经编经纱张力补偿技术进展

张灵婕 缪旭红

摘要：阐述了纱线张力相关研究的意义以及现状，对现有的各类织机的纱线张力补偿装置进行分类并介绍了各自的特点，重点阐述了经编纱线张力补偿装置的作用原理、应用情况以及目前存在的一些问题。同时根据目前纺织行业现状以及发展趋势，总结出未来经编经纱张力补偿装置技术发展的突破要点。未来为实现更加优越的补偿性能，经纱张力补偿装置必然要朝着数字化、积极补偿式以及复合式的方向发展。

关键词：经编；张力补偿装置；数字化；积极补偿式；复合式

中图分类号：TS183.3 文献标志码：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

纱线张力是纺织生产中一项重要的参数，一个大小理想且波动稳定的纱线张力有助于生产的顺利进行并且提高生产效率、稳定产品质量。在各类纺织生产中，如何控制纱线张力，稳定张力波动一直都是一项学者研究的重要课题。此前，宗平生对经纱送经进行了深入研究，总结了经纱消耗和运动的相关规律，提出了对于张力补偿装置的要求以及张力补偿的必要性。池洪和胡允祥对纱线张力补偿装置的动力学进行研究，建立了复式纱路张力补偿器的力学模型，并使用校正传递矩阵法进行了动力学分析。Karoline Metzkes等人对经编纱线动态运动进行研究，建立纱线动态运动模型，并与张力补偿装置的动态运动进行比对，总结两者之间的规律。此外，还有人在原有机器上增设张力补偿装置来改善补偿性能。随着近年来纺织行业的快速发展，高速、高效、高质的标准不断提高，纱线张力补偿装置对于生产起到越来越重要的作用。

1 纱线张力补偿装置分类及原理

各类纺织机械中都相应安装有张力补偿装置以对纱线张力进行辅助调节。张力补偿装置分类如图 1 所示。

在经编实际生产中，纱线张力在一个成圈循环内会随着成圈机件的运动而发生周期性的变化。现代经编机都配置有积极式送经系统，可以保证均匀送纱，但是纱线耗纱并不是均匀的。当耗纱量大于送纱量时，依靠纱线本身一定的弹性伸长以及强度而使纱线绷紧但不发生断裂，此时纱线张力大，出现波峰；当耗纱量小于送纱量时，纱线没有伸长甚至处于松弛状态，此时纱线张力小，会出现波谷。纱线张力在一个成圈周期内的波动会影响织造的正常进行，当张力超出纱线承受范围便会发生断纱，不仅效率降低而且产品质量下降；而张力过小，纱线处于松弛状态，纱线与成圈机件之间的角度便不能准确掌握，垫纱角度不能控制，从而会发生漏针或垫纱不可靠造成断纱等情况。并且纱线张力的大幅度突变也易引起纱线的疲劳损伤以及断裂。

目前经编机上都安装有相应的张力补偿装置用以补偿经纱张力，减小波动。现在最常用的形式是弹性张力杆（图2），其由张力元件和张力杆两部分构成，张力元件的一端靠连接件与机架固定，另一端与张力杆连接。若干个张力元件并排安装，由半弧状的张力杆包裹固定在一起，组成张力补偿装置。弹性张力杆在耗纱量猛增时做向下位移，从而减少分纱梳到导纱孔之间纱段的长度，从而使经纱张力减缓，降低波峰；当纱线消耗量小于送纱量时，纱线张力松弛，此时弹性张力杆向上位移，将多余经纱从成圈区域拉出，增大了由分纱梳到导纱孔之间纱段的必须长度，而使经纱消耗增大，使纱线维持一定的张力，增大波谷（图 3）。

2 经编机张力补偿实现形式

经编机类型很多，不同产品对应不同的机型，根据产品特点以及编织要求，为适应生产的需要，其采用的张力补偿实现形式也有所差异，但绝大多数为片纱式补偿。其中张力杆式补偿装置应用广泛，其张力元件使用张力片或张力弹簧；摆动杆和双张力杆式可以看作张力杆的变化形式；张力盘的可移动张立柱依靠液态油或磁场为媒介产生阻尼来实现张力补偿，称为张力盘式补偿装置（图 4）。

2.1 张力片式

张力片式张力补偿装置是使用一定个数以及一定规格的张力片配合张力杆构成的张力补偿装置。织造过程中经纱通过张力杆施加给其一定的压力使其变形而对经纱进行补偿。过去使用的张力片（图4（a））规格上较大，形状笨拙，刚性比较大，使用常规涤纶长丝作为原料时，由于纱线本身的强度以及断裂伸长较大，可以辅助纱线张力保持在满足顺利编织的范围内。后来对张力片进行了改进，对外形以及原料进行重新选择，造型精简，质量变轻使刚性变小，补偿性能提高（图4（b））。张力片式补偿装置通常应用在高速经编机、贾卡、多梳或花边经编机地梳纱线上。

2.2 张力弹簧式

常用的张力弹簧式补偿装置（图4（c））类似张力片式，也是依靠装置本身的弯曲弹性来实现补偿作用。使用弹性钢制作成弹簧形状，与张力片式相比，其刚度更小，质轻，补偿性能更好。可根据弹性钢材料的粗细而制定不同的规格，根据产品补偿性能需要进行规格选择以实现最佳补偿效果。

2.3 摆动杆式

在双针床经编机上有针对间隔丝特别安装的一种张力补偿装置，如图4（d）所示。因为间隔丝要在前后针床上交替成圈，形成的延展线长度较大，普通的张力补偿装置已经不能满足间隔丝的编织要求，因此针对间隔丝的成圈特点专门设计一种特别的张力补偿装置来适应编织。该装置依靠金属框带动纱线在一定角度内摆动，以实现纱线成圈周期内的向前输送以及收缩，维持一定的纱线张力。这种张力补偿装置补偿范围大，但相比张力杆式的补偿精度要低。

2.4 双张力杆式

双张力杆式（图4（e））同样应用于双针床经编机的间隔丝张力调节。间隔丝经过成一定角度安装的两个张力杆，相当于受到两次张力补偿叠加，以增大对纱线的补偿效果。

2.5 弹簧指式

花边经编机的花梳纱线都使用弹簧指来进行张力补偿，属于单纱式补偿装置，如图4（f）所示。经纱张力使弹簧指发生摆动从而增加或减少送纱量，进而对经纱张力进行补偿。其可根据每根纱线实际张力做出相应补偿，维持纱线张力稳定的同时也保证了纱线之间张力的一致性，对于组织送经量变化大的纱线补偿效果优势明显。

2.6 张力盘式

现在双贾卡经编机的贾卡梳纱线并不经过整经，而是使用纱架送纱，纱线从筒子上送出经过张力盘对单纱进行张力调节，如图4（g）所示。其主要通过改变双柱之间张立柱的位置来改变纱线包围角，调节纱线张力。普通梳栉的纱线的补偿形式与高速机相同，都使用张力杆式补偿装置。

3 经编纱线张力补偿技术发展趋势

3.1 当今张力补偿技术的局限性

现代经编机都安装有张力补偿装置以补偿经纱张力。目前在织造常规产品，使用涤纶、氨纶、锦纶长丝等常规原料，组织延展性在一定范围内等情况下，装置的补偿性能基本可以满足需求。而当原料强度较低、弹性较小或者组织延展性较长等情况时，由于纱线本身力学性能较差以及耗纱量与送纱量差值增大等原因，而导致纱线张力容易超过极限值发生断纱。为了能让更多种类纱线适应经编生产，并且减小组织原因限制产品开发，要求张力补偿装置能提供理想的补偿性能，使纱线张力处于一个稳定合理的范围，保证编织的顺利进行。目前的张力补偿装置主要存在以下不足。

（1）张力装置调换不便捷。现在经编机的张力补偿装置基本都是张力杆跟张力片或张力弹簧组合形式的，其依靠螺丝和连接件组装形成一个整体。当零件需要更换时，要使用相应工具进行拆卸与组装，调换起来步骤繁琐，并且机器要处于停机状态，降低效率。

（2）张力装置调节不精准。目前经编机张力补偿装置的调节都是凭经验、凭感觉，对于一般要求的产品，对纱线张力要求不高，但当使用特殊原料或织造特殊产品时，纱线张力的小范围变动都会造成很大影响，而目前该装置调节的只能是一个大概范围，无法实现精准调节。

（3）装置没有统一的参数标准。张力补偿装置目前没有一个统一的参数标准，都是依靠调机工人多年的工作经验来确定调节程度，而对于没有工作经验的员工，需要时间的累积来达到想要的效果，费时费力，效率降低。并且由于没有参数表征，不能对生产经验进行精确描述，无法实现生产数据的更新记录。

3.2 经编纱线张力补偿技术的发展方向

（1）数字化。如今生产都已经趋于数字化，使用者希望能在控制面板上通过简单的加减按钮的操作便能轻松调节张力补偿装置的补偿性能。并且希望对装置的补偿性能制定统一的参数表征标准，方便生产数据的记录以及对生产数据标准化，实现装置的数字化。

（2）积极式补偿。为了能对经纱实现理想状态的补偿效果，要求张力补偿装置能对经纱实现积极式补偿。一方面，该装置要求进行可调式设计，根据产品需要可以进行参数调节，以保证经纱张力稳定，保证产品质量；另一方面，当补偿需求量超出该装置补偿范围时，能向送经系统传送反馈信息，通过送经系统对送经量的调节从而对经纱张力进行调节，真正实现对经纱的积极式补偿。

（3）复合式。如今经编产品种类越来越多，无论原料、梳栉种类、组织还是纱线配置等方面都存在多种组合，而不同原料、梳栉、组织或纱线配置对张力补偿装置的补偿性能要求不同，因此其选择也会有所差异。因此要求经编机可以对不同类型补偿装置进行组合，采用复合式补偿装置以满足纱线的编织要求，同时也可以简化装置，节约空间。例如双贾卡经编机的贾卡梳纱线使用纱架和张力盘式补偿装置，占用空间大。而未来的补偿装置希望能实现复合式设计，不仅能适应不同的补偿要求，并且结构简单，操作方便。

4 结束语

随着精细化生产管理要求，经编经纱张力的研究与控制已受到越来越多的关注和重视。对经纱张力实现精准控制的关键是经编纱线张力补偿的数字化和积极式补偿，未来的经编生产必然可以对装置补偿性能进行方便快捷的调节，并且实现经纱张力的量化管理和控制。结合经编纱线张力的变化规律研究，可以将经编织造过程中由于经纱张力波动造成的影响降到最低，不仅可提高经编生产效率，提升产品品质，而且对突破经编在原料应用方面的限制具有重要意义。

参考文献

[1] 刘行，缪旭红，赵帅权. 纱线张力测试方法研究进展[J]. 棉纺织技术，2015，43（1）：78-82.

[2] 宗平生. 经编送经研究[J]. 针织工业，1980（3）：23-31.

[3] 池洪，胡允祥. 纱路张力补偿系统的动力学分析[J]. 中国纺织大学学报，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型经编机上增设张力补偿装置[J]. 针织工业，1985（5）：30-31.

[7] 成玲，梁银峥. 纱线的动态力学性能[J]. 纺织学报，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.