買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 要 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì) 品的需求呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，對(duì)產(chǎn)品的層次要求也逐步提高。 卷繞是生產(chǎn)過(guò)程中的最重要環(huán)節(jié)之一，卷繞控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到 品的產(chǎn)量和品質(zhì)。目前，國(guó)內(nèi)大量生產(chǎn)企業(yè)存在設(shè)備陳舊落后、生產(chǎn)率低下、產(chǎn)品品質(zhì)跟不上市場(chǎng)腳步等問(wèn)題。進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，生產(chǎn)中維護(hù)成本較高，因此，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型卷繞設(shè)備己經(jīng)成為業(yè)界的迫切需要。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器（ 術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)國(guó)內(nèi)外卷繞機(jī)行業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用?？删幊炭刂破?(為控制 系統(tǒng)的核心裝置，功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定、可靠、抗干擾能力強(qiáng)。另外，在控制系統(tǒng)中，接入變頻器、采用改變電機(jī)頻率的方法進(jìn)行電機(jī)速度調(diào)整，可以對(duì)卷繞設(shè)備進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，具有噪音低、速度變化平滑等優(yōu)點(diǎn)。然而卷繞控制系統(tǒng)應(yīng)用 制技術(shù)并不成熟。因此，針對(duì) 術(shù)的研究顯得尤為重要。本課題就是在這樣的背景下，對(duì)卷繞機(jī)進(jìn)行了深入的研究，設(shè)計(jì)出了新型的卷繞控制系統(tǒng)。并利用 真工具對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，得到了理想的結(jié)果，證明了本系統(tǒng)的良好控制效果。 關(guān)鍵詞： ；卷繞機(jī)； 頻器； 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 n of U to PU is of in is to U At a of up of of is of of a in as of In in by is on of LC is LC is is in on to a of is by of 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 錄 摘 要 . . 錄 . 緒論 . 1 課題的研究?jī)?nèi)容和意義 . 1 課題研究的內(nèi)容 . 1 課題研究的意義 . 1 內(nèi)外的發(fā)展概況 . 2 U 管的發(fā)展概況 . 2 繞機(jī)的發(fā)展概況 . 3 課題 應(yīng)達(dá)到的要求 . 3 2 卷繞系統(tǒng)方案的總體 設(shè)計(jì) . 5 U 管卷繞系統(tǒng)的構(gòu)成 . 5 繞機(jī)機(jī)構(gòu)部分的設(shè)計(jì) . 6 復(fù)成形裝置的設(shè)計(jì) . 6 復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 6 復(fù)成形裝置驅(qū)動(dòng)元件的選擇 . 7 取裝置的設(shè)計(jì) . 8 取裝置驅(qū)動(dòng)元件的選擇 . 9 繞控制 方法 的設(shè)計(jì) . 9 制方法選擇 . 9 糊 制器的設(shè)計(jì) . 10 入輸出量的模糊化 . 11 定模糊控制規(guī)則 . 11 糊推理及非模糊化 . 11 章 小結(jié) . 12 3 控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) . 13 制系統(tǒng) 的硬件設(shè)計(jì) . 13 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 選型 . 13 頻器的選型 . 14 制系統(tǒng)電器原理圖的設(shè)計(jì) . 15 制電路的設(shè)計(jì) . 16 ， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 近年來(lái)，卷繞系統(tǒng)在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，尤其是在紡 管 及紡 管 過(guò)程中的應(yīng)用更為廣泛。世界上對(duì)卷繞系統(tǒng)的研究相對(duì)較早，例如：海倫卷繞機(jī)在纜繩卷繞過(guò)程中的使用、美國(guó) 司生產(chǎn)的 40 型的卷繞機(jī)在高強(qiáng)聚乙烯纖維生產(chǎn)過(guò)程中的使用等等。此外，在非織造布產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究方面，如 “自動(dòng)卷繞空氣過(guò)濾的化纖濾材 ”中卷繞 系統(tǒng)的使用。由于這些材料都比較細(xì)，且沒(méi)有張力，在設(shè)計(jì)及制造自動(dòng)卷繞設(shè)備時(shí)都是比較容易的。這與 卷繞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有相似之處。但對(duì)于 ，這種在溫度不同時(shí)有伸縮，外徑不同張力不同的氣動(dòng)管來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)卷繞系統(tǒng)時(shí)就要考慮到好多的問(wèn)題，還有最終的脫卸。所以目前來(lái)說(shuō)國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有公司擁有自動(dòng)卷繞 的設(shè)備。 為了能夠提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)更快捷的服務(wù)，用最優(yōu)質(zhì)的材質(zhì)及組件來(lái)設(shè)計(jì) 分必要。 課題的研究?jī)?nèi)容和意義 課題研究的內(nèi)容 卷繞控制系統(tǒng)在許多 制造業(yè) 領(lǐng)域中有 著 非常廣泛 地 應(yīng)用。早期的卷繞機(jī)構(gòu)多采用一個(gè)主動(dòng)電機(jī) ， 現(xiàn)在的卷繞控制系統(tǒng)已經(jīng)步入了具有半反饋或全反饋的全自動(dòng)控制階段。由于卷繞控制系統(tǒng)多采用程序控制方式 ， 不具有很高的智能性 ， 并且這些控制系統(tǒng)仍然是主要分別對(duì)收、放卷電機(jī)進(jìn)行控制 ， 而未太多考慮這兩部分的同步性能對(duì)整體運(yùn)行的影響 ， 并未完成同步卷繞控制 ， 無(wú)法更好提高產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量。由于卷繞系統(tǒng)具有許多非線性時(shí)變等特點(diǎn)和對(duì)恒線速度或張力等特別的性能指標(biāo) ， 且整個(gè)系統(tǒng)包含兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)工作才能保 證生產(chǎn)質(zhì)量 ， 因此采用 全自動(dòng) 卷繞控制策略是今后發(fā)展的必然方向。 本課題主要研究了 在一定的卷裝形式下卷繞到筒管上的系統(tǒng)過(guò)程。從而設(shè)計(jì)了新型的卷繞控制系統(tǒng)。主要功能是實(shí)現(xiàn) 在卷繞機(jī)上按照系統(tǒng)設(shè)定的卷繞方式，逐層、密排成螺旋線形的圓柱形卷裝筒子。工藝上要求卷繞應(yīng)滿足卷繞參數(shù)：設(shè)計(jì)硬件的參數(shù)，設(shè)計(jì)軟件的參數(shù)，卷裝動(dòng)程的變化要求，并設(shè)計(jì)具有速度調(diào)節(jié)性能，整機(jī)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。充分利用 制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，研制了一臺(tái)基于 動(dòng)控制功能的 卷繞機(jī)，為新型卷繞機(jī)械從機(jī)械式到基于 動(dòng)控制功能式的轉(zhuǎn)變提供 了一定的參考價(jià)值。 課題研究的意義 自我國(guó)加入世界貿(mào)易組織 (致使國(guó)內(nèi)卷繞機(jī)行業(yè)面臨巨大的競(jìng)爭(zhēng)壓力。密切關(guān)注國(guó)際上卷繞機(jī)發(fā)展的新動(dòng)向，改變國(guó)內(nèi)卷繞機(jī)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)壓力，已變得迫不及待。本課題就是在這樣一個(gè)背景下，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、 術(shù)、變頻技術(shù)，設(shè)計(jì)出高可靠性、高速、高效、節(jié)能、環(huán)保、自動(dòng)化、連續(xù)化、智能化的新型卷繞機(jī)控制系統(tǒng)，以適應(yīng)高性能、多功能、高技術(shù)含量的產(chǎn)品生產(chǎn)的要求。 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中， 繞機(jī)是重要的生產(chǎn)設(shè)備之一。它按照要求將 繞成不同規(guī)格的線盤(pán)。它要 求卷繞緊密、美觀，避免發(fā)生疊線，塌邊等現(xiàn)象。本文設(shè)計(jì)的 采取 了 “ 頻器 ” 的工作模式 ， 使得卷繞系統(tǒng) 運(yùn)行平穩(wěn)，控制精度高，并采用閉環(huán)張力控制使 力維持恒定 ， 可以滿足不同型號(hào) 卷繞要求 。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 內(nèi)外的發(fā)展概況 是 英文簡(jiǎn)稱(chēng) ， 是氣動(dòng)行業(yè)首選的氣動(dòng)壓力軟管。 按材料分為聚酯型 ，聚醚型 ；按使用要求和稱(chēng)呼不同分為 壓軟管， 管增強(qiáng)管， 業(yè)軟管， 管 伸縮 管， 旋管， 縮管， 簧管， 管管， 織管， 紋管， 管， 管。 圖 U 管 性質(zhì)： （ 1）透明管具有較高的透明度，介質(zhì)流動(dòng)的狀態(tài)清晰可見(jiàn)。 （ 2）采用高回彈性聚氨酯原材料制造；使得氣動(dòng)管具有較小的彎曲半徑，更容易安裝。 （ 3）耐黃變達(dá)到 3 級(jí)以上，不易變黃。 （ 4）顏色管采用進(jìn)口耐候的色粉，所制造的顏色管顏色標(biāo)準(zhǔn)、鮮亮，長(zhǎng)久工作不退色。 （ 5）采用在線管徑控制系統(tǒng)，管徑的公差控制在 內(nèi)。 （ 6）采用 100%高物理性塑性聚氨酯彈性體（ 造，恒定工作壓力狀態(tài)使用，壽命更長(zhǎng)久。 （ 7）通過(guò) 證和 證 。 的用途：適用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、土木工程、漁業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、園林灌溉等領(lǐng)域一般工作壓力的液體輸送。如：氣動(dòng)管、液壓管、花園水管、輸油、輸水管道、石油勘探管、噴砂管、蠕動(dòng)泵軟管等。 的特性 : （ 1）耐油性能好，是天然橡膠耐油性能的 15； （ 2）耐磨性能好，是天然橡膠耐磨性能的 30； （ 3）耐老化性好，是天然橡膠耐老化性能 的 5 倍； （ 4）耐扯斷強(qiáng)度是天然橡膠的 3 倍； （ 5）具有高彈性、高伸長(zhǎng)率、高強(qiáng)力； （ 6）阻尼性能好，內(nèi)壁光滑，液體阻力小，液壓損失少； （ 7）外觀漂亮，軟管彎曲半徑小，無(wú)毒無(wú)味，耐沖擊，耐疲勞，輕便靈活，其重量是橡膠軟管的百分之三十至七十； 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 （ 8）阻然性好，無(wú)毒無(wú)味。耐沖擊、耐疲勞，安全可靠； 繞機(jī)的發(fā)展概況 近幾年我國(guó) 行業(yè)發(fā)展速度較快，受 行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高以及下游需求市場(chǎng)不斷擴(kuò)大 的影響 ， 行業(yè)在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上發(fā)展 前景廣闊 。雖然 曾 受 金融危機(jī)的沖擊， 使得 行業(yè)近兩年發(fā)展速度 有所 減緩，但隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及國(guó)際金融危機(jī)的逐漸消退，我國(guó) 行業(yè) 又 重新迎來(lái) 了 良好的發(fā)展機(jī)遇。進(jìn)入 2013 年我國(guó) 行業(yè)面臨新的發(fā)展形勢(shì)，由于新進(jìn)入企業(yè)不斷增多，上游原材料價(jià)格持續(xù)上漲，導(dǎo)致行業(yè)利潤(rùn)降低，因此我國(guó) 行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈。面對(duì)這一現(xiàn)狀， 行業(yè)業(yè)內(nèi)企業(yè)要積極應(yīng)對(duì)，注重培養(yǎng)創(chuàng)新能力，不斷提高自身生產(chǎn)技術(shù)，加強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，于此同時(shí) ， 行業(yè)內(nèi)企業(yè)還應(yīng)全面把握該行業(yè)的市場(chǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)，不斷學(xué)習(xí)該行業(yè)最新生產(chǎn)技術(shù)，了解該行業(yè)國(guó)家政策法 規(guī)走向，掌握同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的發(fā)展動(dòng)態(tài)，只有如此才能使企業(yè)充分了解該行業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)及自身在行業(yè)中所處地位，并制定正確的發(fā)展策略以使企業(yè)在殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。 卷繞機(jī)可以分為全自動(dòng)卷繞機(jī)、半自動(dòng)卷繞機(jī)以及手工卷繞機(jī)。其中手動(dòng)卷繞機(jī)由于其效率低、投入的人工成本大等缺點(diǎn)而逐漸的被淘汰，而半自動(dòng)卷繞機(jī)主要用于小批量的實(shí)驗(yàn)型生成，全自動(dòng)卷繞機(jī)用于大量生成。下面列舉半自動(dòng)和全自動(dòng)卷繞機(jī)設(shè)備的特點(diǎn)如下： 半自動(dòng)卷繞機(jī)具有隔膜張力連續(xù)可調(diào)，卷繞過(guò)程中電芯一致性好，設(shè)備操作簡(jiǎn)單，設(shè)備調(diào)試時(shí)間短，設(shè)備故障低，維護(hù)容易 等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也具有生成效率仍不能達(dá)到大規(guī)模生成的要求，造價(jià)相對(duì)貴等缺點(diǎn)。而全自動(dòng)卷繞機(jī)采用的是 制并且將數(shù)字交流驅(qū)動(dòng)和張力傳感技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)卷繞過(guò)程中合理配置正負(fù)電容量以及實(shí)現(xiàn)精確的張力控制，但是相對(duì)的成本比較高，價(jià)格也相對(duì)昂貴，而且操作和結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜。 近幾年來(lái)，隨著 的需求量增加， 產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì) 生產(chǎn)設(shè)備也提出了更高的要求，不僅僅對(duì)設(shè)備的制造工藝的復(fù)雜程度，生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率提出了更高的要求，而且能夠設(shè)計(jì)一款更加簡(jiǎn)單，美觀，易于操作，實(shí)時(shí)性高的人機(jī)界面也提出了需求。 課題 應(yīng)達(dá)到的要求 本論文研究?jī)?nèi)容是對(duì) 的卷繞系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)大量調(diào)研和分析，吸取各類(lèi)卷繞設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)用戶(hù)需求，設(shè)計(jì)一款基于 制的卷繞系統(tǒng)，從而達(dá)到降低設(shè)備與維護(hù)成本、提高 生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)能力的目的。 的卷繞是生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，卷繞系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。 卷繞過(guò)程中最關(guān)鍵的技術(shù)就是對(duì)控制部分的設(shè)計(jì)，不能準(zhǔn)確控制卷繞過(guò)程會(huì)造成良品率的下降、后續(xù)工序的難以進(jìn)行。傳統(tǒng)的卷繞控制器較多地采用了模擬電路或傳統(tǒng) 制器對(duì)卷繞頭拖動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)張力調(diào)節(jié)。 由于 卷繞生產(chǎn)車(chē)間通常是高溫、潮濕、強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境，并且卷繞裝置本身的橫動(dòng)導(dǎo) 管 器也會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)擾動(dòng)，因此，模擬電路或一般線性控制器組成的卷繞控制系統(tǒng)常常效果一般，普遍存在調(diào)試?yán)щy、一致性差、張力周期性波動(dòng)幅度大等問(wèn)題，尤其是隨著工藝上對(duì) 繞速 要求的不斷提高，傳統(tǒng)的卷繞控制系統(tǒng)己經(jīng)越來(lái)越難以勝任。本文主要買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 論述了 新型 卷繞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，論文主要完成了以下三方面的工作： (l)結(jié)構(gòu)方案和功能的設(shè)計(jì) 卷繞系統(tǒng)要求工作過(guò)程中始終保持恒張力卷繞，卷繞系統(tǒng)的自動(dòng)控制具有一定復(fù)雜性。主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：首先， 卷繞過(guò)程 中，恒張力卷繞自動(dòng)控制是通過(guò)調(diào)節(jié)卷繞頭電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)的 ；第二，隨著卷繞過(guò)程時(shí)間的推移，管筒直徑增量可達(dá)數(shù)厘米，重量變化可達(dá)幾公斤，系統(tǒng)參數(shù)具有很強(qiáng)的時(shí)變性；第三，卷繞過(guò)程中為使 均勻卷繞，使用橫動(dòng)導(dǎo) 管 器往復(fù)撥動(dòng) ，對(duì)張力形成復(fù)雜的擾動(dòng)。 (2)控制系統(tǒng)軟、硬件的設(shè)計(jì) 本文設(shè)計(jì)的卷繞控制系統(tǒng)對(duì)體積、成本和功耗都有嚴(yán) 格要求。因此，在控制器軟硬件方案選擇方面都要遵循一定的原則 ，在控制器整體結(jié)構(gòu)方面，應(yīng)盡量選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的方案。 本系統(tǒng)中卷繞 機(jī) 的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力來(lái)自于三相異步電動(dòng)機(jī)。恒張力卷繞中 上張力 的大小與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有直接的關(guān)系。因此，異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能的優(yōu)劣與整個(gè)系統(tǒng)的控制效果息息相關(guān)。卷繞控制系統(tǒng)要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化平滑、輸出轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定。研究 電 機(jī)的變壓變頻調(diào)速理論，設(shè)計(jì)變頻調(diào)速控制的軟硬件，是十分必要的。 (3)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 本文對(duì) 卷繞系統(tǒng)的控制部分進(jìn)行了大量的、深入的研究，結(jié)合卷繞控制系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了合適的軟、硬件 ， 對(duì)電路控制方案的設(shè)計(jì)、步進(jìn)電機(jī)往復(fù)成型裝置的設(shè)計(jì)和交流異步電機(jī)卷繞裝置的的設(shè)計(jì)等做出了詳細(xì)地闡述。并對(duì) 張力的模糊 傳統(tǒng)制系統(tǒng) 進(jìn)行 了仿真 比較 ， 得出了最 佳控制系統(tǒng)方案 。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 2 卷繞系統(tǒng)方案的總體 設(shè)計(jì) 繞機(jī) 主要 由繞線機(jī)構(gòu)和排線機(jī)構(gòu) 兩 部分所組成。在繞線過(guò)程中只要保持繞線電動(dòng)機(jī)和排線電動(dòng)機(jī)保持恒定的轉(zhuǎn)速比就可以實(shí)現(xiàn)等螺距卷繞。其中繞線 、 排線機(jī)構(gòu)如圖 （ 1） 在繞線機(jī)構(gòu)中，繞線軸由 經(jīng)過(guò) 變頻器 變頻后 的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)完成繞線工作，并采用張力傳感器進(jìn)行反饋，實(shí)現(xiàn)對(duì)張力的閉環(huán)控制。 （ 2） 在排線機(jī)構(gòu)中，排線軸由 經(jīng)過(guò) 變頻器 變頻后 的 步進(jìn) 電 機(jī)帶動(dòng)作為從軸，在卷繞過(guò)程中跟隨 繞線主軸速度旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)精密直線螺桿旋轉(zhuǎn)，通過(guò)控制伺服電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)使螺桿上的排線螺 鉤 做往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)排線動(dòng)作。 繞 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 卷繞系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)和功能部分可分為機(jī)械裝置 (結(jié)構(gòu)功能 )、執(zhí)行器 (驅(qū)動(dòng)功能，能量轉(zhuǎn)換功能 )、傳感器 (檢測(cè)功能 )、計(jì)算機(jī) (控制功能 )等。 （ 1）機(jī)械裝置 (結(jié)構(gòu)功能 ) 機(jī)構(gòu)是零件組成的、能夠傳遞運(yùn)動(dòng)并完成某些有效工作的裝置。機(jī)械由輸入部分、轉(zhuǎn)換部分、傳動(dòng)部分、輸出部分以及安裝固定部分等組成。本課題中的機(jī)構(gòu)部分 主要由導(dǎo) 管機(jī)構(gòu)，卷取機(jī)構(gòu)，張力調(diào)節(jié)裝置三大部分組成。用到同步帶，帶輪， 管 杠，螺旋副齒輪，滾動(dòng)軸承等機(jī)械裝置。 （ 2）執(zhí)行器 (驅(qū)動(dòng)功能，能量轉(zhuǎn)換功能 ) 執(zhí)行器包括以電、氣壓和油壓等作為動(dòng)力源的各種元器件。如以電作為動(dòng)力源的普通直流電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、三相交流異步電動(dòng)機(jī)、變頻用三相交流電動(dòng)機(jī)、三相交流永磁伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、比例電磁鐵、電磁粉末制動(dòng)器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥以及電磁泵等，以氣壓作為動(dòng)力源的氣動(dòng)馬達(dá)和氣缸，以油壓作為動(dòng)力源的液壓馬達(dá)和液壓缸等等。本課題中所涉及的執(zhí)行器有：三相交流異步電機(jī)，步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)，交流變頻器。 （ 3）傳感器 (檢測(cè)功能 ) 傳感器是從被測(cè)對(duì)象中提取信息的器件，用于檢測(cè)機(jī)電系統(tǒng)工作時(shí)所要監(jiān)視和控制的買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 物理量、化學(xué)量和生物量。大多數(shù)傳感器是將被測(cè)的非電量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，用于顯示和構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。本課題中所涉及的傳感器有：光纖傳感器。 （ 4）計(jì)算機(jī) (控制功能 ) 根據(jù)控制論中關(guān)于系統(tǒng)的定義： “系統(tǒng)是由相互制約的各個(gè)部分組織成的具有一定功能的整體 ”，相互制約的各個(gè)部分必須在控制論的指導(dǎo)下，由控制器 (即計(jì)算機(jī) )實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)與匹配，使整體處于最優(yōu)工況，實(shí)現(xiàn)一定的功能?？刂葡到y(tǒng)， 作為 “系統(tǒng) ”，其核心當(dāng)然是控制。本課題中所涉及的控制器有：可編程邏輯控制器 (稱(chēng) 計(jì)算機(jī)（ 二者形成控制系統(tǒng)的上位機(jī)系統(tǒng)。 繞機(jī)機(jī)構(gòu)部分的設(shè)計(jì) 任何一種卷繞機(jī)都是由往復(fù)成形裝置和卷取裝置兩部分組成。 復(fù)成形裝置的設(shè)計(jì) 卷裝上的 一般是以螺旋線的形式卷繞，并由導(dǎo) 管 機(jī)構(gòu)的往復(fù)移動(dòng)一層一層卷繞層疊起來(lái)。其往復(fù)成型裝置簡(jiǎn)圖如圖 示。 復(fù)成型裝置簡(jiǎn)圖 往復(fù)成形裝置是構(gòu)成卷繞單元部件的一個(gè)重要部分，這一部分的優(yōu)劣直接影響到卷裝成形的質(zhì)量 (筒子尺寸大小、外形、卷繞密度、退繞性等等 )和 的質(zhì)量。因此，往復(fù)成形裝置應(yīng)當(dāng)滿足下列設(shè)計(jì)要求： (1) 導(dǎo) 管 速度均勻：為了獲得均勻的卷繞密度，導(dǎo) 管 機(jī)構(gòu)全程的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)保持均勻。 (2) 防疊能力：卷繞過(guò)程中，發(fā)生 管 圈重疊現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重影響 的 質(zhì)量，因此要求成形裝置具有防疊能力，以其機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)消除 管 圈的重疊。 (3) 減小和消除張力波動(dòng)：為了減小張力波動(dòng)，應(yīng)盡量縮短導(dǎo) 管 點(diǎn)到筒子卷取點(diǎn)的距離。 (4) 往 復(fù)運(yùn)動(dòng)件慣性小，使用壽命長(zhǎng)。 基于以上設(shè)計(jì)要求，在對(duì)比了現(xiàn)有卷繞機(jī)多采用的凸輪或撥叉機(jī)構(gòu)優(yōu)劣，相比之下螺旋副的體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且易實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因此，這臺(tái)小型卷繞機(jī)提出了采用螺旋副導(dǎo) 管 機(jī)構(gòu)。 復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)采用 管 杠螺母?jìng)鲃?dòng)裝置：由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，通過(guò)同步帶，帶動(dòng)蝸輪一蝸桿減速買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 器，再通過(guò)連軸器，將減速器與 絲 杠連接起來(lái)，杠上安裝有導(dǎo) 管 鉤，通過(guò)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而使導(dǎo) 管 鉤能夠左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該部分的結(jié)構(gòu)圖如圖 示。 導(dǎo)絲鉤 聯(lián)軸器絲桿蝸 輪 - 蝸 桿 加 速 器同步帶電動(dòng)機(jī)圖 復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 復(fù)成形裝置驅(qū)動(dòng)元件的選擇 驅(qū)動(dòng)元件的種類(lèi)多，如電動(dòng)機(jī) (包括步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)、變頻電動(dòng)機(jī)等等 )、液壓、氣動(dòng)馬達(dá)和動(dòng)作缸、電磁閥等等。根據(jù)驅(qū)動(dòng)元件的不同，執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般也同樣分為電動(dòng)式、氣動(dòng)式和液壓式三種。因此，在確定驅(qū)動(dòng)元件前，我們必需選擇和確定該課題中采用什么樣的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 氣動(dòng)式是把壓縮氣體的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能量去拖動(dòng)負(fù)載，完成被控對(duì)象的參數(shù)調(diào)整。氣動(dòng)式的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、安全、且價(jià)格低廉、維修方便、但缺點(diǎn)是山于氣體作為介質(zhì)，所以可壓縮性大、精 度較差、傳輸速度低。 液壓式是將液體壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，以拖動(dòng)負(fù)載實(shí)現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其介質(zhì)大多數(shù)為油。液壓與氣動(dòng)式相比具有工作穩(wěn)定、沖擊和震動(dòng)小、無(wú)極調(diào)速范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)、但其制作工藝要求高、價(jià)格較貴、安裝和維護(hù)較難。在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件下，顯然采用液壓式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)并不是很適宜的。 根據(jù)以上的分析比較，我們擬采用最為常用的電動(dòng)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。要求自轉(zhuǎn)與往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密切配合性，且需要保證卷繞層單束的恒張力控制，所以這里有兩種選擇： 由于在該系統(tǒng)中，要求控制精度較高，如果選擇伺服電機(jī)帶 動(dòng)同步帶驅(qū)動(dòng)，而同步帶的熱脹冷縮變化可能會(huì)產(chǎn)生較大的控制誤差，進(jìn)而影響控制精度。伺服電機(jī)相對(duì)于步進(jìn)電機(jī)價(jià)格昂貴，在該系統(tǒng)中會(huì)占據(jù)更大空間，該機(jī)構(gòu)所需的扭矩較小，且無(wú)論從控制精度要求和經(jīng)濟(jì)角度，還是有利于外形整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理化和美觀化來(lái)考慮，步進(jìn)電機(jī)即可以滿足控制精度，又價(jià)格便宜，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。因此，在導(dǎo) 管 機(jī)構(gòu)中，確定采用步進(jìn)電機(jī)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件將有利于整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完美化。在該系統(tǒng)中選步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件無(wú)疑是最正確的選擇。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理框圖如圖 示 檢測(cè)裝置 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 放大裝置 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 被控對(duì)象 圖 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理框圖 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移 (或直線位移 )的機(jī)電執(zhí)行元件。每當(dāng)輸入買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 一個(gè)脈沖時(shí)，轉(zhuǎn)軸便轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定的機(jī)械角度。步進(jìn)電機(jī)具有控制簡(jiǎn)單、價(jià)格低、維護(hù)容易、定位精度高、無(wú)累積位置誤差、可自鎖、控制成本且能直接受數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn) ， 在數(shù)字控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是數(shù)控設(shè)備、航空、導(dǎo)彈無(wú)線電等工業(yè)中一般都采用了步進(jìn)電機(jī)作為伺服執(zhí)行元件。從廣義上講，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種受電脈沖信號(hào)控制的無(wú)刷式直流電動(dòng)機(jī)，也可看作是在額定率范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速與控制脈沖頻率同步的 同步電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的特性如下： （ 1）能直接實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。大多數(shù)人都認(rèn)為數(shù)字電路的研制難度要低于模擬電路。 （ 2）位移量與脈沖數(shù)對(duì)應(yīng)，在需要精確定位的應(yīng)用 (如指向鏡 )中可以在開(kāi)環(huán)控制下獲得較高的定位精度。 （ 3）步距誤差不累計(jì)，依賴(lài)晶振頻率，在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中無(wú)需閉環(huán)反饋就可得到穩(wěn)定的周期轉(zhuǎn)速?？垢蓴_能力強(qiáng)，在負(fù)載能力范圍內(nèi)，步距角和轉(zhuǎn)速不受電壓、負(fù)載和波形的影響，也不受溫度、沖擊和振動(dòng)等環(huán)境條件的影響。 選擇步進(jìn)電機(jī)也就回避了閉環(huán)設(shè)計(jì)，光電編碼器、高精度基準(zhǔn)源、抗干擾設(shè)計(jì)等這些無(wú)疑都將大大增加驅(qū)動(dòng)電路的復(fù)雜程 度的問(wèn)題。步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式 (反應(yīng)式 (混合式 (永磁式步進(jìn)一般為兩相。轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為 或 15 度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為 ，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家 80 年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為 而五相步進(jìn)角一般為 。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛 根據(jù)控制的實(shí)際情況我們選擇步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)為 861， 取裝置的設(shè)計(jì) 卷取裝置由一臺(tái)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)同步帶，帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，將 卷繞到卷筒上。由于這臺(tái)小型卷繞裝置所要求的速度并不高，因此它的 波動(dòng)小，管條繞上筒子時(shí)，因摩擦打滑而發(fā)生意外拉伸的可能性小。故在這臺(tái)小型卷繞裝置中，并未設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的加壓機(jī)構(gòu)。這樣既滿足了要求，又簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)。該部分的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 示： 支架 轉(zhuǎn)動(dòng)臂 接觸輥筒管軸承座同步帶電動(dòng)機(jī)圖 取裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 取裝置驅(qū)動(dòng)元件的選擇 一般卷繞機(jī)卷取裝置的驅(qū)動(dòng)方式有兩種：摩擦驅(qū)動(dòng)式卷取裝置和直接 驅(qū)動(dòng)式卷取裝置。 摩擦驅(qū)動(dòng)式卷取裝置是指卷取筒子借助摩擦輥的摩擦力矩旋轉(zhuǎn)工作的卷取裝置。卷繞過(guò)程中，摩擦輥保持恒定轉(zhuǎn)速，因此與摩擦輥表面接觸的筒子表而線速度保持恒定，即卷繞速度恒定。摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易控制，工作穩(wěn)定，很多卷繞機(jī)上很多采用此種方式。但是這種方式易出現(xiàn)打滑、發(fā)熱、起皺、脹邊、卷裝內(nèi)層變形、凸邊，影響纖維分子取向和沿纖維長(zhǎng)度的物理性能，卷裝成形質(zhì)量不是很高。 直接驅(qū)動(dòng)式卷取裝置是指筒子直接山變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的卷取裝置。卷繞過(guò)程中，電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著卷取直徑的增大而自動(dòng)降低，以保持恒定的卷繞速度 電動(dòng)機(jī) 調(diào)速采用張力控制方式，即采用 張力在卷繞中應(yīng)保持不變的要求，將張力量變?yōu)殡娦盘?hào)，通過(guò)比較反饋系統(tǒng)，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種傳動(dòng)要求采用精密可靠的調(diào)速裝置，因此卷裝成形的質(zhì)量較高。 通過(guò)兩種卷取驅(qū)動(dòng)方式的比較，可以得出直接驅(qū)動(dòng)式比摩擦式驅(qū)動(dòng)方式卷取精度高，由于本課題是對(duì)卷繞機(jī)控制系統(tǒng)的研究，直接驅(qū)動(dòng)方式中電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著卷裝直徑的增大而逐漸減慢，針對(duì)此轉(zhuǎn)速建立的控制系統(tǒng)是個(gè)很好的研究方向，將對(duì)卷繞設(shè)備中卷繞頭的控制提供參考依據(jù)，所以本機(jī)的卷取裝置采用直接驅(qū)動(dòng)式卷取裝置。 因?yàn)榫砝@過(guò)程比較復(fù)雜，要精確計(jì)算各部分 的消耗功率比較困難，所以設(shè)計(jì)時(shí)只從理論上進(jìn)行大概估算，同時(shí)參考了同類(lèi)型的卷繞機(jī)電機(jī)功率的配備。本設(shè)備選用主軸電機(jī)采用 0231v)，變頻范圍為 25三相交流電機(jī)。 繞控制 方法 的設(shè)計(jì) 制方法選擇 機(jī)械部分能完成 裝的功能，但完成的好壞很大程度上取決于控制系統(tǒng)，準(zhǔn)確地說(shuō)是取決于張力控制系統(tǒng)。張力控制是一個(gè)典型的時(shí)變、非線性系統(tǒng)，卷繞過(guò)程中張力存在波動(dòng)，故需對(duì)張力進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。由于整個(gè)卷繞過(guò)程中，引起張力變化最主要的是卷 管筒的轉(zhuǎn)速，故決定采用張力反饋控制 系統(tǒng)來(lái)控制卷 管 筒的轉(zhuǎn)速，也即相當(dāng)于控制卷繞電機(jī)的轉(zhuǎn)速，其它電機(jī)均為勻速運(yùn)動(dòng)，張力變化時(shí)只需改變卷繞電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即可改變 的力。 控制基本思想如下：由實(shí)驗(yàn)確定卷繞電機(jī)的某一轉(zhuǎn)速為目標(biāo)轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速時(shí) 力為目標(biāo)張力，在該轉(zhuǎn)速下 力適中，也不會(huì)對(duì)卷裝產(chǎn)量產(chǎn)生影響。將此時(shí)動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的輸出電壓做為基準(zhǔn)電壓，且寫(xiě)入 器運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，傳感器實(shí)時(shí)采集張力變化，由電橋和動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀轉(zhuǎn)化為電壓變化，經(jīng) A/經(jīng)過(guò)控制方法的運(yùn)算處理后，由 控制卷繞電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制張力波動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 P I