徐云龍， 夏風(fēng)林

(江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心， 江蘇 無錫 214122)

在雙針床經(jīng)編機成圈過程中，成圈機構(gòu)的位置狀態(tài)不斷變化。在不同主軸角度時，成圈機構(gòu)對紗線的瞬時需紗量也發(fā)生著急劇的波動。現(xiàn)有的送經(jīng)機構(gòu)還不能保證與瞬時需紗量變化規(guī)律同步并送出紗線，因此，經(jīng)紗需求量與實際送經(jīng)量之間的差值隨著不同成圈階段而變化，最終導(dǎo)致紗線張力的劇烈波動。紗線張力波動過大會使紗線受損，斷紗率上升易形成疵點，嚴重影響織物品質(zhì)[1],故研究瞬時需紗量和紗線張力的波動規(guī)律十分必要。國內(nèi)已有對單針床經(jīng)紗消耗曲線圖的研究[2]，以及關(guān)于紗線需求量對紗線張力波動影響的討論[3-4]。國內(nèi)外學(xué)者都認同瞬時需紗量與送紗量之間的差異決定著紗線張力的整體波動趨勢和特征[5-6]，但近年來大多數(shù)研究基于某種控制器的紗線張力檢測與控制[7]以及對紗線與張力補償裝置的動態(tài)力學(xué)模型分析等[8-9]，沒有具體分析梳櫛擺動對瞬時需紗量和紗線張力波動造成的影響。

本文重點是測試導(dǎo)紗針-織針、梳櫛-織針?biāo)矔r需紗量，獲得這2種瞬時需紗量變化曲線，對比其變化規(guī)律，以深入分析梳櫛擺動對瞬時需紗量和紗線張力的影響。

1 實驗部分

1.1 設(shè)備及儀器

RDJ4/2 EL型(E22)雙針床經(jīng)編機，脫圈板間距為3 mm，前后織針間距為5 mm；使用50.00 mm量程的百分表及拉繩(采用11.1 tex滌綸單絲)測試間隔紗線的瞬時需求量。紗線動態(tài)張力測試系統(tǒng)由TS1-200-A2-CE1型張力傳感器、分辨率為2 500線的增量式編碼器、LMS SCADAS Mobile SCM01型四通道聲振分析儀和LMS Test Lab分析軟件及計算機組成[10]。

本文測試使用的梳櫛紗線為陽離子滌綸(22.2 tex/96 f)，墊紗數(shù)碼為1-0-0-1//。

1.2 測試方法

1.2.1 瞬時需紗量的測試

1) 搭建瞬時需紗量測試平臺，其測試原理如圖1 所示。圖1(a)所示平臺中，百分表安置在機尾位置并與導(dǎo)紗針保持水平，僅測量導(dǎo)紗針-織針?biāo)矔r需紗量，等同于導(dǎo)紗針相對靜止、針床擺動對紗線的瞬時需求量，用S1(單位為mm)表示；圖1(b)所示平臺中，百分表安置在后梁位置，用于測試梳櫛-織針?biāo)矔r需紗量，即成圈機構(gòu)整體(包括梳櫛分紗針)的前后擺動對紗線的瞬時需求量，用S2(單位為mm)表示。拉繩一端固定在百分表測量桿的尾部，另一端穿過導(dǎo)紗針孔與織針連接。

2) 測試方法。在雙針床經(jīng)編機成圈過程中，織針和導(dǎo)紗針之間的拉繩長度不斷變化，這些變化會通過拉繩和測量桿反映在表盤刻度上，然后讀取百分表數(shù)值即為測試結(jié)果。無論機速高低，同一角度下的成圈機件都會擺到規(guī)定的位置，其對紗線的需求量也是不變的，因此，可測試靜態(tài)瞬時需紗量。測試時，從經(jīng)編機主軸0°開始手動旋轉(zhuǎn)慢車電動機，主軸每轉(zhuǎn)動5°記錄一次百分表讀數(shù)，直至轉(zhuǎn)到下一個0°(360°)時即一個橫列，完成一次測試。按照以上操作方法分別測試導(dǎo)紗針-織針、梳櫛-織針?biāo)矔r需紗量，各重復(fù)測試3次，計算3次測試的平均值，得出瞬時需紗量的波動曲線。

1—導(dǎo)紗針；2—百分表拉繩；3—舌針；4—百分表支架和底座；5—百分表測量桿；6—分紗針。圖1 瞬時需紗量測試平臺

Fig.1 Testing platform of instantaneous yarn demand. (a) Test for instantaneous yarn demand of guide bar and knitting needle；(b) Test for instantaneous yarn demand of comb and knitting needle

1.2.2 經(jīng)紗張力的測試

根據(jù)分析儀、編碼器和張力傳感器的連接要求搭建張力測試系統(tǒng)，系統(tǒng)工作原理[10]見圖2所示。

圖2 紗線動態(tài)張力測試原理圖

Fig.2 Measuring principle of yarn dynamic tension

將主軸編碼器的Z信號和A信號分別接入分析儀的RPM 1和RPM 2，將張力傳感器信號接入CH 2，再將分析儀與安裝有LMS Test. Lab分析軟件的專用計算機連接。運行LMS Test. Lab軟件并設(shè)置參數(shù)。在Channel Setup模塊中選擇接收信號的 3個通道，并設(shè)置張力接口的電壓與測試方式，數(shù)據(jù)采集頻率為2 000 Hz。

測試第2.1把梳櫛的紗線張力，即間隔絲張力。測試點選在張力桿和梳櫛分紗針之間的位置，經(jīng)編機轉(zhuǎn)速控制在50 r/min，待機器穩(wěn)定后開始測試，到達采樣時間后結(jié)束數(shù)據(jù)采集。最后在Navigator模塊中瀏覽圖像或?qū)С鰷y試數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 瞬時需紗量和紗線張力的測試結(jié)果

導(dǎo)紗針-織針?biāo)矔r需紗量測試結(jié)果如圖3(a)所示，梳櫛-織針?biāo)矔r需紗量測試結(jié)果如圖3(b)所示。為方便對比，令瞬時需紗量初始值均為 20.10 mm， 紗線張力的測試結(jié)果如圖4所示。

圖3 瞬時需紗量波動曲線

Fig.3 Instantaneous fluctuation of instantaneous yarn demand.(a) Instantaneous yarn demand of guide bar-knitting needle；(b) Instantaneous yarn demand of guide bar

圖4 紗線張力波動曲線

Fig.4 Fluctuation curve of yarn tension

2.2 梳櫛擺動對瞬時需紗量和紗線張力影響

表1示出S1的特征狀態(tài)及參數(shù)，表2示出S2與張力F各特征狀態(tài)及參數(shù)，圖5示出瞬時需紗量S1特征峰值對應(yīng)的成圈機件運動狀態(tài)。

表1S1各特征狀態(tài)及參數(shù)

Tab. 1 Characteristic states and parameters ofS1

特征點轉(zhuǎn)角/(°)機器狀態(tài)特征值/mm峰值130前針床上升,梳櫛后擺24.10谷值160梳櫛前移至針床正上方20.10峰值290前針床針前墊紗23.90谷值2120梳櫛后移至針床正上方21.50峰值3150前針床脫圈32.70谷值3180梳櫛位于針床正上方27.20峰值4210后針床上升,梳櫛前擺29.10谷值4240梳櫛后擺至針床正上方26.50峰值5270后針床針前墊紗29.90谷值5300梳櫛前擺至針床正上方27.20峰值6330后針床脫圈33.80

表2S2與F各特征狀態(tài)及參數(shù)對比

Tab.2 Characteristic states and parameters ofS2andF

特征點轉(zhuǎn)角/(°)機器狀態(tài)S2/mmF/cN峰值120～30前針床上升,梳櫛后擺32.200.200谷值185～95前針床針前墊紗14.000.067峰值2140～150前針床脫圈40.900.196谷值2210～220后針床上升,梳櫛前擺20.200.075峰值3265～275后針床針前墊紗38.100.071谷值3325～335后針床脫圈23.900.095

圖5 瞬時需紗量特征值的機器狀態(tài)

Fig.5 State of characteristic value of instantaneous yarn demand

對比表1、2中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，S1和S2有不同的波動頻率和強度。S1有6處峰值，各峰值所處的運動狀態(tài)分別對應(yīng)圖5所示的位置。S2有3處峰值，峰值所處的運動狀態(tài)分別對應(yīng)圖5(a)、(c)、(e)所示位置，3處谷值所處的運動狀態(tài)分別對應(yīng)圖5(b)、(d)、(f)所示位置。

為形象描述梳櫛擺動對瞬時需紗量波動形態(tài)的影響，先對2種曲線的波動強度進行對比分析，重點分析梳櫛擺到最后方和最前方的2個動作。圖6示出前針床成圈過程(主軸轉(zhuǎn)角0°～180°)中2種曲線S1和S2的波動差異分析圖。

圖6 S1和S2波動差異分析圖

Fig.6 Difference analysis of fluctuation ofS1andS2

由圖6可知：0°～30°梳櫛從針床正上方擺到機器后方極限位置，狀態(tài)如圖5(a)所示。此處S1的波動量為h1(30°與0°數(shù)值之差)，S2的波動量為h3(30°與0°數(shù)值之差)，S2與S1波動量之差為H1為 8.1 mm。60°～90°梳櫛從針床正上方擺到機前極限位置，狀態(tài)如圖5(b)所示。此處S1的波動量為h2(90°與60°數(shù)值之差，單位為mm)，S2的波動量為h4(90°與60°數(shù)值之差，單位為mm)，S2與S1波動量之差為H2為-9.9 mm。為進一步衡量梳櫛擺動對瞬時需紗量的影響，需要計算梳櫛擺動對瞬時需紗量的影響率，即

式中：p為影響率，%；|S2-S1|為某運動狀態(tài)時兩瞬時需紗量之差，mm。

在30°處梳櫛擺到機器后方時，P值為202.5%；90°處梳櫛擺到機器最前方，P值為260.5%。這說明：相比于梳櫛不擺動的運動形式，梳櫛擺到最后方時的瞬時需紗量增加了202.5%，梳櫛擺到機器最前方時的瞬時需紗量減少了260.5%，平均變化了231.5%，即梳櫛前、后擺動對瞬時需紗量的平均影響率為231.5%。顯然可確定，梳櫛每次擺動時，梳櫛擺動的機器相比于梳櫛不擺動機器的需紗波動量增加了2倍以上。

從表2還可看出，紗線張力曲線3個主要波峰的角度范圍依次在主軸轉(zhuǎn)角位于10°～30°、120°～140°和250°～270°之間。因為在這3個區(qū)間內(nèi)，梳櫛向機后大幅擺動達到極限位置時織針與導(dǎo)紗針之間的距離最大，導(dǎo)紗針與機前后梁之間的距離也是最大，因此，導(dǎo)致從織針到后梁的這段紗線量增大。由于瞬時需紗量大于瞬時送紗量，其差值需要依靠紗線本身彈性伸長和張力補償裝置的變形來補償，所以紗線張力會突然增大。梳櫛前擺時，雖然織針與導(dǎo)紗針的距離也達到最大，但是導(dǎo)紗針與后梁的距離減小，后者減小量大于前者增加量，因此最終的瞬時需紗量表現(xiàn)為谷值。需紗量曲線波動主要受導(dǎo)紗針與織針距離、導(dǎo)紗針與后梁距離差值大小的影響，由此可以推斷，梳櫛擺動是影響瞬時需紗量和紗線張力波動趨勢的最主要因素，而機器速度、花型組織和張力調(diào)節(jié)方式等也會對瞬時需紗量和紗線張力有影響。

梳櫛擺動影響了紗線量的波動，進而影響了紗線張力的波動，因此，紗線張力的變化規(guī)律可通過瞬時需紗量的變化規(guī)律加以解釋，紗線張力曲線和瞬時需紗量S2擁有相似的增區(qū)間和減區(qū)間。

2.3 從瞬時需紗量到送紗量的推算

由圖3(a)可見：180°時前針床成圈完成，導(dǎo)紗針位于織針上方，此時紗線消耗量為27.5 mm。360°(下一個0°)時完成一個橫列的編織，此時紗線消耗量為31.4 mm。一個橫列消耗的紗線總量為成圈結(jié)束時瞬時需紗量與橫列初始值之差，即 11.3 mm。如果依此循環(huán)，編織480橫列時所消耗的紗線量為5 424 mm。從圖3(b)可得：成圈結(jié)束時瞬時需紗量為31.4 mm，與初始值的差為 11.3 mm，編織480橫列所需送經(jīng)量仍為 5 424 mm/臘克。這說明梳櫛的擺動雖然可影響機器總體瞬時需紗量的波動，但不影響導(dǎo)紗針-織針?biāo)矔r需紗量，也不影響紗線實際的消耗量。

為驗證上述分析的正確性，通過公式對送經(jīng)量進行理論計算[11]。

式中：m為一個組織循環(huán)的橫列數(shù)；r為機上縱密，橫列/cm；R為送經(jīng)量，mm/臘克。

間隔織物的每個橫列包含2個完整的線圈，每個線圈的送經(jīng)量為

式中：d為織針直徑，mm；L為延展線長度，mm。

3 結(jié) 論

通過對紗線需求量以及紗線張力值的測試和分析，可以得出以下結(jié)論：

1) 除組織工藝外，瞬時需紗量的變化主要受導(dǎo)紗針與織針距離和導(dǎo)紗針與后梁距離差值的影響。梳櫛前后擺動改變了這個差值。梳櫛每一次擺動導(dǎo)致瞬時需紗量的波動程度增加231.5%，使波動范圍增加463%，是影響瞬時需紗量波動最大的因素。

2) 雖然導(dǎo)紗針-織針、梳櫛-織針?biāo)矔r需紗量2種曲線變化的波動趨勢不同，但是成圈結(jié)束后所消耗的紗線量是一致的，可以通過計算不同區(qū)域瞬時需紗量的差值來分析某個局部區(qū)域的送經(jīng)量，也可以根據(jù)需紗量確定合理的送經(jīng)量和送紗控制方式。

3) 梳櫛擺動首先影響了瞬時需紗量的波動，進而導(dǎo)致紗線張力的變化，因此，紗線張力和梳櫛瞬時需紗量變化曲線擁有相似的增區(qū)間和減區(qū)間，而且二者極值出現(xiàn)的角度域也很接近。

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