經(jīng)編經(jīng)紗張力補償技術(shù)進展

張靈婕 繆旭紅

摘要：闡述了紗線張力相關(guān)研究的意義以及現(xiàn)狀，對現(xiàn)有的各類織機的紗線張力補償裝置進行分類并介紹了各自的特點，重點闡述了經(jīng)編紗線張力補償裝置的作用原理、應(yīng)用情況以及目前存在的一些問題。同時根據(jù)目前紡織行業(yè)現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢，總結(jié)出未來經(jīng)編經(jīng)紗張力補償裝置技術(shù)發(fā)展的突破要點。未來為實現(xiàn)更加優(yōu)越的補償性能，經(jīng)紗張力補償裝置必然要朝著數(shù)字化、積極補償式以及復(fù)合式的方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：經(jīng)編；張力補償裝置；數(shù)字化；積極補償式；復(fù)合式

中圖分類號：TS183.3 文獻標志碼：A

The Progress of Warp Tension Compensation Technology in Warp Knitting

Abstract： This paper expounds the significance and status-quo of the research relating to yarn tension， classifies the existing various yarn tension compensation devices and introduces their characteristics by laying stress on the principle of warp knitting yarn tension compensation device and some problems in current applications. And according to the current situation and developing trend of textile industry， it sums up the future breakthrough points of warp tension compensation device technology development. In the future， in order to achieve better compensation performance， developing digital， positive compensating and combined warp tension compensation device is an inevitable trend.

Key words： warp knitting； tension compensation device； digital； positive compensation； combined

紗線張力是紡織生產(chǎn)中一項重要的參數(shù)，一個大小理想且波動穩(wěn)定的紗線張力有助于生產(chǎn)的順利進行并且提高生產(chǎn)效率、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。在各類紡織生產(chǎn)中，如何控制紗線張力，穩(wěn)定張力波動一直都是一項學者研究的重要課題。此前，宗平生對經(jīng)紗送經(jīng)進行了深入研究，總結(jié)了經(jīng)紗消耗和運動的相關(guān)規(guī)律，提出了對于張力補償裝置的要求以及張力補償?shù)谋匾浴３睾楹秃氏閷喚€張力補償裝置的動力學進行研究，建立了復(fù)式紗路張力補償器的力學模型，并使用校正傳遞矩陣法進行了動力學分析。Karoline Metzkes等人對經(jīng)編紗線動態(tài)運動進行研究，建立紗線動態(tài)運動模型，并與張力補償裝置的動態(tài)運動進行比對，總結(jié)兩者之間的規(guī)律。此外，還有人在原有機器上增設(shè)張力補償裝置來改善補償性能。隨著近年來紡織行業(yè)的快速發(fā)展，高速、高效、高質(zhì)的標準不斷提高，紗線張力補償裝置對于生產(chǎn)起到越來越重要的作用。

1 紗線張力補償裝置分類及原理

各類紡織機械中都相應(yīng)安裝有張力補償裝置以對紗線張力進行輔助調(diào)節(jié)。張力補償裝置分類如圖 1 所示。

在經(jīng)編實際生產(chǎn)中，紗線張力在一個成圈循環(huán)內(nèi)會隨著成圈機件的運動而發(fā)生周期性的變化?，F(xiàn)代經(jīng)編機都配置有積極式送經(jīng)系統(tǒng)，可以保證均勻送紗，但是紗線耗紗并不是均勻的。當耗紗量大于送紗量時，依靠紗線本身一定的彈性伸長以及強度而使紗線繃緊但不發(fā)生斷裂，此時紗線張力大，出現(xiàn)波峰；當耗紗量小于送紗量時，紗線沒有伸長甚至處于松弛狀態(tài)，此時紗線張力小，會出現(xiàn)波谷。紗線張力在一個成圈周期內(nèi)的波動會影響織造的正常進行，當張力超出紗線承受范圍便會發(fā)生斷紗，不僅效率降低而且產(chǎn)品質(zhì)量下降；而張力過小，紗線處于松弛狀態(tài)，紗線與成圈機件之間的角度便不能準確掌握，墊紗角度不能控制，從而會發(fā)生漏針或墊紗不可靠造成斷紗等情況。并且紗線張力的大幅度突變也易引起紗線的疲勞損傷以及斷裂。

目前經(jīng)編機上都安裝有相應(yīng)的張力補償裝置用以補償經(jīng)紗張力，減小波動?，F(xiàn)在最常用的形式是彈性張力桿（圖2），其由張力元件和張力桿兩部分構(gòu)成，張力元件的一端靠連接件與機架固定，另一端與張力桿連接。若干個張力元件并排安裝，由半弧狀的張力桿包裹固定在一起，組成張力補償裝置。彈性張力桿在耗紗量猛增時做向下位移，從而減少分紗梳到導(dǎo)紗孔之間紗段的長度，從而使經(jīng)紗張力減緩，降低波峰；當紗線消耗量小于送紗量時，紗線張力松弛，此時彈性張力桿向上位移，將多余經(jīng)紗從成圈區(qū)域拉出，增大了由分紗梳到導(dǎo)紗孔之間紗段的必須長度，而使經(jīng)紗消耗增大，使紗線維持一定的張力，增大波谷（圖 3）。

2 經(jīng)編機張力補償實現(xiàn)形式

經(jīng)編機類型很多，不同產(chǎn)品對應(yīng)不同的機型，根據(jù)產(chǎn)品特點以及編織要求，為適應(yīng)生產(chǎn)的需要，其采用的張力補償實現(xiàn)形式也有所差異，但絕大多數(shù)為片紗式補償。其中張力桿式補償裝置應(yīng)用廣泛，其張力元件使用張力片或張力彈簧；擺動桿和雙張力桿式可以看作張力桿的變化形式；張力盤的可移動張立柱依靠液態(tài)油或磁場為媒介產(chǎn)生阻尼來實現(xiàn)張力補償，稱為張力盤式補償裝置（圖 4）。

2.1 張力片式

張力片式張力補償裝置是使用一定個數(shù)以及一定規(guī)格的張力片配合張力桿構(gòu)成的張力補償裝置?？椩爝^程中經(jīng)紗通過張力桿施加給其一定的壓力使其變形而對經(jīng)紗進行補償。過去使用的張力片（圖4（a））規(guī)格上較大，形狀笨拙，剛性比較大，使用常規(guī)滌綸長絲作為原料時，由于紗線本身的強度以及斷裂伸長較大，可以輔助紗線張力保持在滿足順利編織的范圍內(nèi)。后來對張力片進行了改進，對外形以及原料進行重新選擇，造型精簡，質(zhì)量變輕使剛性變小，補償性能提高（圖4（b））。張力片式補償裝置通常應(yīng)用在高速經(jīng)編機、賈卡、多梳或花邊經(jīng)編機地梳紗線上。

2.2 張力彈簧式

常用的張力彈簧式補償裝置（圖4（c））類似張力片式，也是依靠裝置本身的彎曲彈性來實現(xiàn)補償作用。使用彈性鋼制作成彈簧形狀，與張力片式相比，其剛度更小，質(zhì)輕，補償性能更好?？筛鶕?jù)彈性鋼材料的粗細而制定不同的規(guī)格，根據(jù)產(chǎn)品補償性能需要進行規(guī)格選擇以實現(xiàn)最佳補償效果。

2.3 擺動桿式

在雙針床經(jīng)編機上有針對間隔絲特別安裝的一種張力補償裝置，如圖4（d）所示。因為間隔絲要在前后針床上交替成圈，形成的延展線長度較大，普通的張力補償裝置已經(jīng)不能滿足間隔絲的編織要求，因此針對間隔絲的成圈特點專門設(shè)計一種特別的張力補償裝置來適應(yīng)編織。該裝置依靠金屬框帶動紗線在一定角度內(nèi)擺動，以實現(xiàn)紗線成圈周期內(nèi)的向前輸送以及收縮，維持一定的紗線張力。這種張力補償裝置補償范圍大，但相比張力桿式的補償精度要低。

2.4 雙張力桿式

雙張力桿式（圖4（e））同樣應(yīng)用于雙針床經(jīng)編機的間隔絲張力調(diào)節(jié)。間隔絲經(jīng)過成一定角度安裝的兩個張力桿，相當于受到兩次張力補償疊加，以增大對紗線的補償效果。

2.5 彈簧指式

花邊經(jīng)編機的花梳紗線都使用彈簧指來進行張力補償，屬于單紗式補償裝置，如圖4（f）所示。經(jīng)紗張力使彈簧指發(fā)生擺動從而增加或減少送紗量，進而對經(jīng)紗張力進行補償。其可根據(jù)每根紗線實際張力做出相應(yīng)補償，維持紗線張力穩(wěn)定的同時也保證了紗線之間張力的一致性，對于組織送經(jīng)量變化大的紗線補償效果優(yōu)勢明顯。

2.6 張力盤式

現(xiàn)在雙賈卡經(jīng)編機的賈卡梳紗線并不經(jīng)過整經(jīng)，而是使用紗架送紗，紗線從筒子上送出經(jīng)過張力盤對單紗進行張力調(diào)節(jié)，如圖4（g）所示。其主要通過改變雙柱之間張立柱的位置來改變紗線包圍角，調(diào)節(jié)紗線張力。普通梳櫛的紗線的補償形式與高速機相同，都使用張力桿式補償裝置。

3 經(jīng)編紗線張力補償技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 當今張力補償技術(shù)的局限性

現(xiàn)代經(jīng)編機都安裝有張力補償裝置以補償經(jīng)紗張力。目前在織造常規(guī)產(chǎn)品，使用滌綸、氨綸、錦綸長絲等常規(guī)原料，組織延展性在一定范圍內(nèi)等情況下，裝置的補償性能基本可以滿足需求。而當原料強度較低、彈性較小或者組織延展性較長等情況時，由于紗線本身力學性能較差以及耗紗量與送紗量差值增大等原因，而導(dǎo)致紗線張力容易超過極限值發(fā)生斷紗。為了能讓更多種類紗線適應(yīng)經(jīng)編生產(chǎn)，并且減小組織原因限制產(chǎn)品開發(fā)，要求張力補償裝置能提供理想的補償性能，使紗線張力處于一個穩(wěn)定合理的范圍，保證編織的順利進行。目前的張力補償裝置主要存在以下不足。

（1）張力裝置調(diào)換不便捷?，F(xiàn)在經(jīng)編機的張力補償裝置基本都是張力桿跟張力片或張力彈簧組合形式的，其依靠螺絲和連接件組裝形成一個整體。當零件需要更換時，要使用相應(yīng)工具進行拆卸與組裝，調(diào)換起來步驟繁瑣，并且機器要處于停機狀態(tài)，降低效率。

（2）張力裝置調(diào)節(jié)不精準。目前經(jīng)編機張力補償裝置的調(diào)節(jié)都是憑經(jīng)驗、憑感覺，對于一般要求的產(chǎn)品，對紗線張力要求不高，但當使用特殊原料或織造特殊產(chǎn)品時，紗線張力的小范圍變動都會造成很大影響，而目前該裝置調(diào)節(jié)的只能是一個大概范圍，無法實現(xiàn)精準調(diào)節(jié)。

（3）裝置沒有統(tǒng)一的參數(shù)標準。張力補償裝置目前沒有一個統(tǒng)一的參數(shù)標準，都是依靠調(diào)機工人多年的工作經(jīng)驗來確定調(diào)節(jié)程度，而對于沒有工作經(jīng)驗的員工，需要時間的累積來達到想要的效果，費時費力，效率降低。并且由于沒有參數(shù)表征，不能對生產(chǎn)經(jīng)驗進行精確描述，無法實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的更新記錄。

3.2 經(jīng)編紗線張力補償技術(shù)的發(fā)展方向

（1）數(shù)字化。如今生產(chǎn)都已經(jīng)趨于數(shù)字化，使用者希望能在控制面板上通過簡單的加減按鈕的操作便能輕松調(diào)節(jié)張力補償裝置的補償性能。并且希望對裝置的補償性能制定統(tǒng)一的參數(shù)表征標準，方便生產(chǎn)數(shù)據(jù)的記錄以及對生產(chǎn)數(shù)據(jù)標準化，實現(xiàn)裝置的數(shù)字化。

（2）積極式補償。為了能對經(jīng)紗實現(xiàn)理想狀態(tài)的補償效果，要求張力補償裝置能對經(jīng)紗實現(xiàn)積極式補償。一方面，該裝置要求進行可調(diào)式設(shè)計，根據(jù)產(chǎn)品需要可以進行參數(shù)調(diào)節(jié)，以保證經(jīng)紗張力穩(wěn)定，保證產(chǎn)品質(zhì)量；另一方面，當補償需求量超出該裝置補償范圍時，能向送經(jīng)系統(tǒng)傳送反饋信息，通過送經(jīng)系統(tǒng)對送經(jīng)量的調(diào)節(jié)從而對經(jīng)紗張力進行調(diào)節(jié)，真正實現(xiàn)對經(jīng)紗的積極式補償。

（3）復(fù)合式。如今經(jīng)編產(chǎn)品種類越來越多，無論原料、梳櫛種類、組織還是紗線配置等方面都存在多種組合，而不同原料、梳櫛、組織或紗線配置對張力補償裝置的補償性能要求不同，因此其選擇也會有所差異。因此要求經(jīng)編機可以對不同類型補償裝置進行組合，采用復(fù)合式補償裝置以滿足紗線的編織要求，同時也可以簡化裝置，節(jié)約空間。例如雙賈卡經(jīng)編機的賈卡梳紗線使用紗架和張力盤式補償裝置，占用空間大。而未來的補償裝置希望能實現(xiàn)復(fù)合式設(shè)計，不僅能適應(yīng)不同的補償要求，并且結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

4 結(jié)束語

隨著精細化生產(chǎn)管理要求，經(jīng)編經(jīng)紗張力的研究與控制已受到越來越多的關(guān)注和重視。對經(jīng)紗張力實現(xiàn)精準控制的關(guān)鍵是經(jīng)編紗線張力補償?shù)臄?shù)字化和積極式補償，未來的經(jīng)編生產(chǎn)必然可以對裝置補償性能進行方便快捷的調(diào)節(jié)，并且實現(xiàn)經(jīng)紗張力的量化管理和控制。結(jié)合經(jīng)編紗線張力的變化規(guī)律研究，可以將經(jīng)編織造過程中由于經(jīng)紗張力波動造成的影響降到最低，不僅可提高經(jīng)編生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品品質(zhì)，而且對突破經(jīng)編在原料應(yīng)用方面的限制具有重要意義。

參考文獻

[1] 劉行，繆旭紅，趙帥權(quán). 紗線張力測試方法研究進展[J]. 棉紡織技術(shù)，2015，43（1）：78-82.

[2] 宗平生. 經(jīng)編送經(jīng)研究[J]. 針織工業(yè)，1980（3）：23-31.

[3] 池洪，胡允祥. 紗路張力補償系統(tǒng)的動力學分析[J]. 中國紡織大學學報，1990（1）：33-42

[4] Metzkes K，Schmidt R，M？rtin J，et al. Simulation of the yarn transportation dynamics in a warp knitting machine[J]. Textile Research Journal，2013，83（12）：1251-1262.

[5] Lin J F， Hu J. Vibration attenuation of an axially moving string via active in-domain control methods[J]. Asian Journal of Control， 1999， 1（4）：270-282.

[6] 李明. 在Z303-3型經(jīng)編機上增設(shè)張力補償裝置[J]. 針織工業(yè)，1985（5）：30-31.

[7] 成玲，梁銀崢. 紗線的動態(tài)力學性能[J]. 紡織學報，2006，27（8）：19-21.

[8] Gro？mann K， Mühl A， L？ser M， et al. Integrated take-up system for weaving of spacer preforms for textile-reinforced composite structures[J]. ZWF，2007， 102（3）： 145-148.

[9] Beitelschmidt M. Simulation of warp and cloth forces in weaving machines[J]. Melliand China， 2000（1）：45-48

[10] Meulemeester De S， Githaiga John， Langenhove Van Lieva， et al. Simulation of the dynamic yarn behavior on airjet looms[J]. Textile Research Journal， 2005， 75（10）：724-730.

[11] Hetzler H. On moving continua with contact and sliding friction： modeling， general properties and examples[J]. International Journal of Solids and Structures， 2009， 46（13）：2556-2570.