經編經紗張力補償技術進展

張靈婕 繆旭紅

摘要：闡述了紗線張力相關研究的意義以及現狀，對現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，重點闡述了經編紗線張力補償裝置的作用原理、應用情況以及目前存在的一些問題。同時根據目前紡織行業現狀以及發展趨勢，總結出未來經編經紗張力補償裝置技術發展的突破要點。未來為實現更加優越的補償性能，經紗張力補償裝置必然要朝著數字化、積極補償式以及復合式的方向發展。

關鍵詞：經編；張力補償裝置；數字化；積極補償式；復合式

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中一項重要的參數，一個大小理想且波動穩定的紗線張力有助于生產的順利進行并且提高生產效率、穩定產品質量。在各類紡織生產中，如何控制紗線張力，穩定張力波動一直都是一項學者研究的重要課題。此前，宗平生對經紗送經進行了深入研究，總結了經紗消耗和運動的相關規律，提出了對于張力補償裝置的要求以及張力補償的必要性。池洪和胡允祥對紗線張力補償裝置的動力學進行研究，建立了復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等人對經編紗線動態運動進行研究，建立紗線動態運動模型，并與張力補償裝置的動態運動進行比對，總結兩者之間的規律。此外，還有人在原有機器上增設張力補償裝置來改善補償性能。隨著近年來紡織行業的快速發展，高速、高效、高質的標準不斷提高，紗線張力補償裝置對于生產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安裝有張力補償裝置以對紗線張力進行輔助調節。張力補償裝置分類如圖 1 所示。

在經編實際生產中，紗線張力在一個成圈循環內會隨著成圈機件的運動而發生周期性的變化。現代經編機都配置有積極式送經系統，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生斷裂，此時紗線張力大，出現波峰；當耗紗量小于送紗量時，紗線沒有伸長甚至處于松弛狀態，此時紗線張力小，會出現波谷。紗線張力在一個成圈周期內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生斷紗，不僅效率降低而且產品質量下降；而張力過小，紗線處于松弛狀態，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。

目前經編機上都安裝有相應的張力補償裝置用以補償經紗張力，減小波動。現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紗孔之間紗段的長度，從而使經紗張力減緩，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，將多余經紗從成圈區域拉出，增大了由分紗梳到導紗孔之間紗段的必須長度，而使經紗消耗增大，使紗線維持一定的張力，增大波谷（圖 3）。

2 經編機張力補償實現形式

經編機類型很多，不同產品對應不同的機型，根據產品特點以及編織要求，為適應生產的需要，其采用的張力補償實現形式也有所差異，但絕大多數為片紗式補償。其中張力桿式補償裝置應用廣泛，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油或磁場為媒介產生阻尼來實現張力補償，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以及一定規格的張力片配合張力桿構成的張力補償裝置。織造過程中經紗通過張力桿施加給其一定的壓力使其變形而對經紗進行補償。過去使用的張力片（圖4（a））規格上較大，形狀笨拙，剛性比較大，使用常規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。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用在高速經編機、賈卡、多梳或花邊經編機地梳紗線上。

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，質輕，補償性能更好。可根據彈性鋼材料的粗細而制定不同的規格，根據產品補償性能需要進行規格選擇以實現最佳補償效果。

2.3 擺動桿式

在雙針床經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計一種特別的張力補償裝置來適應編織。該裝置依靠金屬框帶動紗線在一定角度內擺動，以實現紗線成圈周期內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））同樣應用于雙針床經編機的間隔絲張力調節。間隔絲經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。經紗張力使彈簧指發生擺動從而增加或減少送紗量，進而對經紗張力進行補償。其可根據每根紗線實際張力做出相應補償，維持紗線張力穩定的同時也保證了紗線之間張力的一致性，對于組織送經量變化大的紗線補償效果優勢明顯。

2.6 張力盤式

現在雙賈卡經編機的賈卡梳紗線并不經過整經，而是使用紗架送紗，紗線從筒子上送出經過張力盤對單紗進行張力調節，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，調節紗線張力。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 經編紗線張力補償技術發展趨勢

3.1 當今張力補償技術的局限性

現代經編機都安裝有張力補償裝置以補償經紗張力。目前在織造常規產品，使用滌綸、氨綸、錦綸長絲等常規原料，組織延展性在一定范圍內等情況下，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，而導致紗線張力容易超過極限值發生斷紗。為了能讓更多種類紗線適應經編生產，并且減小組織原因限制產品開發，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）張力裝置調換不便捷。現在經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，要使用相應工具進行拆卸與組裝，調換起來步驟繁瑣，并且機器要處于停機狀態，降低效率。

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

（3）裝置沒有統一的參數標準。張力補償裝置目前沒有一個統一的參數標準，都是依靠調機工人多年的工作經驗來確定調節程度，而對于沒有工作經驗的員工，需要時間的累積來達到想要的效果，費時費力，效率降低。并且由于沒有參數表征，不能對生產經驗進行精確描述，無法實現生產數據的更新記錄。

3.2 經編紗線張力補償技術的發展方向

（1）數字化。如今生產都已經趨于數字化，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節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一的參數表征標準，方便生產數據的記錄以及對生產數據標準化，實現裝置的數字化。

（2）積極式補償。為了能對經紗實現理想狀態的補償效果，要求張力補償裝置能對經紗實現積極式補償。一方面，該裝置要求進行可調式設計，根據產品需要可以進行參數調節，以保證經紗張力穩定，保證產品質量；另一方面，當補償需求量超出該裝置補償范圍時，能向送經系統傳送反饋信息，通過送經系統對送經量的調節從而對經紗張力進行調節，真正實現對經紗的積極式補償。

（3）復合式。如今經編產品種類越來越多，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。因此要求經編機可以對不同類型補償裝置進行組合，采用復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，節約空間。例如雙賈卡經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復合式設計，不僅能適應不同的補償要求，并且結構簡單，操作方便。

4 結束語

隨著精細化生產管理要求，經編經紗張力的研究與控制已受到越來越多的關注和重視。對經紗張力實現精準控制的關鍵是經編紗線張力補償的數字化和積極式補償，未來的經編生產必然可以對裝置補償性能進行方便快捷的調節，并且實現經紗張力的量化管理和控制。結合經編紗線張力的變化規律研究，可以將經編織造過程中由于經紗張力波動造成的影響降到最低，不僅可提高經編生產效率，提升產品品質，而且對突破經編在原料應用方面的限制具有重要意義。

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