張力裝置和導紗部件引起的絡紗張力變化分析

管紗軸向退繞張力Ｔ２的絕對值比較小，若以它作為絡筒張力進行絡筒，會得到極其松軟、成形不良的筒子。使用張力裝置的目的是：產生一個紗線張力的增量，在適度增加絡筒張力的同時，提高絡筒張力均勻程度，以卷繞成成形良好、密度適宜的筒子卷裝。
$ s# S% ^. V2 _6 g張力裝置和導紗部件都是通過工作表面對紗線的摩擦作用使紗線張力增加。機織加工過程中張力裝置的工作原理主要有三種。
１．累加法　
目前廣泛使用的張力裝置都采用了累加法工作原理，紗線從兩個相互緊壓的平面之間通過，由摩擦而獲得紗線張力增量，如圖（ａ）所示。設進入張力裝置之前的紗線張力為Ｔ０，當它離開張力裝置時的張力為Ｔ，則：
Ｔ＝Ｔ０＋２ｆＮ
式中：ｆ———紗線和張力裝置工作表面之間的摩擦系數；
Ｎ———張力裝置對紗線的正壓力。
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紗線通過緊壓平面獲得張力的工作原理

: \/ s7 \! G. [$ G" T4 b4 q如果紗線通過多個這種形式的張力裝置，則紗線的最終張力：
, m, N8 @2 C" i6 z& \; PＴ＝Ｔ０＋２ｆ１
1 d$ q4 C3 c0 Q% t  WＮ１＋２ｆ２
Ｎ２＋… ＋２ｆｎ
Ｎｎ （１－１０）
式中：ｆ１、ｆ２、…、ｆｎ———紗線和各個張力裝置工作表面之間的摩擦因數；
7 g5 A3 X: `' N; y8 @Ｎ１、Ｎ２、…、Ｎｎ———各個張力裝置對紗線的正壓力。
4 R+ x( f( a8 q! R/ o8 ^9 {由式（１－１０）可知，紗線通過各個張力裝置之后，其張力是逐次累加的，所以稱為累加法原理。
2 i. x& q) e9 |& J1 C* K累加法張力裝置對紗線產生正壓力的方法有墊圈加壓、彈簧加壓和壓縮空氣加壓。在動態
" \5 A7 t' o; Y- D條件下，它們所產生的正壓力Ｎ分別用如下公式表示。
墊圈加壓：Ｎ＝（ｍ１＋ｍ２）·（ｇ＋ａ）
彈簧加壓：Ｎ＝ｍ１（ｇ＋ａ）＋Ｋ·Δ（張力裝置工作平面水平放置）
Ｎ＝ｍ１ａ＋Ｋ·Δ（張力裝置工作平面垂直放置）
" r2 M3 K6 E/ b9 ^4 Q- l* ~壓縮空氣加壓：Ｎ＝ｍ１ａ＋Ｐ（張力裝置工作平面垂直放置）
, k( b5 l. l9 a! w4 W$ _0 W式中：ｍ１———上張力盤的質量；
ｍ２———墊圈的質量；
7 n3 C9 w/ s$ oｇ———重力加速度；
ａ———由于紗線直徑不勻（粗節、細節）引起的上張力盤及墊圈跳動的加速度；
Ｋ———彈簧的剛度；
Δ———彈簧壓縮距離；
( n, P4 F5 `+ q" [/ pＰ———壓縮空氣施加的壓力。
7 O9 D) m8 R1 k9 A4 A) B8 B對于墊圈加壓方法，當紗線高速通過張力裝置工作表面之間時，因紗線直徑不勻而引起的上張力盤和墊圈的跳動十分劇烈，加速度ａ交變幅值大，由跳動加速度帶來的紗線附加張力使絡筒動態張力發生明顯波動，這是此種加壓方法的一個主要缺點。因此，使用這種張力裝置時，必須采取良好的緩沖措施，減少上張力盤和墊圈的跳動，以提高裝置的高速適應性。
! ?' p  ^0 k( k* ]相對地說，彈簧加壓方法有利于克服這一弊病。由于ｍ１的數值較小，由上張力盤跳動所引起的正壓力變化就小。同時，紗線上粗節、細節等疵點通過張力裝置工作表面之間時，引起彈簧壓縮距離Δ的變化甚微，彈簧壓力變化造成的正壓力變化很小，從而絡筒動態張力的波動不明顯。因此，在自動絡筒機和其他現代機織設備上彈簧加壓方法得到了廣泛使用。部分高速自動絡筒機上還采用壓縮空氣加壓或電磁力加壓的方法，壓力穩定且可實施自動控制，從作用原理來說這是一種更為先進的加壓方法。
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3 L. J" R" K$ o8 N, [該裝置的優點：累加法張力裝置在適當增加紗線張力均值的同時，不擴大張力波動的方差，從而降低了紗線張力的不勻程度（使不勻率下降）。

２．倍積法　
3 A5 q: v7 s4 C紗線繞過一個曲面（通常是張力裝置或導紗部件的工作面），如圖（ａ）所示，經過摩擦，紗線得到一定的張力增量。紗線進入張力裝置時的張力為Ｔ０，紗線離開張力裝置時的張力為Ｔ。紗線通過數個曲面之后，其張力是按一定的倍數增加的，所以稱為倍積法原理。
紗線張力均值按ｅｆα倍增長的同時，張力波動的方差卻以ｅ２ｆα倍增加，從而使紗線張力的不勻程度得不到改善，這是倍積法張力裝置的一個主要缺點。其張力變化如圖（ｂ）所示。

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紗線繞過曲面獲得張力的工作原理

倍積法張力裝置中，包圍角α的變化也會引起紗線張力波動。在１３３２ＭＤ型槽筒式絡筒機上，墊圈式張力裝置柱芯通過摩擦使紗線張力增加就屬于倍積法原理。由于筒子卷繞的導紗運動使紗線對柱芯的摩擦包圍角不斷改變，導致絡筒張力不勻。
' V* x8 Z4 [& \# H6 C　考慮到倍積法原理的諸多缺點，在現代高速絡筒機上，紗路盡量被設計成直線（稱為直線紗路），以減少紗線對各導紗部件的摩擦包圍角，盡量避免通過倍積法原理對紗線產生張力增量。由于紗路通道曲折度小，于是普遍應用無柱芯的張力裝置，大大減少了紗線張力的不勻程度，提高了絡筒高速適應性。絡筒速度可達１２００ｍ／ｍｉｎ以上。

３．間接法　
) K" I$ R9 y; O+ O在現代機織設備（整經設備）中，張力裝置除應用上述兩種基本原理外，還使用了間接法原理。紗線繞過一個可轉動圓柱體的工作表面，如圖所示，圓柱體在紗線帶動下回轉的同時，受到一個外力Ｆ產生的阻力矩作用。
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紗線繞過可轉動圓柱體獲得張力的工作原理

設進入張力裝置時紗線的張力為Ｔ０，離開張力裝置時紗線張力為Ｔ，則Ｔ可以用如下的公式表示：
, \) |( |- D" {1 G2 w! NＴ＝Ｔ０＋Ｆ·ｒ/Ｒ
式中：ｒ———阻力Ｆ的作用力臂；
  a$ ]1 [1 f; b2 t; GＲ———圓柱體工作表面曲率半徑。
% e+ r5 Z; h& t  j9 l由上式可知，張力裝置依靠摩擦阻力矩間接地對紗線產生張力，故稱為間接法原理。
: r0 s  w7 ]) R, D! ^5 J在間接法張力裝置中，紗線對圓柱體工作表面的包圍角α要足夠大，以免兩者之間產生摩擦滑移。完全不同于前兩類張力裝置的作用原理，在這種張力裝置中，紗線與圓柱體工作表面不發生相對滑移，紗線張力的調節依靠改變阻力矩來實現。因此，這類張力裝置的主要特點為：
（１）高速條件下紗線磨損少，毛羽增加少。
（２）在紗線張力均值增加的同時，張力不勻率下降。
（３）張力裝置所產生的張力增量與紗線的摩擦因數、紗線的纖維材料性質、紗線表面形態結構、顏色等因素無關，便利色織、毛織生產的工藝管理。
3 M3 W: n( k# Z2 q9 c1 f（４）對圓柱體產生阻力矩的外力Ｆ可以是各種可控制的力，如彈簧力、電磁阻尼力等，有利于實現紗線張力的自動控制。
（５）裝置結構比較復雜是其缺點。