单面舌针圆纬机编织工艺优化方案

平针组织可以在采用舌针的单面四针道圆纬机以及采用钩针的台车等圆纬机上编织，编织工艺随采用的机器而有所不同。下面介绍目前国内外广泛使用的单面四针道圆纬机的编织工艺。

（一）成圈机件及其配置

图2－4所示为单面四针道圆纬机的成圈机件及其配置。舌针1垂直插在针筒（cylinder）2的针槽中；沉降片（sinker）3水平插在沉降片圆环（ring）4的片槽中；舌针与沉降片呈一隔一交错排列；沉降片圆环与针筒固结在一起并作同步回转；5和6分别是织针三角座和沉降片三角座，上面安装着织针三角（needle cam）和沉降片三角（sinker cam）；导纱器（yarn feeder）7固装在针筒外面，以便对针垫纱。

图2－4　单面四针道圆纬机成圈机件及其配置

图2－5显示了某种单面四针道圆纬机的四种不同针踵位置的舌针1、2、3、4，以及相对应的一个成圈系统的四档三角A、B、C、D（即四条三角针道）。对于编织最简单的平针组织来说，实际上只需要一种踵位的舌针和一档三角就能满足要求，当然采用四种踵位的舌针和四档三角也完全可行。配置四种踵位的舌针和四档三角，不仅能生产平针组织，还可以编织某些花色组织。为了简化，下面仅以一种踵位的舌针和一档三角来说明工作原理。如图2－6所示，舌针1在随针筒转动（箭头方向）的同时，针踵（butt）5受织针三角2的作用，使舌针在针槽中上下运动。沉降片3在随沉降片圆环（与针筒同步）转动的同时，片踵6受沉降片三角4的控制，使沉降片沿径向水平运动。舌针与沉降片的运动配合完成了成圈过程。

图2－5　四种踵位的舌针与四条三角针道

图2－7为普通结构的沉降片。1是片鼻，2是片喉，两者用来握持线圈；3是片颚（又称片腹），其上沿（即片颚线）用于弯纱时搁持纱线，片颚线所在平面又称握持平面；4是片踵，沉降片三角通过它来控制沉降片的运动。

图2－6　舌针与沉降片的运动

图2－7　普通沉降片的结构

（二）成圈过程

1.退圈　如图2－8（1）、（2）、（3）所示，舌针从低位置上升至最高点，旧线圈从针钩内移至针杆上完成退圈。其中图2－8（1）表示成圈过程的起始时刻，此时沉降片向针筒中心挺足，用片喉握持旧线圈的沉降弧，防止退圈时织物随针一起上升。

2.垫纱　如图2－8（4）所示，舌针在下降并与导纱器的相对运动过程中，从导纱器引出的新纱线垫入针钩下。此阶段沉降片向外退，为弯纱做准备。

图2－8　单面舌针圆纬机的成圈过程

3.闭口　如图2－8（5）所示，随着舌针的下降，针舌在旧线圈的作用下向上翻转关闭针口。这样旧线圈和即将形成的新线圈就分隔在针舌两侧，为新线圈穿过旧线圈作准备。

4.套圈　舌针继续下降，旧线圈沿着针舌上移套在针舌外，如图2－8（5）所示。

5.弯纱　舌针的下降使针钩接触新纱线开始逐渐弯纱，并一直延续到线圈最终形成，如图2－8（5）、（6）所示。此时沉降片已移至最外位置，片鼻离开舌针，这样不致妨碍新纱线的弯纱成圈。

6.脱圈　舌针进一步下降使旧线圈从针头上脱下，套到正在进行弯纱的新线圈上，如图2－8（6）所示。

7.成圈　舌针下降到最低位置而形成一定大小的新线圈，如图2－8（6）所示。

8.牵拉　借助牵拉机构产生的牵拉力把脱下的旧线圈和刚形成的新线圈拉向舌针背后，脱离编织区，防止舌针再次上升时旧线圈回套到针头上。此阶段沉降片从最外移至最里位置，用其片喉握持与推动线圈，辅助牵拉机构进行牵拉。同时，为了避免新形成的线圈张力过大，舌针作少量回升，如图2－8（6）、（1）所示。

（三）成圈工艺分析

1.退圈　在单面舌针圆纬机上，退圈是一次完成的。即舌针在退圈三角（又称起针三角）的作用下从最低点上升到最高位置。如图2－9所示，退圈时舌针的上升动程H可由下式求得：

式中：L——针钩头端至针舌末端的距离；

X——弯纱深度；

a——退圈结束时针舌末端至沉降片片颚的距离；

b——针钩部分截面的直径；

d——纱线直径。

图2－9　舌针的退圈动程

图2－10　退圈空程

退圈时，由于线圈与针之间存在着摩擦力，将使线圈随针一起上升一段距离h，如图2－10所示，这一小段距离h称为空程。h的大小与纱线对针之间的摩擦系数以及包围角有关。从理论上来说，当线圈随针上升并偏转至垂直位置（即α→90°）时，空程最大，即：

hmax=0.5lmax

式中：lmax——机上可以加工的最长线圈长度。

为了保证在任何情况下都能可靠的退圈，设计退圈针的上升动程H时，应保证a≥hmax。

虽然增加针的上升动程H有利于退圈，但在退圈三角角度保持不变的条件下，增加H意味着一路三角所占的横向尺寸也增大，从而使在针筒周围可以安装的成圈系统数减少，这会降低针织机的生产效率。因此应在保证可靠退圈的前提下，尽可能减小针的上升动程。

退圈时，针舌是由旧线圈打开，因此当针舌绕轴回转不灵活时，在该针上的旧线圈将会受到过量的拉伸而变大，从而影响线圈的均匀性，造成织物表面纵条疵点。针舌形似一根悬臂梁，受到旧线圈的作用而变形。当退圈阶段旧线圈从针舌上滑下时，针舌将产生弹跳关闭针口（又称反拨），而影响以后成圈过程的正常进行。所以要有相应的防反拨的装置，在单面圆纬机上一般用导纱器来防止针舌反拨。

2.垫纱　退圈结束后，针开始沿弯纱三角下降将纱线垫放于针钩之下，此时导纱器的位置应符合工艺要求，才能保证正确地垫纱。图2－11为纱线垫放在舌针上的示意图。

图2－11　舌针垫纱

从导纱器引出的纱线1在针平面（针所在的实际是一圆柱面，由于针筒直径很大，垫纱期间舌针经过的弧长很短，所以可将这一段视为平面）上投影线3与沉降片的片颚线2—2（也称为握持线）之间的夹角β称为垫纱纵角。纱线1在水平面上的投影线4与片颚线2—2之间的夹角α称为垫纱横角。在实际生产中，可通过调节导纱器的高低位置h，前后（径向进出）位置b和左右位置m，以得到合适的垫纱纵角β与横角α。由图2－11可知：

式中：b——导纱器离针平面的水平距离，mm；

h——导纱器离握持线的垂直距离，mm；

t——针距，mm；

n——从导纱器至线圈脱圈处的针距数。

导纱器的安装与调整应根据所使用的机型和编织的产品而定。在上机调节时必须注意以下几点。

（1）若导纱器径向太靠外（b偏大），则垫纱横角α过大，纱线难以垫到针钩下面，从而造成旧线圈脱落即漏针。如导纱器径向太靠内（b偏小），则α角过小，可能发生针钩与导纱器碰撞，引起针和导纱器损坏。

（2）若导纱器位置偏高（h偏大），则垫纱纵角β过大，易使针从纱线旁边滑过，未钩住纱线，造成漏针。如导纱器位置偏低（h偏小），则β角过小，在闭口阶段针舌可能将垫入的纱线夹持住，使纱线被轧毛甚至断裂。

（3）在确定导纱器的左右位置（m）时，除了要保证合适的垫纱横角α和纵角β以便正确垫纱外，还要兼顾两点：一是要能挡住已开启的针舌，防止其反拨；二是在针舌打开（退圈过程中）或关闭（闭口）阶段，导纱器不能阻挡其开闭。

3.套圈　当针踵沿弯纱三角斜面继续下降时，旧线圈将沿针舌上升，套于针舌上。

由于摩擦力以及针舌倾斜角φ的关系，旧线圈处于针舌上的位置是呈倾斜状，与水平面之间有一夹角β。从图2－12可见，β=φ+δ，δ的大小与纱线同针之间的摩擦有关。因φ角的存在，随着织针的下降，套在针舌上的纱线长度在逐渐增加，于旧线圈将要脱圈时刻达最长。当编织较紧密即线圈长度较短的织物时，套圈的线圈将从相邻线圈转移过来纱线。弯纱三角的角度会影响到纱线的转移，角度大，同时参加套圈的针数就少，有利于纱线的转移；反之，角度减小，同时套圈的针数增加，不利于纱线的转移，严重时会造成套圈纱线的断裂。

4.弯纱、脱圈与成圈　针下降过程中，从针钩内点接触到新纱线起即开始了弯纱，并伴随着旧线圈从针头上脱下而继续进行，直至新纱线弯曲成圈状并达到所需的长度为止，此时形成了封闭的新线圈。针钩钩住的纱线下沿低于沉降片片颚线的垂直距离X称为弯纱深度，如图2－13所示。

图2－12　套圈时线圈的倾斜(www.xing528.com)

图2－13　弯纱深度

弯纱按其进行的方式可分为夹持式弯纱和非夹持式弯纱两种。当第一枚针结束弯纱，第二枚针才开始进行弯纱称为非夹持式弯纱。当同时参加弯纱的针数超过一枚时，称为夹持式弯纱，一般舌针圆纬机的弯纱多属于夹持式弯纱。夹持式弯纱时，纱线张力将随参加弯纱针数的增多而增大。弯纱按形成线圈纱线的来源可分为有回退弯纱和无回退弯纱。形成一只线圈所需要的纱线全部由导纱器供给，这种弯纱称无回退弯纱。形成线圈的一部分纱线是从已经弯成的线圈中转移而来的，这种弯纱称为有回退弯纱。

弯纱区域的纱线张力，特别是最大弯纱张力，是影响成圈过程能否顺利进行以及织物品质的重要参数。图2－14为弯纱过程中针与沉降片之间的相对位置。其中S1、S2、…为沉降片，N1、N2、…为舌针，T1、T2、…为纱线各部段的张力。T1是从导纱器输入纱线的张力，又称送纱张力。另设Td（图中未画出）是牵拉时作用在每根纱线上的力，简称牵拉张力。AB为握持平面，γ为弯纱三角角度，X为弯纱深度。

假定纱线为绝对柔软体即不考虑其弯曲刚度，且直径相对于成圈机件的尺寸很小可忽略不计。如图2－15所示，箭头表示纱线移动方向。纱线在经过一个机件（沉降片S或舌针N）时，与该机件的接触包围角为θ。纱线与机件间的摩擦系数是μ，则根据欧拉公式，可得该机件两侧的纱线输入与输出张力Ti和To有下列关系：

图2－14　弯纱过程纱线张力

图2－15　纱线经过成圈机件时的张力

依据这一原理，从输入张力T1开始，纱线在和S1、N1、S2、…接触过程中，张力将逐渐增大，并在某一点达到最大值TM，它可由下式求得：

式中：∑θM——从喂入点（S1）至最大弯纱张力TM之间，纱线与各个成圈机件之间所形成的包围角总和。

过了TM点以后，纱线得到放松，张力逐渐减小。也可从反方向计算TM：

式中：∑θ——包括针N7和沉降片S8在内，弯纱区域中纱线与各成圈机件包围角的总和。

在此基础上，可以分析影响最大弯纱张力TM的一些因素。

（1）送纱张力T1。从以上公式可知，TM将随T1的增大、波动而增大与波动。送纱张力T1一般较低，如采用棉纱编织平针等普通织物，T1约为2cN。较高的T1会导致TM过大，产生断纱、布面破洞等织疵。消极式送纱的送纱张力T1与纱筒的退绕条件有关，波动较大，而且也难以做到各个成圈系统的送纱张力一致，从而影响织物的线圈均匀度。因此，有条件的生产者要尽可能采用积极式送纱或储存消极式送纱。

（2）摩擦系数μ。这主要与成圈机件和纱线表面光滑程度有关。所使用的纱线表面越粗糙，μ越大，导致TM也越大。因此对于编织较粗糙的纱线，应在络纱或络丝时进行上蜡或给油处理，以改善表面的摩擦性能。此外纱线所经过的成圈机件的表面应尽可能光滑。

（3）牵拉张力Td。随着牵拉张力Td增加，TM也增大。一般在保证退圈时织物不会随针上浮涌出针筒口以及成圈各阶段能顺利进行的条件下，应尽量减小牵拉张力。

（4）弯纱三角角度γ。当弯纱深度X保持不变时，随着弯纱三角角度γ的增大，同时参加弯纱的针数将减小，弯纱区中纱线与成圈机件包围角总和相应减小，从而使最大弯纱张力TM降低。但γ的增大，会使织针在下降时与弯纱三角之间的作用力加大，导致织针较快的疲劳损坏。因此，在设计弯纱三角角度γ时，既要考虑同时弯纱的针数不能太多，又要兼顾织针与三角间的作用力不能太大。

（5）尖底和平底弯纱三角。弯纱三角的底部可以制成尖底或平底。当采用尖底弯纱三角时，织针被压至最低点后，很快回针上升，从而放松了钩住的新线圈，使其可以将部分纱段回退给随后正在下降弯纱那枚织针中的线圈，这属于有回退弯纱方式。在此情况下，最大弯纱张力TM往往出现在织针尚未下降至压针最低点之前。回退也使织物的实际线圈长度有所减小。当采用平底弯纱三角时，织针到达压针最低点后，将受平底的控制保持水平运动一段距离，才回针上升。平底宽度越宽，控制的针数越多，即在到达压针最低点之后，要隔更多的针数才允许回升。若平底弯纱三角的弯纱角度γ和弯纱深度X与尖底弯纱三角的相同，则前者的TM位置较靠近压针最低点，这致使最大弯纱张力TM较大，编成的实际线圈长度较长。试验表明，在平底控制1或2个针距时，仍有回退现象，控制针数再多时，则不再出现回退现象。

在实际编织时，通常需根据工艺要求调整弯纱深度，这是通过改变弯纱三角的高低位置来完成的。在传统机器上，一般是各个成圈系统三角分别调节。目前单面圆纬机一般都采用了整体同步调节机构，可快速、准确、方便地同时调整各系统弯纱三角的高低位置。

纬编针织机的送纱方式有消极式和积极式两种。对于采用消极式送纱装置（即需要多少输送多少）的纬编机，线圈长度主要由弯纱深度决定。因此，调整弯纱三角的目的是为了改变线圈长度，即织物的密度。对于采用积极式送纱装置（即在单位时间内主动给每一成圈系统输送一定长度的纱线）的机器，线圈长度主要由该装置的送纱速度（单位时间内的输线长度）来决定，因此改变线圈长度必须要调整送纱装置的送纱速度；此时调整弯纱三角高低位置的目的是使织针能按照送纱装置的送纱速度吃纱弯纱，从而使弯纱张力在合适范围。采用积极式送纱装置的针织机，如果弯纱三角位置太低，则成圈所需纱线长度超过送纱量，使弯纱张力上升，当超过纱线断裂强度时，就会发生断头织疵；若弯纱三角位置过高，成圈时所需纱线长度小于送纱量，使弯纱张力过小甚至接近于零，导致张力自停装置发出停机信号，机器停止运转。

以上有关成圈工艺的分析，不仅只局限于单面圆纬机和编织平针组织，其基本原理对于许多针织机和组织的编织也适用。

（四）成圈系统中针与沉降片的运动轨迹

1.舌针的运动轨迹　舌针的运动轨迹是以舌针的针钩内点在针筒展开平面上的位移图来表示，它由舌针三角的廓面形状所决定。不同的机型，如果三角廓面设计不一样，其舌针的运动轨迹也不相同。典型的舌针运动轨迹如图2－16所示。舌针轨迹中上升与下降所采用的角度，根据工艺要求以及机件的性能有可能不同。一般退圈角度（起针角）φ较弯纱角度（压针角）γ要小，这有利于减小起针时针与三角的作用力。一个成圈系统所占的宽度L为：

其中H为舌针的动程（参见图2－9）。起针角度φ一般是这样来选择的，即在退圈过程中，在相邻舌针上，不可同时有旧线圈处于针舌勺上，如图2－17所示。当旧线圈处于针舌勺上时，它的尺寸要扩张。如果同时处于针舌勺的旧线圈过多，在编织紧密织物时，会发生线圈断裂。由图2－17可得：

图2－16　典型的舌针运动轨迹

图2－17　舌针同时套圈

式中：g——针舌勺长度；

T——针距。

压针角度γ的大小将影响同时参加弯纱的针数（即弯纱张力）和三角与织针间的作用力，而这两者又是互相矛盾的。设计时要综合考虑，兼顾这两方面。

f1和f2是两个平面，这是由于三角针道与针踵之间存在着一定的间隙，舌针从一块三角到另一块三角运动转向时所不可缺少的。该平面可以减少针踵在转向处同三角之间产生的碰撞。一般f2较f1长，f2可以减少纱线在弯纱过程中的回退转移。增大f1和f2意味着三角系统的宽度L也增加，若针筒直径保持不变，则针筒一周能安装的成圈系统数量势必减少，从而降低了机器的生产效率。

图2－18　沉降片的基本运动轨迹

2.沉降片的运动轨迹　沉降片的运动轨迹是以片喉点在水平面上的位移图来表示，它由沉降片三角的廓面形状所决定。不同的三角廓面设计，其沉降片的运动轨迹也不一样。为了使成圈过程顺利进行，沉降片和针的运动必须精确地相互配合。沉降片的基本运动轨迹如图2－18所示。沉降片在轨迹1—2段，受沉降片三角的作用而向针筒中心移动，握持刚形成线圈的沉降弧，将线圈推向针背。舌针在轨迹Ⅰ—Ⅱ段上升退圈，此时旧线圈处于沉降片的片喉中。舌针在Ⅱ—Ⅲ段稍作停顿后，在Ⅲ—Ⅳ段受弯纱三角的作用而下降，依次完成垫纱、弯纱等成圈阶段。从图2－18可见，Ⅲ—Ⅳ段轨迹为一折线。织针开始下降阶段压针三角角度较小，这可减小舌针在运动转向处与三角的撞击力。在将要进入弯纱区域，压针三角角度增大，这可减小同时参加弯纱的针数，从而降低弯纱张力。沉降片在3—4段，逐渐向针筒外侧移动，以便舌针的弯纱能在片颚上进行。从位置4开始，沉降片再度移向针筒中心，为牵拉新线圈作好准备。

（五）沉降片双向（相对）运动技术（relative technology）

在一般的单针筒舌针圆纬机中，沉降片除了随针筒同步回转外，只在水平方向作径向运动。在某些先进圆纬机中，沉降片除了可以径向运动外，还能沿垂直方向与织针作相对运动，从而使成圈条件在许多方面得到改善。沉降片双向运动视机型不同而有多种形式，但其基本原理是相同的。

1.沉降片双向运动的几种形式　以下是目前使用的三种沉降片双向运动形式。

（1）图2－19显示了某种单针筒圆纬机垂直配置的双向运动沉降片。该机取消了传统的水平配置的沉降片圆环，沉降片2垂直安装在针筒中织针1的旁边，它具有三个片踵，3、5分别为向针筒中心和针筒外侧摆动踵，4为升降踵，6为摆动支点。沉降片三角9、10分别作用于片踵3、5，使沉降片以支点6作径向摆动，以实现辅助牵拉作用。片踵4受沉降片三角7的控制，在退圈时下降和弯纱时上升，与针形成相对运动。针踵受织针三角8控制作上下运动。该机改变弯纱深度不是靠调节压针三角高低位置，而是通过调节沉降片升降三角7来实现。由于该机去除了沉降片圆环，易于对成圈区域和机件进行操作与调整。

（2）图2－20显示了另一种形式的双向运动沉降片。沉降片与传统机器中的一样，水平配置在沉降片圆环内，但它具有两个片踵，分别由两组沉降片三角控制。片踵1受三角2的控制使沉降片作径向运动。片踵4受三角3的控制使沉降片作垂直运动。

图2－19　垂直配置的双向运动沉降片

图2－20　水平配置的双向运动沉降片

（3）图2－21显示了称为Z系列（斜向运动）形式的双向运动沉降片。它配置在与水平面成α角（一般约20°）倾斜的沉降片圆环中。当沉降片受沉降片三角控制沿斜面移动一定距离c时，将分别在水平径向和垂直方向产生动程a和b。

图2－21　Z系列双向运动沉降片

2.双向运动沉降片的特点　由于针与沉降片在垂直方向的相对运动，使得织针在成圈过程中的动程相应减小。如果三角的角度不变，则每一三角系统所占宽度可相应减小，这样可增加机器的成圈系统数量。如果每一三角系统的宽度不变，则可减小三角的角度，使得织针和其他成圈机件受力更加合理，有利于提高机速。以上两方面都能使生产率比传统圆机提高30%～40%。

图2－22　普通沉降片与双向运动沉降片的弯纱比较

图2－22表示采用双向运动沉降片和普通沉降片的弯纱比较。其中1是纱线，2、3分别是沉降片和织针，4、5分别为沉降片和织针的运动轨迹。在弯纱深度和弯纱角度相同的条件下，采用双向运动沉降片［图2－22（1）］比传统沉降片［图2－22（2）］同时参加弯纱的针数少了近一半。这样，纱线与成圈机件包围角总和相应减少，弯纱张力可以降低，因此减少了由于纱线不匀或张力太大等原因造成的破洞等织疵。经运转实验比较，织疵可比传统圆机减少70%左右，使织物的外观、手感以及尺寸稳定性等质量指标提高。此外，由于弯纱张力减小，对所加工纱线的质量要求相应降低，特别是那些强度较低、质量较差的纱线也可以得到应用。

再者，三角角度和纱线张力的减小，使织针等机件在成圈过程中受力减小，磨损降低，使用寿命得以提高。

尽管双向运动沉降片具有上述优点，但也存在一些不足。如成圈机件数量增加，制造精度和配合要求较高等。