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张力控制基础知识 张力基础知识 一 1 什么叫张力对线材 带材的表面拉伸力就是张力 2 应用环境其常应用在长材料的加工过程中 比如 纸 胶片 线 电缆 各种薄膜和绳等 张力基础知识 二 张力基础知识 三 为什么要进行张力控制 一 1 稳定的传送材料防止横向滑动防止材料和辊子之间的滑动防止波动防止缠绕如果材料张力比较小 则材料和辊子之间摩擦力减小 就会产生打滑 如果张力继续减小 材料就会发生粘附和松弛 甚至材料会缠绕在辊子上 导致材料断裂甚至机器损坏 为什么要进行张力控制 二 2 防止变形发生皱纹 收缩 为什么要进行张力控制 三 3 确保尺寸精度尺寸 粗度 宽度 厚度 孔距 折痕等主要是考虑张力不同会影响到材料的整个拉伸度不同 从而影响到最终产品的尺寸精度 4 配色 主要是多色印刷中的问题 为什么要进行张力控制 四 5 材料卷起发生褶皱 横向偏移 产生间隙 确保牢固性 确保卷径主要用在江一定长度的材料卷成预定卷径的卷筒 张力和转矩的关系 一 张力和转矩的关系 二 张力控制系统基本结构 张力控制最基本的结构如下图 包括收卷 放卷和进给驱动三个部分 整个系统的收放卷速度由进给驱动电机的转速来决定 下图中的系统为传统形态的张力控制系统结构 采用了磁粉制动器和磁粉离合器的形式 张力控制的类型 在实际的工程应用中 最常用的张力控制模式主要有以下两种 1 磁粉制动器 离合器 张力控制器模式2 张力控制专用变频器模式 磁粉制动器 离合器 原理 磁粉制动器 离合器 是采用磁性铁粉作为扭矩传递媒体 其扭矩特性与滑差无关 其实际传递扭矩与励磁电流成正比 优缺点 张力控制比较稳定 控制方式简单 在旋转过程中 磁粉和旋转轴一直处于摩擦状态 由于散热的原因 无法实现高速的卷绕 随着制动器温度的升高 会出现传递转矩下降的现象 张力控制专用变频器 张力控制器和卷筒驱动装置结合为一体 节省安装体积和成本 基本上大的变频器厂家全部都有自己的张力控制专用变频器 其中 我司张力控制专用变频器与爱默生TD3300 汇川MD330的控制方式基本类似 张力控制方式 一 1 手动张力控制方式 张力控制方式 二 手动张力控制就是在收卷和放卷过程中 通过人工分阶段调整张力的幅值 以满足不同阶段的张力控制 由于采用人工调节 而且分不同的步长 其无法保证整个过程中张力的恒定 由于张力采用人工调节 一般为电位器模式 其张力的调节精度比较差 一般应用在张力控制精度要求不是很高 自动化程度要求不高的场合 张力控制方式 三 2 卷径检测式张力控制方式 张力控制方式 四 所谓卷径检测方式就是在变频器收卷和放卷过程中 自动检测卷径的变化 并实时调整收卷和放卷的力矩的方法 其又称为半自动式张力控制或者是张力开环控制 问题 由于受到执行机扭矩变化 线性和机械损耗等影响 张力绝对控制精度不高 应用场合 多用在用户无法安装张力反馈装置的场合 张力控制方式 五 3 全自动张力控制方式 张力控制方式 六 全自动张力控制方式实际上就是张力闭环控制 其对应张力控制系统内部有张力传感器 其实际控制模式为张力的PID控制器 优缺点 对于该种控制方式 当PID参数调节不当时 其跟踪效果会比较差 特别是系统内部出现一个比较大的扰动时 会出现一个很长的调节过程 影响整个系统的稳定 由于其进行了张力的闭环控制 其可以实现高精度的张力控制 卷径计算方法 一 张力控制的核心实际上就是转矩控制 而转矩与张力的换算系数就是卷径 卷径的计算是张力控制的一个关键内容 卷径计算方法主要有以下几种 1 线速度法2 厚度积分法3 编码器法 卷径计算方法 二 线速度法D i N V f 60其中 i机械传动比N电机极对数V线速度f当前匹配频率注 线速度需要通过外部的采集装置来输入 其对应的输入通道为 模拟量和高速脉冲 卷径计算方法 三 厚度积分法对于实际卷材具体可以分为带材和线材 我们的变频器中对于带材和线材专门做了不同的处理 实际上带材就是每层一圈的线材 计算公式 收卷 D D0 2 n d 放卷 D D0 2 n d 其中 D0初始卷曲直径n收 放卷圈数d带材平均厚度关键点 收放卷圈数的确定 具体方式可以通过编码器脉冲信号 接近开关信号两种方式来进行 卷径计算方法 四 编码器法D V T其中 V为实际卷材线速度 通过编码器测得 由于编码器安装在进给辊上 其对应的卷径固定 因而其线速度固定 T为实际收 放 卷筒的旋转周期 其可以通过加装在卷筒上的接近开关来测得 关键点 编码器安装在进给辊上 该现象适用于无法在卷筒上安装编码器的场合 注 其