程度,其拉伸形态变化归纳为纵向微原纤分裂且在纤维内传播,断裂方式具有直接断裂、轴向撕裂、扭转断裂和纤维丝间滑移。

棉纤维束与金属摩擦行为研究

目的基于接触力学模型对棉纤维与不锈钢303摩擦辊摩擦行为进行研究。方法采用自制绞盘式摩擦试验装置,从预加张力、粗糙度、摩擦速率和棉纤维束包角4个方面探究了棉纤维束与金属摩擦辊表面的摩擦行为,并建立棉纤维与粗糙峰接触模型对试验结果加以验证。结果预加张力与摩擦力呈正相关,与摩擦因数呈负相关。摩擦力与摩擦因数随所选粗糙度的增大而减小。摩擦速率只对摩擦系统达到稳定的周期数有影响,对摩擦行为的影响较小,摩擦速率较小时,系统达到稳定所需周期更长。包络角度增大,摩擦力增大,摩擦因数变化较小,包络角度越小震荡越明显。结论与摩擦速率及包络角度相比,粗糙度和预加张力对棉纤维束与金属表面摩擦磨损行为影响更大。