跳動輥裝置在開卷機(jī)張力控制中的應(yīng)用

【摘 要】張力控制是提高產(chǎn)品合格率、改善產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，而開卷段控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是保持張力的恒定，它是開卷段控制系統(tǒng)的核心部分。本文在開卷機(jī)后增加了一個跳動輥裝置，通過中間輥輪的高度即可判斷出張力的變化，然后再通過調(diào)節(jié)開卷機(jī)的轉(zhuǎn)速從而保證開卷段張力的恒定。

【關(guān)鍵詞】張力控制 開卷機(jī) 跳動輥 輥輪高度 轉(zhuǎn)速

【中圖分類號】G717 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）24-0099-02

張力，即物體在受到拉力作用時，存在于其內(nèi)部而垂直于兩鄰部分接觸面上的相互牽引力。張力控制系統(tǒng)的效果直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，張力太大，會導(dǎo)致材料表面起皺嚴(yán)重甚至?xí)嗔?；張力太小，會?dǎo)致材料偏移運(yùn)行軌道，使系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重問題。因此，在自動化控制系統(tǒng)中，應(yīng)盡量保持張力的恒定。

一 張力控制系統(tǒng)

常采用的張力控制系統(tǒng)主要有：直接張力控制和間接張力控制。

直接張力控制，是一種最有效的控制方法。其控制方法如下：將張力計(jì)測量出的實(shí)際張力值反饋到控制器輸入端，通過與張力設(shè)定值進(jìn)行比較，得出的誤差再通過張力調(diào)節(jié)器對張力進(jìn)行控制，它屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)。其不足之處在于，整個系統(tǒng)的精度取決于張力計(jì)的精度和響應(yīng)速度，目前國產(chǎn)壓磁式張力計(jì)的精度僅為±5%，動態(tài)響應(yīng)為50ms。利用這種張力計(jì)，控制精度的精度是不可能高于±5%。另外，該系統(tǒng)在此過程中可能會產(chǎn)生較大的偏差，易產(chǎn)生振蕩，嚴(yán)重時甚至?xí)Р睦瓟唷?/p>

間接張力控制，只要得到張力驅(qū)動電機(jī)的電流、電壓及轉(zhuǎn)速等參數(shù)，就可能算出張力力矩，然后進(jìn)行反饋，選擇合理的控制參數(shù)，就能實(shí)現(xiàn)張力控制。這就不需要使用張力計(jì)，從而避免了系統(tǒng)精度受張力計(jì)精度制約的情況。因此，在本文中采用的是間接張力控制法，通過跳動輥的高度判斷張力的變化，通過對開卷線速度進(jìn)行補(bǔ)償即可保持張力的恒定，從而避免張力計(jì)帶來的精度瓶頸。

二 跳動輥數(shù)學(xué)模型的建立

通過對跳動輥的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，就能很容易得出開卷段張力的變化情況。本文中，對跳動輥數(shù)學(xué)模型的分析是基于右圖進(jìn)行的，其中，跳動輥的高度可通過激光測距儀測出。

圖中，r1——靠近x軸的導(dǎo)向輥的半徑；r2——跳動輥半徑；α導(dǎo)向輥切角；β——跳動輥切角；h——激光測距儀測得的水平面到跟動輥的距離

設(shè)從D點(diǎn)出發(fā)穿過跳動輥到達(dá)E點(diǎn)，之間穿過的帶材長度為X，該長度由三段弧長（DF、IJ以及HE）和兩段線段（FI、JH）組成，則，X=DFhu+FI+IJhu+JH+HEhu，即：

式中，

三 跳動輥的應(yīng)用

由以上分析可知，跳動輥的高度是該張力控制系統(tǒng)中至關(guān)重要的因素。在實(shí)際應(yīng)用中，將跳動輥中彈簧彈性形變最大距離的一半作為理想張力的跳動輥輥輪的高度。若實(shí)際測量出來的高度低于此標(biāo)準(zhǔn)值，則可判斷出跳動輥的入口速度低于出口速度，張力偏大，應(yīng)適當(dāng)提高開卷機(jī)的線速度；若實(shí)際測量出來的高度高于此標(biāo)準(zhǔn)值，則可判斷出跳動輥的入口速度高于出口速度，張力偏小，應(yīng)適降低開卷機(jī)的線速度。

在生產(chǎn)線運(yùn)行過程中，應(yīng)綜合考慮由于開卷機(jī)卷徑變化對開卷機(jī)轉(zhuǎn)速的影響，以及在此過程中應(yīng)保證張力的動態(tài)恒定。

四 結(jié)束語

本文從保證開卷段張力恒定方面入手，主要分析了張力產(chǎn)生的原因，常采用的張力控制系統(tǒng)。對兩種張力控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析，本文采用間接張力控制系統(tǒng)，避免了由于張力計(jì)自身誤差帶來的系統(tǒng)精度瓶頸。本文通過對跳動輥數(shù)學(xué)模型的分析，得出了張力的變化與跳動輥輥輪高度之間的關(guān)系，根據(jù)此關(guān)系適當(dāng)調(diào)節(jié)開卷機(jī)的轉(zhuǎn)速即可保證開卷段張力的穩(wěn)定。

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〔責(zé)任編輯：李錦雯〕