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高速自动分切机设计
用于纸张
印刷设备
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上海电机学院毕业设计（论文）开题报告课题名称 _高速自动分切机设计_ 学 院 机械学院 专 业 机械电子工程 班 级 BJ076 学 号 BJ07621 姓 名 张奶强 指导教师 韩雄飞 定稿日期： 2010年11月30日71 选题背景及其意义随着科技的发展、社会文明的进步，人们对纸的需求越来越大，促使近年来我国造纸行业的迅速蓬勃发展，作为配套的分切机在产品的分切及质量控制方面起着关键的作用，分切是宽幅纸张生产线或印后加工的最后一道工序，在整个生产流程中占有十分重要的地位。鉴于我国分切机仍与一些国际的品牌存在着较大的差距，分切机又有其特有的专一性，我们有责任和义务，从结构及人性化设计、电气控制、生产制造等方面严格要求，在不断学习国外知名品牌的先进理念的同时，要勇于开拓创新、大胆走出自己的特色，研制出控制先进、操作方便可靠、更加人性化、外形简洁美观的适合用户的分切机。结合目前国内分切机的现状及其与一些国际知名品牌之间存在的较大大差距，并吸取国内外一些知名品牌制造厂商的控制经验和新的控制思想。2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）目前我国的分切机与一些国际的品牌(如德国的康普KAMPE、英国的埃特拉斯ATLAS、意大利的铁坦TITAN、日本的不-FUJI等)之间仍存在着较大的差距，国内所生产的分切机自动化水平还停留在中下游水平上，虽说对国内外控制原器件运用已非常普及，价格也较低廉，但国内分切机厂家在使用时，对分切工艺及材料特性等的理解深度上远远落后于国外发达国家水平，特别是在控制系统上与分切机的结构、和所分切的物料上缺乏有机的结合，在这个层面上讲，国产分切机绝大多数还停留在粗线条上，还没有更深入领会分切机控制系统的严密性和合理性。在科学技术日新月异发展的当今时代，随着现代造纸机械的发展，为满足当代消费者对商品包装多样化、精美化的需要。随之人们对造纸机械的高自动化、人性化及高的安全可靠性等要求也越来越高，伴随着计算机在工业领域应用的日益广泛和深入，同时将微电子技术、新传感技术、信息处理技术、新工艺技术、新材料技术及微型计算机等技术的应用迅速渗透到造纸机械制造领域，这反映出我国现代造纸机械向高科技水平发展。随着工业控制技术水平的提高，尤其是微电子技术的迅猛发展，微处理器与可编程控制器等大规模集成电路的广泛应用，将它们与传统工业控制相结合，加速了工业自动化水平的提高。越来越多的工业控制过程在使用可编程控制器，并在实时控制方面取得了很好的效果。以TEMPO、FUJI、TEKKO等为代表的世界先进制造厂商，主要从以下几个方面提高产品质量和性能：1采用FPC(灵活方式控制系统)2采用对话式键盘操作，同时数据化显示卷取数据，3使操作不会因人而异4高性能的废边卷绕机构5高品质的磨擦传动轴6操作方便可靠、更加人性化、外形美观大方1.1、国产分切机特点1.1.1、分切盘纸质量不高国产分切机自动化控制程度低，占地面积大，操作不方便，油路、各线路不封闭，机架材质差。需要人工使用吊车上辊、卸辊；卷纸辊采用的是光辊，由于设计精度不高，分盘时需借用外力开盘，导致盘纸达不到工艺要求，卷烟厂家上机时易产生摇摆，影响使用质量。1.1.2、设备运行质量差一方面，国产分切机使用一台电机来完成牵引，这台电机传动牵引辊匀速转动，牵引辊牵引分切材料恒线速度运行，同时牵引辊带动磁粉离合器输入轴，输入轴带动分切轴运行。由于分切材料直径不断增大，为了保持分切材料的恒线速度运行，分切轴的转速必须不断减小，就导致输出、输入轴的转差不断增大，增大的转差全都由磁粉离合器转换成热能消耗掉。由于磁粉离合器热功率有限，因此就限制了分切机的运行速度。另一方面，因磁粉离合器的热量随转差增大而升高，过高的温度常常将磁粉离合器的磁粉和轴承烧结，摩擦系数随之增大，因此必须经常更换磁粉和轴承，严重时必须更换新的离合器。而且，摩擦系数的变化和离合器转差增大直接影响扭力，使分切材料质量受到影响。1.1.3、结构设计不合理国产分切机退纸架较低，不能分切辊径过大的纸辊，因此增加工人劳动强度。没有断纸吸走装置，当纸辊由于纸病在分切过程中产生单盘断纸时，经常出现缠绕底刀现象，造成跳刀，使整辊盘纸起毛、起刺。在安全设计方面没有任何联锁装置、刹车装置，也没有安全防护装置，安全系数几乎为零。总之，控制先进、操作方便可靠、更加人性化、高效节能、外形简洁美观是目前分切机的发展趋势。3 研究内容本课题的主要是借鉴国外先进分切机制造技术，结合自身特点，设计出一台具有结构合理，运行稳定可靠，高质量分切盘纸的分切机。3.1、分切机机械结构部分主要完成以下机构部分设计1) 放卷装置2) 分切装置3) 驱动装置4) 收卷装置5) 卸卷装置6) 排废装置1，3-导向辊；2-张力控制辊；4,5,6,7,9,11,12,13- 导向辊；9-刀槽辊 13-压辊；14-跟踪辊；15装卸卷芯小车结构图3.2、 在完成机械结构部分设计的同时，采用可编程控制器（PLC）对分切机进行控制。提高分切机人性化、自动化程度。4 研究方案4.1、总体方案 4.1.1、放卷装置1) 放卷辊的设计2) 吸纸装置4.1.2、 分切装置1） 刀具选择2） 分切力分析分切力影响切出纸张的质量，它受到纸张厚度、剪切速度等因素的影响。需要进行受力分析，及刀具选择。4.1.3、 驱动装置每个运动部件动力选择4.1.4、 收卷装置1) 收卷辊的设计2) 收卷质量检测4.1.5、卸卷装置1) 卸载纸卷机构设计2) 放卷小车设计4.1.6、排废装置1) 废料的排出2) 废料的处理4.1.7、 控制系统 1) 以可编程控制器(PLC)和人机界面为控制核心，从系统的结构框架、硬件构成、系统的逻辑、速度同步、张力控制等方面进行较为完整的分析与研究，实现对分切机的放卷、牵引、收卷的同步运动控制，及整机系统的逻辑操作和闭环张力控制。2) 为用户提供分切参数的设定，控制每个机械部件按照设定的动作进行分切。本课题主要放卷装置、分切装置、张力控制、控制系统等部分内容进行研究分析。5 拟采取的技术措施5.1、收卷张力,卷径控制1) 对分切机的主要结构、张力产生及控制原理、影响张力控制的因素、各种收放卷模式的特点等进行分析，。2) 根据所要实现的功能，选用合理的卷径检测、张力检测方法，搭建硬件结构，进行分析。5.2、导向与纠偏1) 对分切机的放卷环节，中间过程环节，收卷环节进行分析，归纳出纠偏控制系统的机构模型。2) 根据其摆动状况，利用监测装置、电机等控制放卷装置、刀具、收卷装置的同步摆动，以达到纠偏效果。5.3、 放卷速度控制分切机上用芯轴卷取时，卷纸辊在整个卷取过程中都以不变的转数转动。因而纸幅的速度随着盘纸直径的增大而增加。这样就使分切机的生产能力减小,所以要对放卷速度进行控制，以达到较高效率。5 进度计划2010.11-2010.12收集资料、调研、翻译外文技术资料，完成开题报告。2010.12-2011.1研读资料，拟定设计方案。2011.1-2011.3 完成设计草图，作必要的设计计算。2011.3-2011.4 最终完成总装配图，以及部件图和零件图设计。2011.4-2011.5 完成控制系统设计，撰写设计计算说明书。2011.6 答辩准备及答辩。6部分参考文献【1】崔再生编著.常用印刷技术小词典.国防工业出版社,2006年08月第1版【2】陈永常编.复合软包装材料的制作与印刷.中国轻工业出版社,2007年1月. 【3】包装与食品机械杂志社编。包装机械产品样本 （第二版） 【4】尹燕平主编.双向拉伸塑料薄膜 第:184页 【5】西安造纸机械设计研究室编译。 纸的整饰完成 第:114页 【6】高春南 陈丽莲汇编.毛纺织染整技术资料汇编.【7】WEBGUIDESYSTEM.自动纠偏装置LPC日本三桥株式会社.【8】刘艳梅等三菱PLC基础与系统设计 机械工业出版社 2009【9】张建民等机电一体化系统设计 高等教育出版社 2010【10】邓星钟等机电传动控制（第四版） 华中科技大学出版社【11】16-BIT EMBEDDED CONTROLLER HANDBOOK.INTEL CORPORATION，1989【12】（苏）艾德林著 马伯龙译.造纸机与整饰机械.轻工业出版社,1965年08月第1版【13】Rodrigo Carrasco and M. Anbal Valenzuela, Senior Member, IEEE. Tension Control of a Two-Drum Winder Using Paper Tension Estimation【14】H. W. ROGERS. ASSOCIATE AIEE. Regenerative Tension Control for Paper Winders指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日开题答辩小组意见1、论文选题：有理论意义；有工程背景；有实用价值；意义不大。2、论文的难度：偏高；适当；偏低。3、论文的工作量：偏大；适
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