第二節 整經張力
整經筒子上的紗線一般為軸向退解，通過張力器、導紗部件、斷紗自停裝置直至卷繞到整經軸（或整經大滾筒）上，經受了由氣圈運動、張力裝置、導紗部件、空氣阻力等產生的機械作用，使紗線張力逐步增加，達到工藝設計規定的整經張力數值。
整經張力涉及單根紗線的張力和整片經紗的張力。單紗張力應當適度，張力過大，會引起經紗強力及彈性損失，后道工序中，特別是織機上經紗斷頭增加。單紗張力過小，使整經軸卷繞密度降低，繞紗量少，且易造成經軸成形不良。片紗張力應均勻，片紗張力不勻會影響漿紗生產和漿軸質量，并在織機上產生開口不清、“三跳”織疵等種種疵病。因此，后續各道工序的生產效率、產品質量在很大程度上取決于紗線的整經張力狀況。
下面對除張力裝置外的幾個影響整經張力的因素以及均勻片紗張力的措施進行分析。
一、筒子紗退繞張力
紗線從固定的筒子上高速退繞時，在導紗孔和筒子上紗線分離點之間形成氣圈。在導紗孔處，這段紗線的張力取決于紗線對筒子表面粘附力、紗線在筒子表面摩擦滑移所產生的摩擦阻力、退繞紗圈的運動慣性力、空氣阻力以及氣圈引起的離心力等。
圖2-13所示為導紗孔處紗線的張力變化曲線。圖2-13（a）組曲線反映了相同整經速度條件下，不同紗線線密度對紗線張力的影響，線密度越大，紗線張力也就越大。圖2-13（b）組曲線反映了相同紗線線密度條件下，不同整經速度對紗線張力的影響，速度越高，紗線張力就越大。兩組曲線都表明了紗線張力做周期性的變化，變化周期tn對應于筒子上兩層紗線的退繞；退繞點位于筒子底部（大端）時，由于紗線未能完全拋離筒子表面，致使摩擦紗段較長，增加了紗線分離點的張力，因此紗線退繞張力最大并對應于曲線的波峰；退繞點位于筒子頂部（小端）時，摩擦紗段很短，則對應于曲線的波谷。
圖2-13 導紗孔處紗線張力變化曲線
通常筒子處于平置的工作狀態，當退繞點位于筒子圓錐表面下半部分時，由于紗線自重的作用紗線比較容易拋離筒子表面，從而摩擦紗段較短，紗線的退繞張力較小。反之，當退繞點位于上半部分時，則紗線退繞張力較大。為減少這種張力差異，在筒子架的安裝保養工作中，規定筒子錠座的中心線應通過導紗孔垂直下方（15±5）mm處，如圖2-14所示。
圖2-14 筒子錠座與導紗孔相對位置
圖2-15 紗線退繞平均張力T與整經速度v的關系
生產中，整經速度的提高可提高設備效率，但也會增加整經張力及整經張力不勻，從而增加整經斷頭，惡化整經質量，降低整經設備效率。圖2-15表明，隨整經速度提高，氣圈頂點的導紗孔處紗線退繞平均張力（筒子大小端處退繞張力的平均值）也不斷增加。
整個筒子紗線退繞平均張力變化如圖2-16所示。曲線表明，隨筒子卷裝尺寸變化，導紗孔處的紗線張力也發生變化，特別在高速整經或粗特紗加工時變化尤為明顯。因此，筒子架上筒子退繞尺寸應保持一致。
圖2-16 紗線退繞平均張力T與圓錐形筒子平均直徑D的關系
1—1000m/min 2—800m/min 3—600m/min 4—400m/min
當導紗距離不同時，紗線退繞平均張力也發生變化。實踐表明，存在著最小張力的導紗距離。大于或小于此值，都會使平均張力增加，這是因為導紗距離越長則退解氣圈的紗線質量越大，退解時氣圈離心慣性力也越大。導紗距離小時，則紗線在退解時易與筒子摩擦，又使張力有所增加。生產中一般采用的導紗距離為140～250mm，對于滌棉紗，為了減少紗條扭結，以采用偏短的導紗距離為宜。
二、空氣阻力和導紗部件引起的紗線張力
紗線在空氣中沿軸線方向運動時，受到空氣阻力作用，產生張力增量。空氣阻力F（即張力增量）為：
式中：C——空氣阻力系數；
v——紗線速度；
ρ——空氣密度；
D——紗線直徑；
L——紗線長度。
由此可見，空氣阻力所形成的張力增量與紗線引出距離（即紗線長度L）及整經速度的平方成正比。
紗線從張力裝置引出，經過筒子架和整經機各導紗部件，然后卷繞到整經軸上。紗線以一定的包圍角繞過這些導紗部件工作表面時，摩擦阻力引起紗線張力增量。
有時包圍角極小，可以忽略不計。紗線僅以自重壓在導紗器工作表面，產生摩擦阻力。摩擦阻力引起的紗線張力增量為ΔT1：
式中：f——紗線對導紗器工作表面的摩擦因數；
q——單位長度的紗線重量；
L——紗線長度。
有時包圍角較大，由歐拉公式可知，包圍摩擦引起的紗線張力增量ΔT2為：
它和紗線離開張力器時的初始張力T0有關，同時明顯地受紗線通道上多次導紗包圍角（θ1、θ2、…、θn）及摩擦因數（f1、f2、…、fn）的影響。
由以上分析可知，紗線張力增量取決于紗線引出距離（紗線長度）、紗路曲折程度（摩擦包圍角）及整經速度等因素。
三、均勻片紗張力的措施
根據前述影響紗線整經張力的各種因素，采取以下措施，能使片紗張力趨于均勻。
（一）采用間歇整經方式及筒子定長
由于筒子卷裝尺寸明顯影響紗線退繞張力，所以在高中速整經和粗特紗加工時應當盡量采用間歇整經方式，即筒子架上筒子的紗線退繞完畢時，整經機停車，然后采用集體換筒方法，一次性更換全部筒子。同時，對絡筒也提出定長要求，以保證所有筒子在換到筒子架上時具有相同的初始卷裝尺寸，并可大大減少筒腳紗的數量。
（二）合理設定張力裝置的工藝參數
由筒子架后排筒子導出的紗線引出距離較長，于是空氣阻力和導紗部件作用使紗線張力較大；而前排則反之，紗線張力較小。在矩—V形筒子架上，同排的上中層筒子之間，由于紗路的曲折程度不同，也造成了上下層張力較大，而中層張力較小的現象。適當調整筒子架上不同區域張力裝置的工藝參數，可以彌補這些張力差異，實現片紗張力均勻。張力裝置的工藝參數是指張力圈重量、紗線的包圍角、氣動或彈簧的加壓壓力等。
圖2-17 張力裝置張力圈弧形配置
在1452型整經筒子架上，采取了分段分層配置張力圈重量的措施。分段分層配置張力圈重量的原則是：前排重于后排，中間層重于上下層。具體應視筒子架長度和產品類別等情況而定。一般有筒子架前后方向分兩段或三段的配置，也有結合上下方向分三層而成六個區或九個區配置。為使張力更加均勻，還可采用弧形分段配置張力圈重量。應當指出，分段分層數越多，張力越趨于均勻一致，但管理也越不方便。圖2-17所示為滌棉細特高密織物在1452型整經筒子架上弧形分四段的張力圈重量配置圖，張力圈重量為11.4g、10.6g、9.3g、8.5g，弧形四段配置比全部為16.5g的配置，全幅張力不勻率顯著降低。
新型高速整經機上，一般對筒子架前后方向分段設定張力裝置工藝參數。每段的參數可以集中調節和控制。
（三）紗線合理穿入伸縮筘
紗線穿入伸縮筘的不同部位會形成不同的摩擦包圍角，引起不同的紗線張力。紗線合理穿入伸縮筘既要達到片紗張力均勻的目的，又要適當兼顧操作方便。目前使用較多的有分排穿筘法（又稱花穿）和分層穿筘法（又稱順穿）。
1.分排穿筘法 分排穿筘法從第一排開始，由上而下（或由下而上）將紗線從伸縮筘中點往外側逐根逐筘穿入，如圖2-18（a）所示。此法雖然操作較不方便，但因引出距離較短的前排紗線穿入紗路包圍角較大的伸縮筘中部，而后排穿入包圍角較小的邊部，能起到均勻紗線張力的作用，并且紗線斷頭時也不易纏繞鄰紗。
2.分層穿筘法 分層穿筘法則從上層（或下層）開始，把紗線穿入伸縮筘中部，然后逐層向伸縮筘外側穿入，如圖2-18（b）所示。此法紗線層次清楚，找頭、引紗十分方便，但擴大了紗線張力差異，影響整經質量。因此，目前整經機上多采用分排穿筘法。
圖2-18 紗線穿入伸縮筘的兩種穿法
（四）加強生產管理，保持良好的機械狀況
紗線張力受筒子的導紗距離以及筒子軸線與導紗孔相對位置的影響，導紗距離要適當選擇，并保持固定不變，筒子錠座安裝應符合標準，并做定期校正。高速整經機在筒子換筒之后，導紗距離要按規定標準調節。
為減少片紗橫向張力差異，整經機各軸輥安裝應平直、平行、水平。1452C型整經機的整經軸要定期保養維修，軸芯應平直，木管應圓整，盤片應垂直軸芯，以減少整經軸跳軸引起的張力波動。張力裝置需經常清洗、檢查，保持張力盤回轉輕快靈活，保證張力裝置的工藝參數符合工藝設計規定。伸縮筘筘齒也應排列均勻。
圖2-19 調整整片經紗張力的張力裝置
1、2—導輥 3—傳感器 4—紗線a、b—應變片式傳感器引線
分批整經的工藝設計應盡可能多頭少軸，減小整經軸上紗線的間距，避免紗線過大的左右活動范圍，同時伸縮筘排紗要勻，并左右一致，使整經軸形狀正確、表面平整、片紗張力均勻。半成品管理中應做到筒子先到先用，減少筒子回潮率不同所造成的張力差異。使用高速整經機時，應加強絡筒半成品質量的控制，減少整經過程中紗線斷頭關車次數，避免頻繁的開關車所引起的張力波動。
長絲整經機上還配備有張力架，以提高片紗張力的縱向均勻程度。其原理如圖2-19所示，張力架由導輥1、2和懸臂梁式張力傳感器3組成。導輥1和2以齒輪相互連接，在導輥2的一端裝有交流電動機，另一端裝有渦流制動器。紗線4繞過導輥1、 2，并以一定壓力壓在傳感器感應元件——懸臂梁上，壓力的數值與片紗張力大小有關。當紗線張力波動時，懸臂梁變形量變化，傳感器3發出信號，經與設定值（對應一定的整經張力）對比，使導輥2上的交流電動機或渦流制動器工作。當紗線張力T小于設定值時，渦流制動器工作，使導輥1、2轉速下降，通過摩擦作用提高片紗張力；反之，當大于設定值時，交流電動機工作，使導輥1、2轉速上升，通過摩擦作用來減小片紗張力。當片紗張力等于設定值時，紗線帶動導輥1、2在軸承上輕快轉動。使用張力架后，筒子架上紗線引出的張力值可調節得較小，片紗通過張力架時，借助統一、集中的張力設定，達到均勻、適度的片紗張力。對應不同的紗線整經張力，角α要做調整，以改變紗線對導輥1、2的摩擦包圍角，使導輥能對紗線產生足夠的摩擦阻力，滿足片紗張力調整的需要。