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2.2測試原理

電阻應(yīng)變計(jì)由極細(xì)的金屬電阻絲燒成或用金屬箔片印刷而成，利用金屬材料的特性，把機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電量的測量儀器。當(dāng)測試件受到外力作用時(shí)，長度發(fā)生相對變化 △L/L，即ε，粘貼在試件上的電阻應(yīng)變計(jì)也相應(yīng)發(fā)生變化，同時(shí)其電阻值也發(fā)生相對變化△R/R。電阻值的變化△R/R用靈敏的電阻測量儀器電橋測出，經(jīng)電阻應(yīng)變儀放大濾波后輸出相應(yīng)的電壓信號，并將電壓信號輸入信號采集儀進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)USB接口把數(shù)字信號輸入PC，由此就可以直觀地觀察應(yīng)變ε的變化情況。再根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系就可以計(jì)算得到試件張力的變化情況 [3] 。

用電阻應(yīng)變計(jì)的“靈敏系數(shù)”來表征 K電阻應(yīng)變計(jì)的“應(yīng)變效應(yīng)”，即機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電量的關(guān)系：ε=( △L/L) = (△R/R)/ K

由于儀器設(shè)置的靈敏度系數(shù) K= 2.00，所以當(dāng)實(shí)際使用的電阻應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)K c （K c ＝2.05）不等于2.00時(shí)，對測量值需要進(jìn)行修正。εˊ=2.00×ε/K c

因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)橋路中有 2片工作片，需要對測量值進(jìn)行修正。ε″=εˊ/2

電橋供電電壓為 U（U=2V），電橋的輸出電壓為△U，采用半橋測量時(shí)電橋輸出電壓與橋壓及應(yīng)變的關(guān)系：△U =Uε″/4

實(shí)測力與微應(yīng)變之間的關(guān)系： F=4Ebh 2 ε/3l

E（E=1.08×10 5 MPa）為梁的彈性模量，F(xiàn)為作用于梁的載荷，b(b=30mm)，h(h=0.7mm)，l(l=41mm)分別為梁的寬度、厚度和長度，ε為梁的應(yīng)變。另外再由放大增益2000×16，紗線和梁之間所呈角度，可以 對 采集數(shù)據(jù)文件標(biāo)定，把其電壓單位轉(zhuǎn)換為實(shí)際的物理量單位。經(jīng)計(jì)算標(biāo)定系數(shù)為 2，單位為N，結(jié)果為20根紗線的張力，即 F≈2 △ U。

3. 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果

3.1實(shí)驗(yàn)條件

測試儀器的工作條件是：環(huán)境溫度為 20±5oC，溫度變化速度不超過±1oC/小時(shí)；環(huán)境濕度為30～85％。經(jīng)編生產(chǎn)車間環(huán)境溫度為23oC左右，濕度在65%左右，完全滿足儀器所要求的工作條件。選用德國Karl Mayer公司生產(chǎn)的KS4-1型特里科經(jīng)編機(jī)。該機(jī)器送經(jīng)采用FAG機(jī)械式積極送經(jīng)機(jī)構(gòu)，鏈塊橫移。采用50dtex 36f錦綸原料，編織反向經(jīng)絨平組織，織物縱密20cpc(rack/cm)，梳櫛滿穿配置。傳感器采用一固定裝置固定在機(jī)器上，實(shí)驗(yàn)前先對儀器預(yù)熱30分鐘并調(diào)零，測試時(shí)選擇前梳20根紗線穿過傳感器的梁。

3.2 成圈過程中紗線張力的變化

測試前梳在慢車（ 14rpm，周期為4.29s，送經(jīng)量為1625mm/rack）時(shí)，一個(gè)成圈過程中的張力變化情況，圖4所示為一個(gè)周期。放大增益為2000×16，采樣頻率為10000.00Hz。圖示為經(jīng)信號處理后所得，將經(jīng)標(biāo)定后的數(shù)據(jù)文件乘以一常數(shù)5，換算為以厘牛（cN）為單位的單紗張力。
實(shí)測表明，在成圈過程中，經(jīng)紗張力出現(xiàn)三次明顯的波峰。

第一次波峰出現(xiàn)在主軸轉(zhuǎn)角為 185o時(shí)，此時(shí)的張力峰值是成圈過程中的最大張力。導(dǎo)紗針擺到針前極限位置進(jìn)行針前墊紗時(shí)，紗線的延伸量最大，紗線張力也最大 。
 

第二次波峰出現(xiàn)在主軸轉(zhuǎn)角為240o時(shí)，此時(shí)導(dǎo)紗針擺到針背的極限位置，槽針迅速下降，紗線滑入針鉤，舊線圈被張緊 。從機(jī)器上可以看出張力桿出現(xiàn)明顯的跳動(dòng)。
 

第三次波峰出現(xiàn)在脫圈階段 主軸轉(zhuǎn)角 315 o～360o附近，此時(shí)織針運(yùn)動(dòng)到最低位置，紗線被張緊，以完成套圈、脫圈、成圈 等工藝過程 [4] 。槽針和針芯繼續(xù)下降，紗線張力逐漸增大，并在360o時(shí)達(dá)到脫圈階段的極大值。由圖可以看出，在此波峰處有兩次明顯的張力極小值。一次出現(xiàn)在 針口閉合階段，新線圈與導(dǎo)紗針之間的紗線擱在沉降片片鼻上，當(dāng)沉降片運(yùn)動(dòng)到機(jī)后極限位置，紗線滑落導(dǎo)致紗線張力突然下降。另一次出現(xiàn)在舊線圈達(dá)到最高位置時(shí)。針口封閉后沉降片開始從機(jī)后向機(jī)前挺出，放松對舊線圈的握持，同時(shí)利用它的片腹斜面不斷將舊線圈上抬，張力逐漸減小，當(dāng)沉降片到達(dá)機(jī)前最前位置，舊線圈上抬到達(dá)最高位置時(shí)出現(xiàn) 極小張力。

3.3紗線張力與送經(jīng)量的關(guān)系

在機(jī)械式送經(jīng)經(jīng)編機(jī)上可采用改變送經(jīng)變換齒輪來調(diào)整送經(jīng)量，以滿足經(jīng)編織物不同的工藝要求。在 KS4型特里科經(jīng)編機(jī)上生產(chǎn)反向 經(jīng)平絨組織 ，縱密20橫列/cm，車速為521rpm，改變送經(jīng)變換齒輪，測試前梳經(jīng)平組織的經(jīng)紗在不同送經(jīng)量下的動(dòng)態(tài)張力。
 

圖 5所示為不同送經(jīng)量時(shí)紗線張力變化情況，1為極大值，2為極小值。1625mm/rack和1879mm/rack分別為該上機(jī)條件下送經(jīng)量最小值和最大值，為由圖中可以看出，隨著送經(jīng)量的增大，紗線張力基本呈下降趨勢，并且在最小送經(jīng)量1625mm/rack到1630mm/rack時(shí)變化顯著。因?yàn)樵诓捎米钚∷徒?jīng)量時(shí)，紗線在整個(gè)編織過程中處于張緊狀態(tài)，使編織元件承受很大的壓力，所以編織元件對紗線的摩擦力、牽拉力也很大。此時(shí)送經(jīng)量的略微改變都對經(jīng)紗張力產(chǎn)生很大影響。在不改變織物牽拉速度的情況下，當(dāng)送經(jīng)量增大到 1879mm/rack時(shí)，在整個(gè)成圈過程中經(jīng)紗片幾乎呈松弛狀態(tài)，張力桿基本失去了張力補(bǔ)償作用，若繼續(xù)增大送經(jīng)量將無法正常成圈。因?yàn)閷τ诔扇^程而言，保持一定的張力是必須的，松弛的紗線不能正確地墊紗 [1] 。此時(shí)在成圈或脫圈階段紗線不能平穩(wěn)滑動(dòng)，有突然松弛和張緊之勢，因此較1820mm/rack送經(jīng)量下紗線張力的極大值會(huì)略有增大。
 

圖 6所示為不同送經(jīng)量時(shí)紗線張力的均方根，以此來表示紗線張力偏離平均值的情況，分析張力波動(dòng)與送經(jīng)量大小的關(guān)系。
 

S為樣本的均方根， X i 為一個(gè) 樣本， 為樣本平均值， n 為樣本數(shù)目。
 

在較小送經(jīng)量情況下紗線張力的 均方根 很大，說明張力波動(dòng)劇烈， 此時(shí)補(bǔ)償紗線張力的張力桿彈簧片發(fā)揮重要作用。由于彈性元件的補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)與紗線張力波動(dòng)之間存在一定的滯后時(shí)間，即張力桿的擺動(dòng)因片簧系統(tǒng)的振動(dòng)影響不能同步跟蹤經(jīng)紗張力的波動(dòng) [5] 。所以紗線張力波動(dòng)很大，并且波動(dòng)的幅度受送經(jīng)量大小的影響很顯著。