塑料薄膜拉伸專用夾頭的設計與制作

張勝軍 冉文生 李學穎 馬肖楠 翟國亮 李迎

（1.國家節水器材產品質量監督檢驗中心，新疆烏魯木齊 830000；2.中國農業科學院農田灌溉研究所，河南新鄉 453002）お

摘要 為解決使用新國標GB/T1040.3-2006《塑料拉伸性能測定 第3部分：薄膜和薄片的試驗條件》薄膜拉伸實際試驗時試樣100%的斷在試驗機夾頭處的問題，對拉伸試驗過程試樣受力進行研究，找出原因，提出新的夾頭設計原理，即對夾持力面受力方式作了改進，消除了橫向剪切力，并重新設計制作了專用夾頭，滿足了塑料薄膜拉伸新標準方法試驗要求。

關鍵詞 塑料薄膜；拉伸；夾頭

中圖分類號 SB277.9文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2014）19-06516-02

Design and Development of Special Chunk for Plastic Film Stretching

ZHANG Sheng瞛un et al

( National Center for Supervision and Inspection of Drainage Irrigation and Water-saving Equipment Product Quality, Urumqi, Xinjiang 830000)

Abstract In order to solve the problem of the fracture of experimental samples in the chunk of tensile testing machine during the tensile experiments of plastic films according to the new national standard GB/T1040.3-2006 Plastics - Determination of tensile properties - Part 3: Test conditions for films and sheets, stress conditions during the tensile process were investigated to analyze the reasons and propose new principles for chunk design. By improving the stress loading mode on clamping surface and eliminating the transverse shear stress, a special chunk was designed and developed, which met the new standard and requirements of tensile experiments for plastic film.

Key words Plastic film; Stretch; Chunk

基金項目 公益性行業（農業）科研專項經費項目（201203003）；國家科技支撐計劃項目（2012BAD20B02-04）。

作者簡介 張勝軍（1956- ），男，上海人，高級工程師，從事節水器材產品質量監督檢測。*通訊作者，碩士，研究實習員，從事節水設備研發與節水灌水技術研究。

收稿日期 20140526

地膜是自“種子”后的第2次農業革命，新疆現已推廣應用地膜達260余萬hm2，是必須的農資物品之一，它的性能好壞直接影響農作物的收成［1］。但自執行新的產品性能檢測方法——GB/T1040.3-2006［2］《塑料拉伸性能測定 第3部分：薄膜和薄片的試驗條件》后，檢測中出現拉伸試驗100%斷在夾頭處，試驗無法正確反應產品性能的問題。為此，筆者針對出現的問題開展相關分析，提出新的設計原理并制作了新的塑料薄膜拉伸專用夾頭（該塑料薄膜拉伸夾頭現已獲得國家實用新型專利，專利號：ZL201320489645。），滿足了塑料薄膜拉伸試驗要求。

1 原因分析

在塑料薄膜拉伸時，原試驗方法標準GB130221991［3］《塑料薄膜拉伸性能試驗方法》規定試樣為啞鈴型，在拉伸試驗時根據應力集中原理，受力一定是集中在試樣中部（圖1）。而新檢測方法GB/T1040.32006《塑料拉伸性能測定 第3部分：薄膜和薄片的試驗條件》規定試樣為直條型（等效采用國際標準）。在拉伸試樣時應在試樣最薄弱處受到破壞（圖2），從理論上講新標準更能真實反映出產品性能指標。出現試驗時試樣100%斷在試驗機夾頭處，且力值與標準值相差很大，為20%～50%，其原因是夾持問題，試樣不是拉斷而是剪斷，因此需重新設計制作塑料薄膜拉伸專用夾頭。

圖1 原標準中亞鈴型試樣受力圖

圖2 新標準中直條型試樣受力圖

2 設計原理

在塑料拉伸的新標準GB/T1040.3-2006中規定試樣為直條型，拉伸試驗時應對薄而軟的塑料材料在試樣最薄處才能真實反映材料性能。理論與實際差距大是夾持夾具出了問題。這是因為試樣很薄，一般為0.008 mm，試樣受力標準值在1.0 N左右，最后影響力值只需0.1 N左右。現夾頭面為金屬面，很細小震蕩就會產生剪切力，造成試樣在夾頭處被剪斷，導致試驗無效，因此要解決該問題必須消除橫向剪┣辛Α＊

出現橫向剪切力有3個方面原因：一是裝夾試樣時造成；二是試驗拉伸時，拉力機抖動造成；三是因夾頭與拉力機是銷孔連接，連接試驗時連接處也會產生抖動。為此筆者在試樣夾持的活動夾持面連接上設置一個方向調節螺桿，用來調節活動夾持面從而消除裝夾試樣時造成的橫向剪切力；在連接處設置一個固定螺栓，消除連接間隙的抖動；在活動夾持面連接上放入應力彈簧用來消除試驗拉伸時拉力機抖動造成的橫向剪切力。并可在與試樣接觸的夾持面上加固定緩沖層（例如貼上皮革）。經試驗解決了塑料薄膜拉伸時試樣100%的斷在試驗機夾頭處且力值與標準值相差20%～50%的技術問題。

3 制作與使用

夾頭材料為45#鋼，需熱處理［4］。夾頭包括拉力機連接件11和夾持件；所述拉力機連接件11與夾持件的頂部固定連接，所述的拉力機連接件上設有固定栓4，調節固定栓4可消除夾頭與拉力機連接帶來的應力。夾持件包括固定夾持面6、活動夾持面2、活動夾持面3和鎖扣1；活動夾持面2固

注：4為固定框；11為拉力機連接件。

圖3 夾頭上連接部分

注：1為鎖扣；2和3為活動夾持面；5為調節螺桿；6為固定夾持面；701和702為連接鎖；8為螺栓；9為緩沖層；10為應力┑簧。

圖4 夾頭下連接部分

定在活動夾持面連接3的凹槽中，活動夾持面連接3一端通過連接鎖701連接固定夾持面6，另一端通過鎖702連接鎖扣1的尾部。所述鎖扣1的端部放置在固定夾持面6的外側凹槽中。活動夾持面連接3上設有方向調節螺桿5，方

向調節螺桿5在夾持試樣時用來調節活動夾持面2；方向調節螺桿5兩側分別設有預留孔，在預留孔中通過調節螺栓8固定應力彈簧10，固定夾持面6和活動夾持面2上均固定有緩沖層9（例如：皮革、人造革等）。

使用時將拉力機連接件11與拉力機連接，將試樣放置在固定夾持面6和活動夾持面2之間；通過鎖扣1將固定夾持面6和活動夾持面連接件3夾持固定。從而使得固定夾持面6與放置在活動夾持面連接件3凹槽中的活動夾持面2加緊試樣，再通過調節方向調節螺桿5和應力彈簧10分別消除試樣夾持時橫向剪切力和拉伸中振動引起的應力，從而可以進行塑料薄膜伸長率及拉伸性能試驗。

參考文獻

［1］ 王東晶.我國膜下滴灌技術發展與應用現狀［J］.現代農業科技，2013（19）：244-245.

［2］ 張雁，王永明.GB/T1040.3-2006《塑料拉伸性能測定 第3部分：薄膜和薄片的試驗條件》［S］.北京：中國標準出版社，2007.

［3］ 輕工部塑料加工應用研究所.GB13022-1991《塑料薄膜拉伸性能試驗方法》［S］.北京：中國標準出版社，1992.

［4］ 陳立勝，宋志安.薄膜拉伸機構關鍵零部件有限元分析研究［J］.機械制造與研究，2011，60（6）：35-36，58.

科技論文寫作規范——數字

公歷世紀、年代、年、月、日、時刻和各種計數和計量，均用阿拉伯數字。年份不能簡寫，

如1990年不能寫成90年，文中避免出現“去年”、“今年”等寫法。小于1的小數點前的零

不能省略，如0.2456不能寫成.2456。小數點前或后超過4位數（含4位數），從小數點向左

右每3位空半格，不用“，”隔開。如18 072.235 71。尾數多的（5位以上）的數字和小數

點后位數多的小數，宜采用×10玭（n為正負整數）的寫法。數字應正確地寫出有效數字，任

何一個數字，只允許最后一位存在誤差。