张力装置和导纱部件引起的络纱张力变化分析

管纱轴向退绕张力Ｔ２的绝对值比较小，若以它作为络筒张力进行络筒，会得到极其松软、成形不良的筒子。使用张力装置的目的是：产生一个纱线张力的增量，在适度增加络筒张力的同时，提高络筒张力均匀程度，以卷绕成成形良好、密度适宜的筒子卷装。
张力装置和导纱部件都是通过工作表面对纱线的摩擦作用使纱线张力增加。机织加工过程中张力装置的工作原理主要有三种。
１．累加法　
' G1 q7 E1 q; }, }目前广泛使用的张力装置都采用了累加法工作原理，纱线从两个相互紧压的平面之间通过，由摩擦而获得纱线张力增量，如图（ａ）所示。设进入张力装置之前的纱线张力为Ｔ０，当它离开张力装置时的张力为Ｔ，则：
& q8 F0 F4 ?- I- {  RＴ＝Ｔ０＋２ｆＮ
$ R& ]- O7 R# v+ D# v式中：ｆ———纱线和张力装置工作表面之间的摩擦系数；
! c3 R4 E3 r  M4 Z, }% ^Ｎ———张力装置对纱线的正压力。

$ l8 I# F1 s$ ]! c7 n6 Y) e' H

　

纱线通过紧压平面获得张力的工作原理

如果纱线通过多个这种形式的张力装置，则纱线的最终张力：
Ｔ＝Ｔ０＋２ｆ１
Ｎ１＋２ｆ２
Ｎ２＋… ＋２ｆｎ
, s8 S2 S2 W" `; l  R& B/ K* c- ?. a1 [Ｎｎ （１－１０）
9 b" {5 A( s$ p5 Q  L8 ]2 T式中：ｆ１、ｆ２、…、ｆｎ———纱线和各个张力装置工作表面之间的摩擦因数；
( e9 K4 G$ @6 B4 uＮ１、Ｎ２、…、Ｎｎ———各个张力装置对纱线的正压力。
4 d2 w% N; n$ g6 F: H: y' N4 Q' a由式（１－１０）可知，纱线通过各个张力装置之后，其张力是逐次累加的，所以称为累加法原理。
" A! ~# y. Q" ?0 N5 c3 t( U' `% r累加法张力装置对纱线产生正压力的方法有垫圈加压、弹簧加压和压缩空气加压。在动态
. M0 y  {2 n/ [) j条件下，它们所产生的正压力Ｎ分别用如下公式表示。
垫圈加压：Ｎ＝（ｍ１＋ｍ２）·（ｇ＋ａ）
' R  D5 m$ J6 v1 R9 b$ J弹簧加压：Ｎ＝ｍ１（ｇ＋ａ）＋Ｋ·Δ（张力装置工作平面水平放置）
Ｎ＝ｍ１ａ＋Ｋ·Δ（张力装置工作平面垂直放置）
压缩空气加压：Ｎ＝ｍ１ａ＋Ｐ（张力装置工作平面垂直放置）
+ g, N& n) g' j9 q0 C式中：ｍ１———上张力盘的质量；
ｍ２———垫圈的质量；
+ k, F) O7 H; F: p$ ]% xｇ———重力加速度；
( Q- @: x4 `# I8 P- Z' iａ———由于纱线直径不匀（粗节、细节）引起的上张力盘及垫圈跳动的加速度；
% G( {% R) Y( ~& f9 D. \: ]Ｋ———弹簧的刚度；
" ]. A5 D6 _: @6 o( DΔ———弹簧压缩距离；
' X3 |$ r) `& N- f' c: n' R5 w7 Y/ uＰ———压缩空气施加的压力。
. P9 W5 w$ c3 x6 s8 ], G" X对于垫圈加压方法，当纱线高速通过张力装置工作表面之间时，因纱线直径不匀而引起的上张力盘和垫圈的跳动十分剧烈，加速度ａ交变幅值大，由跳动加速度带来的纱线附加张力使络筒动态张力发生明显波动，这是此种加压方法的一个主要缺点。因此，使用这种张力装置时，必须采取良好的缓冲措施，减少上张力盘和垫圈的跳动，以提高装置的高速适应性。
  }+ z! r- j+ {- x0 l相对地说，弹簧加压方法有利于克服这一弊病。由于ｍ１的数值较小，由上张力盘跳动所引起的正压力变化就小。同时，纱线上粗节、细节等疵点通过张力装置工作表面之间时，引起弹簧压缩距离Δ的变化甚微，弹簧压力变化造成的正压力变化很小，从而络筒动态张力的波动不明显。因此，在自动络筒机和其他现代机织设备上弹簧加压方法得到了广泛使用。部分高速自动络筒机上还采用压缩空气加压或电磁力加压的方法，压力稳定且可实施自动控制，从作用原理来说这是一种更为先进的加压方法。

3 w4 _" z$ r; P% _8 ^) s该装置的优点：累加法张力装置在适当增加纱线张力均值的同时，不扩大张力波动的方差，从而降低了纱线张力的不匀程度（使不匀率下降）。
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２．倍积法　
* a: G1 W0 x* e; G+ y( A纱线绕过一个曲面（通常是张力装置或导纱部件的工作面），如图（ａ）所示，经过摩擦，纱线得到一定的张力增量。纱线进入张力装置时的张力为Ｔ０，纱线离开张力装置时的张力为Ｔ。纱线通过数个曲面之后，其张力是按一定的倍数增加的，所以称为倍积法原理。
纱线张力均值按ｅｆα倍增长的同时，张力波动的方差却以ｅ２ｆα倍增加，从而使纱线张力的不匀程度得不到改善，这是倍积法张力装置的一个主要缺点。其张力变化如图（ｂ）所示。
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纱线绕过曲面获得张力的工作原理

8 L6 m: T- M  }" v$ B2 b倍积法张力装置中，包围角α的变化也会引起纱线张力波动。在１３３２ＭＤ型槽筒式络筒机上，垫圈式张力装置柱芯通过摩擦使纱线张力增加就属于倍积法原理。由于筒子卷绕的导纱运动使纱线对柱芯的摩擦包围角不断改变，导致络筒张力不匀。
　考虑到倍积法原理的诸多缺点，在现代高速络筒机上，纱路尽量被设计成直线（称为直线纱路），以减少纱线对各导纱部件的摩擦包围角，尽量避免通过倍积法原理对纱线产生张力增量。由于纱路通道曲折度小，于是普遍应用无柱芯的张力装置，大大减少了纱线张力的不匀程度，提高了络筒高速适应性。络筒速度可达１２００ｍ／ｍｉｎ以上。

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３．间接法　
, G  a, i* g# S, V+ ?7 @在现代机织设备（整经设备）中，张力装置除应用上述两种基本原理外，还使用了间接法原理。纱线绕过一个可转动圆柱体的工作表面，如图所示，圆柱体在纱线带动下回转的同时，受到一个外力Ｆ产生的阻力矩作用。


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纱线绕过可转动圆柱体获得张力的工作原理

' A. B7 s8 A1 b* S# ]设进入张力装置时纱线的张力为Ｔ０，离开张力装置时纱线张力为Ｔ，则Ｔ可以用如下的公式表示：
Ｔ＝Ｔ０＋Ｆ·ｒ/Ｒ
: T, L7 u' s, h' D) _式中：ｒ———阻力Ｆ的作用力臂；
Ｒ———圆柱体工作表面曲率半径。
由上式可知，张力装置依靠摩擦阻力矩间接地对纱线产生张力，故称为间接法原理。
' {6 W. \8 L: S% d. i在间接法张力装置中，纱线对圆柱体工作表面的包围角α要足够大，以免两者之间产生摩擦滑移。完全不同于前两类张力装置的作用原理，在这种张力装置中，纱线与圆柱体工作表面不发生相对滑移，纱线张力的调节依靠改变阻力矩来实现。因此，这类张力装置的主要特点为：
（１）高速条件下纱线磨损少，毛羽增加少。
（２）在纱线张力均值增加的同时，张力不匀率下降。
& r' j# }' V$ R0 Z+ v* c! U! _（３）张力装置所产生的张力增量与纱线的摩擦因数、纱线的纤维材料性质、纱线表面形态结构、颜色等因素无关，便利色织、毛织生产的工艺管理。
（４）对圆柱体产生阻力矩的外力Ｆ可以是各种可控制的力，如弹簧力、电磁阻尼力等，有利于实现纱线张力的自动控制。
（５）装置结构比较复杂是其缺点。
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