四辊压延机的前辊(开卷机)直流调速系统设计Word格式文档下载.doc
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四辊压延机的前辊(开卷机)直流调速系统设计Word格式文档下载.doc
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由于自己水平有限,时间有限,所以只是对压延机开卷机的直流调速系统进行了单方面设计,未对其它方面做深入考虑和涉及。
在设计过程中参考了一些文献资料,对其作者表示衷心感谢。
设计者
2010年1月
于中南大学
目录
前言 2
第一章 绪论 5
1.1 四辊压延机开卷机直流调速系统设计背景以及设计要求 5
1.2 四辊压延机开卷机的技术特点和发展现状 5
第二章 调速方案选择 7
2.1直流调速的一般原理 7
2.2开环直流调速系统 8
2.3转速负反馈直流调速系统 9
2.4带电流截止负反馈的直流调速系统 10
2.5双闭环直流调速系统 11
2.6四辊压延机开卷机直流调速系统调速方案的选择 14
2.6.1直流电动机调速方法 14
2.6.2开环直流调速系统 15
2.6.3开环直流调速系统 16
2.6.4直流双闭环调速系统 17
第三章 双闭环调速系统结构以及各功能模块概述 18
3.1 双闭环调速系统结构概述 18
3.2 各功能模块概述 19
3.2.1速度调节器 19
3.2.2电流调节器 19
3.2.3锯齿波同步移相触发电路 20
3.2.4电流反馈与过流保护 21
3.2.5转速变换 23
3.2.6零速封锁器 24
3.2.7转矩极性鉴别(DPT) 26
第四章双闭环调速系统的常规工程设计 28
4.1设计准备 28
4.2电流调节器的设计 29
4.3转速调节器的设计 31
第五章恒张力控制系统的设计 35
5.1卷曲开卷冲动张力控制系统 35
第六章逻辑无环流系统的调试 41
6.1系统实验调试概述 41
6.2触发器的整定 42
6.3系统的开环运行及特性测试 43
6.4系统单元调试 45
6.5小结 47
第七章总结 48
参考文献 49
致谢 50
第一章绪论
1.1四辊压延机开卷机直流调速系统设计背景以及设计要求
四辊压延机的前辊(开卷机)直流调速系统的设计
压延生产线主要是生产飞机轮胎生产线,四辊压延机是飞机轮胎生产家最关键的生产设备。
(一)生产工艺流程及控制要求
1、生产工艺流程:
帘布放布机接头硫化机前三辊电机贮步架前四辊电机干燥机辊辊压延主机(主机1和主机2)后四辊电机2台卷取机仓库
2、控制要求:
(1)在压延前,必须给干燥辊加热60°
~80°
(使帘布烘干水分),给主辊加热至70°
左右(不至于橡胶冷却硬化)。
(2)所有的直流电机可单动也可联动,并均要求电枢可逆。
(3)联动时,前四主机和后四主机不允许单动,而前三机可单独停(便于帘布的硫化接头,因有贮布架,也不影响后面的正常工作),卷取机也可单独停(便于2台卷取机换卷)。
(4)两台延压主机必须同时起、停或加减速,且控制要求和技术指标完全相同。
(5)前张力区的张力(最大为1000kg)通过前四电机来控制,后张力区的张力(1500kg)由后四电机来控制。
(6)在给定压延张力情况下,其压延速度由操作人员通过改变主机速度来达到。
压延速度↑→前张力↑→通过控制器使前四电机升速→使前张力维持不变;
同理后张力↓→使后四电机升速→后张力维持不变。
从而在联动时使主机前后电机的速度达到协调。
(7)前四辊(开卷机)电动机工作情况:
当给定张力小于ZL1所检测的实际张力时,电动机做电动运行,当给定张力大于实际张力时,电动机做发电运行,当实际张力小于150kg时,系统为电流、速度环结构,当给定张力不小于150kg时,系统自动转入电流、张力环结构;
断带时,实际张力为0,则自动转到电流、速度环双闭环结构。
(二)设计要求:
稳态无静差:
σi≤5%,空载起动至额定转速的超调量σn%≤10%,张力超调量≤10%。
(三)前四辊直流电动机参数:
Pnom=17kw,Unom=220v,Inom=92A,nnom=1500r/min,Ra=0.15Ω,GD2=10.5N.M2,R=0.28Ω,允许电流过载倍数λ=1.2
1.2四辊压延机开卷机的技术特点和发展现状
四辊压延机,英文名是four-rollcalender,有四个辊筒的压延机。
辊筒的排列形式有T型、L型、S型和Z型等。
压延机在橡胶工业中主要用于织物的贴胶、钢丝帘布的贴胶、胶料的压片、胶坯压型、贴隔离胶片及多层胶片贴合等。
图1-2-1四辊压延机实物图
压延机具有效率高、精度高等特点。
其中Z型辊筒排列合理,能减少辊筒的弹性变形,便于供料,因此应用较广。
压延机的工作原理:
压延工艺的必要工作条件之一:
胶料与辊筒的摩擦角ρ必须大于接触角α,胶料才会被拉入辊距中去。
四辊压延机在压延工作的过程中,辊筒是在一定的速比下工作的,使胶料进一步捏合及增加可塑度,最后通过最小辊距,被压延成具有一定的厚度和宽度的胶片;
在辊筒挤压力的作用下,把胶片挤压在纺织物或钢丝帘布上。
有的需压成一定花纹和形状,有的需要将多层不同用途、颜色、及形状的胶片联合在一起。
压延机分两种:
1.普通压延机:
国内广泛使用的是普通四辊压延机是Φ610×
1730「型四辊压延机。
2.精密压延机:
除了具备普通压延机的主要零部件外,还采用了一系列提高压延机精度、压延机速度及方便操作的措施。
主要有:
斜「型、S型(Φ700×
1800)、Z型。
中国四辊压延机产业发展出现的问题中,许多情况不容乐观,如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品;
技术密集型产品明显落后于发达工业国家;
生产要素决定性作用正在削弱;
产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大;
企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。
从什么角度分析中国四辊压延机产业的发展状况?
以什么方式评价中国四辊压延机产业的发展程度?
中国四辊压延机产业的发展定位和前景是什么?
中国四辊压延机产业发展与当前经济热点问题关联度如何……诸如此类,都是四辊压延机产业发展必须面对和解决的问题——中国四辊压延机产业发展已到了岔口;
中国四辊压延机产业生产企业急需选择发展方向。
第二章调速方案选择
2.1直流调速的一般原理
理想化直流电动机,直流电动机转速方程可表示为:
式中n——转速(r/min);
U——电枢电压(V);
I——电枢电流(A);
R——电枢回路总电阻();
——励磁磁通(Wb);
——由电机结构决定的电动势常数;
在上式中,是常数,电流I是由负载决定的,因此调节电动机的转速可以有三种方法:
1)调节电枢供电电压U;
2)减弱励磁磁通;
3)改变电枢回路电阻R。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说,以调节电枢供电电压的方式为最好。
改变电阻只能实现有级调速;
减弱磁通虽然能够平滑调速,但是调速范围不大,往往只是配合调压方案,在基速(额定转速)以上小范围的弱磁升速。
因此,自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。
以下介绍在直流调速系统中比较常用的开环控制、转速负反馈控制、转速、电流双闭环控制等控制方法
2.2开环直流调速系统
开环直流调速系统原理图如下图2-2-1:
图2-2-1晶闸管——电动机调速系统(V——M系统)原理图
图2-2-1中VT是晶闸管可控整流器,通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位,即可改变整流电压Ud,从而实现平滑调速。
这里对晶闸管可控整流器的移相控制是关键。
锯齿波同步移相触发电路将在第三章介绍。
其整流原理为三相桥式全控整流,基本原理见下图2-2-2。
通过改变触发角从而改变Ud以进行调速。
图2-2-2三相桥式全控整流电路
开环直流调速系统控制电路简单,有利于在实验室实现,并且能实现一定范围内的无级调速。
如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高,这样的开环调速系统是可以满住要求的。
然而,开环直流调速系统没有控制结果的反馈,控制精度不高,在需要调速的生产机械对静差率有一定的要求的场合往往不能满住要求。
例如龙门刨床,由于毛坯表面粗糙不平,加工时负载大小常有波动,但是为了保证工件的加工精度和加工后的表面洁净度,加工过程中的速度却必须基本稳定,也就是说,静差率不能太大。
这时就不能使用开环直流调速系统了。
2.3转速负反馈直流调速系统
为了提高直流调速系统的动静态性能指标,通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。
对调速指标要求不高的场合,采用单闭环系统,而对调速指标较高的则采用多闭环系统。
按反馈的方式不同可分为转速反馈,电流反馈,电压反馈等。
在单闭环系统中,转速单闭环使用较多。
转速单闭环系统原理图如下图2-3-1:
图2-3-1转速单闭环系统原理图
图2-3-2转速单闭环系统结构框图
可见转速单闭环系统实际上是开环直流调速系统的“闭环化”。
转速单闭环系统将反映转速变化的电压信号作为反馈信号,经检测转化与给定信号相比较并经放大后,得到移相控制电压UCt,用作控制整流桥的“触发电路”,触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间,以改变“三相全控整流”的输出电压,这就构成了速度负反馈闭环系统。
电机的转速随给定电压变化,电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定,速度调节器采用P(比例)调节对阶跃输入有稳态误差,要想消除上述误差,则需将调节器换成PI(比例积分)调节。
这时当“给定”恒定时,闭环系统对速度变化起到了抑制作用,当电机负载或电源电压波动时,电机的转速能稳定在一定的范围内变化。
与开换系统相比,转速单闭环直流调速系统性能更为稳定。
根据转速单闭环系统原理图作如下分析:
转速负反馈闭环直流调速系统的静特性方程式
n=Kp*Ks*U1/Ce(1+K)-Id*R/Ce(1
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