CN107268128A - 实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法，其特征是，包括以下步骤：（1）首先在线检测获取纺纱张力；（2）根据纱线张力计算转换得到对应锭速，对纺纱速度进行调整；当步骤（1）测得的纺纱张力大于设定值时，减小变频器输出频数，实现减小纺纱锭速降低纺纱张力的目的；反之，张力小于设定值时，提高变频器输出频数，提高纺纱锭速度以提高纺纱张力。本发明所述实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法，以在线检测的瞬态纺纱张力为判据，通过调控纺纱速度将瞬时、动态的纺纱张力（加捻段纱条张力、气圈段纱条张力、卷绕段纱条张力）及其变化，控制在合理范围，以减少纺纱张力波动、降低纺纱断头、提升成纱质量。

Description

实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法

技术领域

本发明涉及一种实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法，属于纺纱技术领域。

背景技术

环锭纺纱是对粗纱进行牵伸、加捻、卷绕工艺的纱线形成过程，纺纱过程中的纺纱张力是指经牵伸的纱条在加捻段、气圈段、卷绕段所受到的张力。通常将纱条由后喇叭口(或后罗拉钳口)至前罗拉钳口的这段区域称为纱条的牵伸区，由前罗拉钳口至导纱钩的这段区域称为纱条的加捻区；由导纱钩至钢丝圈的这段高速旋转的弧形纱条称为纱条的气圈区；由钢丝圈到高速旋转锭子上的卷绕点这段区域称为纱条的卷绕区。环锭纺纱过程中广义的纺纱张力是指纱条在加捻区、气圈区和卷绕区所受到的张力，分别被称为加捻区纱条张力、气圈区纱条张力和卷绕区纱条张力，也可分别简称为纺纱张力、气圈张力和卷绕张力。狭义的纺纱张力是特指在加捻段纱条所受的张力；气圈张力又分为气圈顶部张力和气圈底部张力。一般在锭子一个回转的加捻过程、纱管一个层级的卷绕过程和一落纱的纺纱过程中，纺纱张力都是动态变化的。由于环锭纺纱系统是一个高速旋转的柔性、非线性加工系统，故纺纱过程纱条所受张力的变化是一个及其复杂的力学和非线性数学问题。

由于在纱线和织物的生产过程中，纱线张力值过大或张力动值超出允许范围，直接后果是造成纺纱断头，影响细纱的产量、质量及工人看台能力,因此在生产过程中测量纱线动态张力，对纱线张力值及其变化进行均衡性控制，对降低断头、提升纱线及织物的生产质量、效率具有重要意义。另一方面，由于纺纱张力与纺纱速度成正比，对纺纱张力大小及其波动性进行有效调控将成为实现高速高效纺纱及黑灯纺纱的一个必要条件,研究纺纱张力的变化规律及其调控手段，是环锭纺纱技术进步进程中的一个重要课题。

国内外研究者对于上述问题的研究主要集中在以下两点：①建立力学模型，结合微分几何对纺纱过程中纱条张力及其变化规律进行数学解析，以期对纺纱张力及其变化进行预测；②结合数字化测量技术对纺纱张力进行在线即时测量，以验证理论模型，进一步通过调控纺纱速度达成匀张力纺纱，实现高效、高速、高品质纺纱。

上世纪80年代，华东纺织工学院机械系陈人哲教授创立了纱线力学理论，以纺纱的加捻—卷绕过程中形成的气圈为研究对象，建立模型和数学解析方法，对气圈张力、气圈形态的形成及其控制进行了完美地解析，能对气圈张力及其影响因素进行定量分析，对气圈形态变化等进行准确预测。但上述理论是建立在理论模型的基础上，需要实验手段进行验证。

在以匀张力纺纱为目的的在线调控纺纱张力技术方面，由于现有理论和测试手段无法确切知道在纺纱过程的某个瞬间，加捻段纱条张力、气圈段纱条张力和卷绕段纱条张力的大小及其变化，为了减少细纱机纺纱过程中的断头，目前常用两种办法进行纺纱张力调控：①采用4/6极双速电机。在纺纱开始阶段由于气圈高度大，采用6级低速运行，到中纱、大纱阶段采用4级高速运行；②采用变频器控制电机的运行速度，根据细纱纺纱过程中，断头分布规律，分段设定车速，大小纱时断头多，速度设定慢些，中纱时速度加快。上述两种纺纱速度(也称为锭子的回转速度)的调速方法只是考虑了在纺一落纱中，将气圈高度分为几个阶段，通过控制锭子的速度(纺纱速度)按照预先设定好的规律进行调速，已达到降低纺纱张力及纺纱断头率的目的。

实际的纺纱过程中，导纱钩及钢领板有升降运动，同时气圈高度及形态、纱管卷绕半径等时刻都在变化，由此导致在锭子一个回转的加捻过程中、纱管一个层级的卷绕过程中和一落纱的纺纱过程中，纱条所受张力都是动态变化的，这些变化都会导致纺纱张力的变化。因此，影响纺纱张力变化的因素应该包含锭子速度、气圈高度及形态、纱条细度、纲领板的位置及管纱卷绕半径、钢丝圈重量等因素，纺纱过程中纱条所受纺纱张力的变化是上述诸多因素非线性耦合及相互作用形成的结果。由于现有的调速理论是按照预设的速度进行调速，也就是按照平均值进行调速，不是依据纺纱过程中纱条所受到的真实的动态张力进行调速，虽然可以部分降低纺纱张力平均值，但无法调控纺纱张力的动态值，存在速度调控与纺纱张力变化不同步的问题。同时，现有的调速理论以速度为调控手段，没有考虑气圈高度及形态、纱条细度、钢领板的位置及管纱卷绕半径、钢丝圈重量等因素对纺纱张力变化的影响，因此无法实现严格意义上的匀张力纺纱。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法，能够对环锭纺纱过程中纱条的动态张力进行非接触测量，并通过调控纺纱速度将瞬时、动态的纺纱张力(加捻段纱条张力、气圈段纱条张力、卷绕段纱条张力)及其变化，控制在合理范围，以减少纺纱张力波动、降低纺纱断头、提升成纱质量。

按照本发明提供的技术方案，所述实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)首先在线检测获取纺纱张力；

(2)根据纱线张力计算转换得到对应锭速，对纺纱速度进行调整；

当步骤(1)测得的纺纱张力大于设定值时，减小变频器输出频数，实现减小纺纱锭速降低纺纱张力的目的；反之，张力小于设定值时，提高变频器输出频数，提高纺纱锭速度以提高纺纱张力。

进一步的，所述步骤(1)在线检测获取纺纱张力的具体过程为：

(1)纱线经导纱板时，张力对导纱板施加力，力传感器检测导纱板处的垂直力F_Z测及与导纱板安装面垂直的水平力F_Y测，位置传感器检测导纱板的位置Z_x，

(2)构建坐标系统：设导纱钩中心为O点，取X轴为过O点且平行于导纱板安装面的水平直线，取Y轴为过O点且垂直于导纱板安装面的水平直线，取Z轴为过O点且垂直于X-O-Y平面的铅垂线，由此构建以导纱钩中心为原点的X-Y-Z三维空间坐标系；设纲领中心为O’，取过纲领中心O’且与X轴平行的直线为X’轴，取过纲领中心且与Y轴平行的直线为Y’轴，由此构建X’-Y’-Z三维空间坐标系；

(3)根据构建的坐标系进行受力分析，并由传感器采集的数据获取纺纱张力T_f、气圈顶端张力T_q、气圈底部张力T_r和卷绕张力T_ω；

纺纱张力气圈顶部张力气圈底部张力卷绕张力其中，Q_z为导纱钩处支撑力Q在Z轴上的投影，Q_Z＝F_Z测；μ为纱线与导纱钩的动摩擦系数；σ为纱线与导纱钩的包围角；β为顶部气圈切线与Z轴的夹角，γ为加捻段纱线与Y轴的夹角，Y_a为前下罗拉中心到导纱钩中心的距离，h为前罗拉中心到机台水平面的距离；m为气圈纱条的线密度；R_g为纲领半径；ω为气圈回转角速度；K为卷绕张力T_ω与气圈底部张力T_r的比值。

进一步的，所述步骤(2)根据纱线张力计算转换得到对应锭速的过程为：

以纲领为中心，以取X轴为过O点且平行于导纱板安装面的水平直线，取Y轴为过O点且垂直于导纱板安装面的水平直线，取Z轴为过O点且垂直于X-O-Y平面的铅垂线，由此构建以纲领钩中心为原点的X-Y-Z三维空间坐标系；在运行中钢丝圈上的作用力有：钢丝圈惯性离心力C_t；纱条的卷绕张力T_ω和气圈底部张力T_r；纲领对钢丝圈的法向作用力N和摩擦阻力F；由力的平衡可知：

F_x+F_y+F_z＝0；

推出，气圈底部张力

卷绕张力

气圈顶部张力

纺纱张力

其中：G_t为钢丝圈重力，单位为cN；f为纲领与钢丝圈间的摩擦因数；r_x为管纱卷绕半径，单位为cm；θ为纲领对钢丝圈反作用力N的方向角，单位为°；α_R为气圈底角，单位为°；

由上述可得到纺纱张力T_f、气圈顶部张力T_q、气圈底部张力T_r、卷绕张力T_ω与锭子回转角速度ω的正相关关系。

进一步的，所述步骤(2)中对纺纱速度进行调整时，在小纱和大纱阶段，纺纱张力调速前一个气圈回转过程中最大张力T_max的0.8-0.9倍的范围内；在中纱阶段，纺纱张力以调速前一个气圈回转过程中平均张力的1.05-1.10倍的范围内。

进一步的，所所述数据采集密度设定为气圈回转速度的n倍或1/n倍。

进一步的，所当测定一个气圈回转过程中的纺纱张力时，数据采集密度设定为1-4次/转；当测定一个卷绕层级过程中的纺纱张力时，数据的采集密度设定为1-2次/转；当测定整个落纱过程中的纺纱张力时，数据的采集密度设定为1次/转。

本发明所述实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法，对环锭纺纱过程中纱条的动态张力及其非接触测量方法进行研究，测量导纱钩处的动态受力情况。以在线检测的瞬态纺纱张力为判据，通过调控纺纱速度将瞬时、动态的纺纱张力(加捻段纱条张力、气圈段纱条张力、卷绕段纱条张力)及其变化，控制在合理范围，以减少纺纱张力波动、降低纺纱断头、提升成纱质量。

附图说明

图1为本发明所述实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法的原理框图。

图2为所述在线检测环锭细纱机纺纱张力的装置的结构图。

图3为本发明所述实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法的工作流程图。

图4为导纱钩和导纱板构建的坐标系中导纱钩处动态受力分析示意图。

图5为导纱钩处和纲领构建的坐标系中导纱钩处受力分析示意图。

图6为导纱钩受力分析示意图。

图7为图6中的I放大图。

图8为钢领位置处受力分析图。

图9为小纱阶段张力匀整前后对比图。

图10为中纱阶段张力匀整前后对比图。

图11为大纱阶段张力匀整前后对比图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

目前的纺纱过程如图2所示，纱条从后罗拉1处喂入、经过中罗拉2牵伸到前罗拉3握持、纱条经过导纱钩8加捻、锭子7回转带动纲领6在钢丝圈11上旋转形成气圈、纲领板12升降最后卷绕到纱管10上。在纺纱时，前罗拉至导纱钩之间构成纺纱段，纱线所受张力称为纺纱张力T_f；导纱钩到钢丝圈之间构成气圈段，纱线所受张力分别为气圈顶部张力T_q、气圈底部张力T_r；钢丝圈到纱管之间构成卷绕段。

实施例一：

如图3所示，本发明所述实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法，包括下步骤：

(1)首先由纺纱张力检测装置在线检测环锭细纱机纺纱张力；

为能够实现环锭纺细纱机纺纱张力自动检测，需要满足四个功能要求：一是装置稳定，不影响员工接头、落纱和清洁工作；二是随纺纱张力的变化将信号自动采集的纺纱器材；三是将采集信号进行处理转换数据输出功能；四是得出测试结果在屏幕上显示、打印或应用于控制整机纺纱张力。如图1、图2所示，本发明所述纺纱张力检测装置包括力传感器、位置传感器、滤波放大器、A/D转换器、CPU、显示单元、以及稳压电源；其中，力传感器5内嵌在导纱板9上，导纱板9由基座4安装在细纱机导纱板升降杆横上，工作性能与同台其它导纱板一样；力传感器能够实现张力变化信号的自动采集，用于检测导纱板处的垂直力以及与导纱板安装面垂直的水平力，纺纱张力T_f加捻卷绕时与气圈顶部张力T_q的共同作用下，运动纱线经过导纱板时，对导纱板施加力，由于导纱板与力传感器联为一体，导纱板所受的力经力传感器产生信号；所述位置传感器设置在基座4上，位置传感器检测导纱板的位置，力传感器和位置传感器输出电压信号经滤波放大器过滤放大后，再经A/D转换器进行调理转换，输出到CPU形成纱线张力信号源，CPU根据按键命令将张力结果输出到显示单元进行显示；所述稳压电源用于给CPU等供电。

下面对步骤(1)纺纱张力检测装置在线检测环锭细纱机纺纱张力的原理进行详细阐述。

(1.1)纺纱过程导纱板受力的动态即时检测方法：

如图4所示，设导纱钩中心为O点，取X轴为过O点且平行于导纱板安装面的水平直线，取Y轴为过O点且垂直于导纱板安装面的水平直线，取Z轴为过O点且垂直于X-O-Y平面的铅垂线，由此构建以导纱钩中心为原点的X-Y-Z三维空间坐标系。设力感应器与导纱板接触点为O’，取过接触点O’且与X轴平行的直线为X’轴，取过接触点且与Y轴延长线的直线为Y’轴，取Z’轴为平行Z轴且垂直于X’-O’-Y’平面的铅垂线，由此构建以接触点O’为原点的X’-Y’-Z’三维空间坐标系。

导纱钩处动态受力分析由导纱钩8、导纱板9、以及力感应器5组成，力感应器受到力的作用经过信息转换，最后在显示单元显示的结果分别为F_Z测、F_Y测，F_Z测为导纱板处的垂直力、F_Y测为与导纱板安装面垂直的水平力。在导纱钩处支撑力Q在Z轴上的投影为Q_Z：即

Q_Z＝F_Z测 (1)。

(1.2)加捻区纱条张力、气圈区纱条张力、卷绕区纱条张力的检测方法：

如图5所示，设导纱钩中心为O点，取X轴为过O点且平行于导纱板安装面的水平直线，取Y轴为过O点且垂直于导纱板安装面的水平直线，取Z轴为过O点且垂直于X-O-Y平面的铅垂线，由此构建以导纱钩中心为原点的X-Y-Z三维空间坐标系。设纲领中心为O’，取过纲领中心O’且与X轴平行的直线为X’轴，取过纲领中心且与Y轴平行的直线为Y’轴，由此构建X’-Y’-Z三维空间坐标系。

如图5所示，设加捻段纱线与Y轴的夹角为γ，顶部气圈切线与Z轴的夹角为β，气圈底部与纲领钢丝圈的交叉点为P，则O’P与X’轴的夹角为α。图6、图7中，R表示前罗拉半径；h表示前罗拉中心到机台水平面的距离；Ya表示前下罗拉中心到导纱钩中心的距离；γ表示导纱角；Z_x为位置传感器的读取数值，即导纱板到机台水平面的距离；h的固定值为95mm，Ya为73.8mm，R为15mm。

其中，加捻段纱线与Y轴的夹角为γ，

顶部气圈切线与Z轴的夹角为β，

设T_f为纺纱张力，T_q为气圈顶部张力，Q为导纱钩的支撑力,则由力的平衡原理可知：

设导纱钩处支撑力Q在X、Y、Z轴上的投影分别为Q_x、Q_y、Q_z，将式(1)分别向X、Y、Z轴投影，可得：

Q_x＝T_qsinβcosα (5)；

Q_y＝T_qsinβsinα+T_fcosγ (6)；

Q_z＝T_qcosβ+T_fsinγ (7)；

由欧拉公式可得：

T_f＝T_qe^-μσ (8)；

式中：μ为纱线与导纱钩的动摩擦系数；σ为纱线与导纱钩的包围角，与导纱角和气圈顶角有关。

纺纱张力T_f为：

气圈顶部张力T_a为：

又由气圈基础理论知，气圈顶部张力Tq与气圈底部张力T_r的关系为：

式中：R_g为纲领半径；m为气圈纱条的线密度；ω为气圈回转角速度(一般可用锭子回转角速度近似表达)；

卷绕张力合适是保证卷装质量的基础。气圈底端张力T_r是由卷绕张力T_ω克服纱条与钢丝圈的摩擦阻力后向上传递到气圈底端的，卷绕张力T_ω为：

式(12)中，K为卷绕张力T_ω与气圈底部张力T_r的比值，简称张力比，钢丝圈线材不同截面形状的张力比的试验数据如表1所示：

表1钢丝圈线材不同截面形状的张力比

由公式(1)-(12)可得，纺纱张力T_f、气圈顶部张力T_q、气圈底部张力T_r、卷绕张力T_ω与F_Z测成正相关关系。

(1.3)动态纺纱张力的在线测定：

关闭匀张力纺纱系统，观察纲领板上下周期运动时张力变化，假定锭子的回转速度为18000转/分，数据采集密度设定为气圈回转速度的n倍或1/n倍，从而保证检测点的重复性和数据的再现性。那么，当测定一个气圈回转过程中的纺纱张力时，数据的采集密度可设定为1-4次/转，即18000-72000次/分；当测定一个卷绕层级过程中的纺纱张力时，数据的采集密度可设定为1-2次/转，即18000-36000次/分；当测定整个落纱过程中的纺纱张力时，数据的采集密度可设定为1次/转，即18000次/分。采集二个或三个周期时的张力变化数据，计算平均张力，读取最大张力。数据采集过程中，根据导纱板的高度，将整个落纱过程可以分为小纱阶段，导纱板高度为0-6.0mm；中纱阶段，导纱板高度为6.0-22.0mm；大纱阶段，导纱板高度为22.0-40.0mm。或者根据未开启匀张力调控时测得的平均张力，将所测得的张力大于未开启匀张力调控时测得的平均张力阶段定义为小纱阶段和大纱阶段，其余为中纱阶段。

(2)CPU根据纱线张力计算转换得到对应锭速，对纺纱速度进行调整；

(2.1)首先确定加捻区纱条张力、气圈区纱条张力、卷绕区纱条张力与锭子回转角速度ω的关系，具体地：

以纲领为中心，以取X轴为过O点且平行于导纱板安装面的水平直线，取Y轴为过O点且垂直于导纱板安装面的水平直线，取Z轴为过O点且垂直于X-O-Y平面的铅垂线，由此构建以纲领钩中心为原点的X-Y-Z三维空间坐标系。如图8所示，在运行中钢丝圈上的作用力有：钢丝圈惯性离心力C_t；纱条的卷绕张力T_ω和气圈底部张力T_r；纲领对钢丝圈的法向作用力N和摩擦阻力F；由力的平衡原理可知：

F_x+F_y+F_z＝0 (13)；

推出，气圈底部张力T_r为：

卷绕张力T_ω为：

气圈顶部张力T_q为：

纺纱张力T_f为：

其中：G_t为钢丝圈重力，单位为cN；f为纲领与钢丝圈间的摩擦因数；r_x为管纱卷绕半径，单位为cm；θ为纲领对钢丝圈反作用力N的方向角，单位为°；α_R为气圈底角，单位为°。

由公式(14)-(17)可得，纺纱张力T_f、气圈顶部张力T_q、气圈底部张力T_r、卷绕张力T_ω与锭子回转角速度ω成正相关关系。

(2.2)纺纱时，在测得导纱板处纺纱张力后应用数字信号驱动细纱机主变频器变频使纺纱张力均衡；当步骤(1)测得的纺纱张力大于设定值时，减小变频器输出频数，实现减小纺纱锭速降低纺纱张力的目的；反之，张力小于设定值时，提高变频器输出频数，提高纺纱锭速度以提高纺纱张力，实现提高产量的目的。上述设定值根据小纱阶段、中纱阶段和大纱阶段需要设定相应的阈值。

(2.3)纺纱张力调控范围的确定：

在一个气圈回转过程中，纺纱张力随钢丝圈位置变化呈正弦曲线规律变化，其中最大张力为T_max，平均张力为在数据采集密度周期内可获得。在易发生断头的小纱和大纱阶段，为了减少细纱断头，纺纱张力以调速前一个气圈回转过程中最大张力T_max的0.8-0.9倍的范围内进行自动在线调控；在断头发生概率小的中纱阶段，为了提高纺纱产量，纺纱张力以调速前一个气圈回转过程中平均张力的1.05-1.10倍的范围内进行自动在线调控。

实施例二：

纺纱品种：C18.5tex，11917r/min，主电机显示48Hz，匀张力系统未开启时和开启时纺纱，数据采集时间为30分钟。小纱阶段纺纱匀张力控制为最大张力的0.9倍，在线匀张力控制效果如图9、表2所示；中纱阶段纺纱匀张力控制为最大张力的1.1倍，在线匀张力控制效果如图10、表3所示；大纱阶段纺纱匀张力控制为最大张力的0.85倍，在线匀张力控制效果如图11、表4所示。匀张力系统开启后的成纱质量和断头率如表5、表6所示。

表2小纱阶段张力匀整前后对比

表3中纱阶段张力匀整前后对比

表4大纱阶段张力匀整前后对比

表5张力匀整前后成纱质量

表6张力匀整前后千锭时断头对比

Claims (6)

1.一种实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)首先在线检测获取纺纱张力；

(2)根据纱线张力计算转换得到对应锭速，对纺纱速度进行调整；

当步骤(1)测得的纺纱张力大于设定值时，减小变频器输出频数，实现减小纺纱锭速降低纺纱张力的目的；反之，张力小于设定值时，提高变频器输出频数，提高纺纱锭速度以提高纺纱张力。

2.如权利要求1所述的实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法，其特征是：所述步骤(1)在线检测获取纺纱张力的具体过程为：

(1)纱线经导纱板时，张力对导纱板施加力，力传感器检测导纱板处的垂直力F_Z测及与导纱板安装面垂直的水平力F_Y测，位置传感器检测导纱板的位置Z_x，

(2)构建坐标系统：设导纱钩中心为O点，取X轴为过O点且平行于导纱板安装面的水平直线，取Y轴为过O点且垂直于导纱板安装面的水平直线，取Z轴为过O点且垂直于X-O-Y平面的铅垂线，由此构建以导纱钩中心为原点的X-Y-Z三维空间坐标系；设纲领中心为O’，取过纲领中心O’且与X轴平行的直线为X’轴，取过纲领中心且与Y轴平行的直线为Y’轴，由此构建X’-Y’-Z三维空间坐标系；

(3)根据构建的坐标系进行受力分析，并由传感器采集的数据获取纺纱张力T_f、气圈顶端张力T_q、气圈底部张力T_r和卷绕张力T_ω；

纺纱张力气圈顶部张力气圈底部张力卷绕张力其中，Q_z为导纱钩处支撑力Q在Z轴上的投影，Q_Z＝F_Z测；μ为纱线与导纱钩的动摩擦系数；σ为纱线与导纱钩的包围角；β为顶部气圈切线与Z轴的夹角，γ为加捻段纱线与Y轴的夹角，Y_a为前下罗拉中心到导纱钩中心的距离，h为前罗拉中心到机台水平面的距离；m为气圈纱条的线密度；R_g为纲领半径；ω为气圈回转角速度；K为卷绕张力T_ω与气圈底部张力T_r的比值。

3.如权利要求1所述的实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法，其特征是：所述步骤(2)根据纱线张力计算转换得到对应锭速的过程为：

以纲领为中心，以取X轴为过O点且平行于导纱板安装面的水平直线，取Y轴为过O点且垂直于导纱板安装面的水平直线，取Z轴为过O点且垂直于X-O-Y平面的铅垂线，由此构建以纲领钩中心为原点的X-Y-Z三维空间坐标系；在运行中钢丝圈上的作用力有：钢丝圈惯性离心力C_t；纱条的卷绕张力T_ω和气圈底部张力T_r；纲领对钢丝圈的法向作用力N和摩擦阻力F；由力的平衡可知：

F_x+F_y+F_z＝0；

推出，气圈底部张力

卷绕张力

气圈顶部张力

纺纱张力

其中：G_t为钢丝圈重力，单位为cN；f为纲领与钢丝圈间的摩擦因数；r_x为管纱卷绕半径，单位为cm；θ为纲领对钢丝圈反作用力N的方向角，单位为°；α_R为气圈底角，单位为°；

由上述可得到纺纱张力T_f、气圈顶部张力T_q、气圈底部张力T_r、卷绕张力T_ω与锭子回转角速度ω的正相关关系。

4.如权利要求1所述的实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法，其特征是：所述步骤(2)中对纺纱速度进行调整时，在小纱和大纱阶段，纺纱张力调速前一个气圈回转过程中最大张力T_max的0.8-0.9倍的范围内；在中纱阶段，纺纱张力以调速前一个气圈回转过程中平均张力的1.05-1.10倍的范围内。

5.如权利要求2所述的实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法，其特征是：所所述数据采集密度设定为气圈回转速度的n倍或1/n倍。

6.如权利要求2所述的实现匀张力纺纱的纺纱张力在线调控方法，其特征是：所当测定一个气圈回转过程中的纺纱张力时，数据采集密度设定为1-4次/转；当测定一个卷绕层级过程中的纺纱张力时，数据的采集密度设定为1-2次/转；当测定整个落纱过程中的纺纱张力时，数据的采集密度设定为1次/转。