445-高速自动分切机设计设计

摘要分切机是一种将宽幅纸张或薄膜分切成多条窄幅材料的机械设备，常用于造纸机械及印刷包装机械。然而，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，因此分析国内分切机特点，结合一些国际知名品牌设计经验，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。从基本结构、设计思路、张力检测及控制、等方面进行改进。对国产设备逐步取代进口设备具有非常重要的意义。关键词：分切机，造纸机械，单片机控制，张力控制，纠偏控制ABSTRACT Slitter is a wide­format paper or film to be cut into more than a narrow range of materials machincal equipment， commonly used in paper making machinery and printing and packaging machinery. However， the current status is which has large gaps between a number of international brands and domestic slitter. Therefor， analysis the characteristics of domestic cutting machine， combined with some international famous brand design experience， to learnsome domestic and abroad well­knownbrand manufacturers controling experience and the new controling ideas. Improving it in the basic structure， design ideas， tension measurement， control， and other aspects.It has very important significance that equipment made bydomestic to gradually replace the imported equipment. Key words:slitter, Paper Machinery, MCU control, tension control, corrective control目录1绪论.........................................................11．1选题背景及其意义.................................................11.2文献综述（国内外研究现状与发展趋势）..............................11.3研究内容..........................................................22分切机机械结构部分设计.......................................32．1课题需要解决的问题以及相关参数设定................................32．2分切机的总体方案的确定............................................32．3分切机的纠偏控制结构设计..........................................42．4气胀轴的结构设计及计算...........................................122．5分切机的张力控制结构设计.........................................173分切机电气控制部分设计......................................233．1分切机的纠偏控制.................................................233．2分切机的张力控制.................................................243．3分切机的收卷电机控制.............................................274结论........................................................36参考文献......................................................37致谢..........................................................381绪论1．1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，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，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。1.2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单片机，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采用对话式键盘操作，同时数据化显示卷取数据，2使操作不会因人而异3操作方便可靠、更加人性化、外形美观大方1.2.1、国产分切机特点（1）分切盘纸质量不高国产分切机自动化控制程度低，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。（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。（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。1.3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。1.3.1、分切机机械结构部分主要完成以下机构部分设计放卷装置分切装置收卷装置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1.3.2、在完成机械结构部分设计的同时，采用单片机对分切机进行纠偏及张力控制。提高分切机人性化、自动化程度。2分切机机械结构部分设计2．1课题需要解决的问题以及相关参数设定2.1.1本课题需要解决的问题（1）确定分切机布置的合理方案；（2）分切机的纠偏控制；（3）收放卷装置的设计；（4）分切机的张力控制；2.1.2相关参数（1）分切材料为纸张；（2）材料分切速度5～160m/min；（3）分切卷材最大宽度1100mm；（4）分切卷材最大直径φ600mm；（5）纠偏误差＜±0.5mm。2．2分切机的总体方案的确定分切机布置的方案采用收卷辊、放卷辊置于分切机左右两端，导向辊置于收卷放卷辊之间，并具有一定高度，这样变不会被操作人员碰到，而造成危险。导向辊轴承校核导向辊处轴承选用轴承6015其中：内径： mm d 75=；外径： mm D 115=；额定静载荷： kN C or 2 . 33=。导向辊为选用部件，质量未知，为此假设起为45#钢（导向辊质量远小于同体积45#钢，），密度 3 / 85 . 7 m kg=r，对导向辊的重量进行近似计算，导向辊体积： 3 2 2 67 . 29 1680 075 . 0 14 . 3 m L r V=´´=»p；导向辊的质量： kg V m 93 . 232 67 . 29 85 . 7=´==r；胀轴的重力： N mg G 3 . 2329 10 93 . 232=´==。轴承承受的轴向力： N G F a 3 . 2329==由于轴承只受轴向力，初步计算当量动载荷： N F P a 3 . 2329==轴承的寿命（其中对球轴承 3=e） h P C n L m h 78 . 18349 3 . 2329 33200 2630 60 10 60 10 ' 3 6 6=÷øöçèæ´=÷øöçèæ=e轴承的寿命足够。2．3分切机的纠偏控制结构设计2.3.1纠偏控制结构设计引起跑偏的主要原因有：张力不适应或张力波动大、辊系不的不平行、棍子的偏心或有锥度、纸带的厚度不均匀及横向弯曲等，跑偏控制的作用在于使机组中收卷纸卷的定位，避免纸带跑偏过大，而造成断带停产，同时由于实现了自动卷齐。使纸卷质量高。本设计是采用直流伺服电机带动与之连接的滚珠丝杠旋转，推动收卷部分工作台移动，在收卷部分跑偏是，检测装置检测到跑偏信号，通过电路控制直流伺服电机，推动收卷部分支架的移动，从而达到纠偏的控制。本系统中，由于检测装置安装在卷取移动部件上，检测装置也随着收卷部分支架的移动而移动，实现了直接位置反馈。2.3.2直线滚动导轨副的计