Устройство для регулирования натяжения длинномерного материала

(19) (11) 0 Н 77 00, В 65 Н 23 18 ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ хническии инстит матизация полиграных процессов, М., 2. РЕГУЛИРО- ИННОМЕРзуется для регул инномерного мат - повышение то ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОИСТВОВАНИЯ НАТЯЖЕНИНОГО МАТЕРИАЛА(57) Изобретение исполрования натяжения длриала, Цель изобретения ности регулирования за счет стабилизации в момент разгона и торможения. При включении электродвигателя 8 тянущие цилиндры 6 осуществляют подачу материала, натяжение которого обеспечивается нагружающим механизмом 5, выполненным в виде пневмоцилиндра и связанным с амортизационным валиком 3. Гидродвигатель 9 кинематически связан с рулоном 1, а гидронасос 11 - с тянущими цилиндрами 6. При равенстве окружных скоростей рулона 1 и тянущих цилиндров 6 длина петли разматываемого материала, охватыающая амортизационный валик 3, остается постоянной. При неравенстве окружных скоростей длина петли начинает изменяться, и амортизационный1283206 валик 3 посредством регулятора4 частоты вращения гидродвигателя 9 будет воздействовать на положение регулирующей шайбы, установленной в замкнутой системе циркуляции гидронасоса 11 и гидродвигателя 9, тем самым увеличивая или уменьшая подачу гидронасосом 11 жидкости к гидродв и гател ю 9. Регул ятор 14 ч а стоты в ра щеИзобретение относится к устройствам регулирования натяжения, а именно к устройствам регулирования натяжения длинно- мерного материала.Цель изобретения - повышение точности регулирования за счет стабилизации в момент разгона и торможения.На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема устройства с обозначением блоков в операторной форме.Устройство содержит разматываемый рулон 1 длинномерного материала, лентоприводящие валики 2, амортизационный валик 3, установленный на двух рычагах подвески 4. закрепленных на его оси качания, и нагружающий механизм 5, который выполнен в виде пневмоцилиндра, поршень которого кинематически связан с амортизационным валиком 3. Полость цилиндра, обращенная к амортизационному валику 3, связана с атмосферой, а другая полость - с источником сжатого воздуха, Устройство содержит также тянущие цилиндры 6, соединенные через приводной редуктор 7 с электродвигателем 8, гидродвигатель 9, соединенный через размоточный редуктор О с рулоном 1, регулируемый гидронасос 11, соединенный гидролиниями с гидродвигателем 9 и образующий с ним замкнутую систему циркуляции жидкости, снабженную подпиточными 12 и предохранительными 13 клапанами, причем гидронасос 11 через приводной редуктор 7 механически соединен с тянущими цилиндрами 6. Регулятор 14 частоты вращения гидродвигателя 9 состоит из потенциометра 15 и тахогенератора 16, механически связанных с осью качения амортизационного валика 3, задатчика 17 исходного положения амортизационного валика и последовательно соединенных элек. тронного 18 и электрогидравлического 19 усилителей. При этом вход электронного усилителя 18 соединен с выходами потенциометра 15, тахогенератора 16 и задатчика 17 исходного положения амортизационного валика. Гидропривод 20 регулирующей шайбы связан с выходом электрогидравлическония гидродвигателя 9 включает потенциометр 15 и тахогенератор 16, кинематически связанные с амортизационным валиком 3, а выходами через электронный усилитель 8 и электрогидравлический усилитель 19 с гидроприводом 20 регулирующей шайбы, который связан с потенциометром 21. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. го усилителя 19 и входом потенциометра 21, выход которого подключен к входу электронного усилителя 18.Устройство работает следующим образом.При включении электродвигателя 8 тянущие цилиндры 6 осуществляют подачу материала, натяжение которого обспечивается нагружающим механизмом 5 амортизационного валика 3. Необходимая сила натяжения обеспечивается подачей в полость пневмоцилиндра нагружающего механизма 5 воздуха под определенным давлением. Натяжение материала создает вращающий момент на оси руклона 1, который через размоточный редуктор 10 передается гидро- двигателю 9. При установившемся движении разматываемого материала гидродвигатель 9 работает в насосном режиме, питая гидронасос 11, работающий в это время в двигательном режиме. При этом энергия, затраченная на привод рулона 1 и гидро двигателя 9, возвращается от гидронасоса1 через приводной редуктор 7 к тянущим цилиндрам 6 (за вычетом механическихпотерь) .При быстром разгоне из-за большогоинерционного момента рулона 1 вращающий момент, создаваемый силой натяжения материала, будет недостаточным для сообщения рулону 1 нужного ускорения. Окружная скорость тянущих цилиндров 6 в этом случае превышает окружную скорость рулозп на 1. Петля разматываемого материала, охватывающая амортизационный валик З,вырабатывается, а амортизационный валик 3 перемещается. Поворот оси качания амортизационного валика 3 с помощью регулятора 14 преобразуется в поворот ре гулирующей шайбы гидронасоса1, что вызывает увеличение его подачи, а следовательно, увеличение частоты вращения гидродвигателя 9 и соединенного с ним рулона 1. Благодаря этому окружные скорости рулонаи тянущих цилиндров 6 выравниваются.При равенстве окружных скоростей рулона 1 и тянущих цилиндров 6 длина петли разматываемого материала, охватывающая,гр,оборот Днр К,К 40 Х - е Юрег - Т. у - Ку, Кегт Кг, Ко.с. - Кн, К,45 50 амортизационный валик 3, остается неизменной. Ось вращения валика 3 находится в покое и занимает положение, соответствующее текущему радиусу рулона 1.При неравенстве окружных скоростей, вызванном, например, уменьшением радиуса рулона 1 в процессе разматывания, длина петли начинает изменяться, а амортизационный валик 3 перемещается в сторону, определяемую знаком разности скоростей.Тахогенератор 16 выполняет роль ста- О билизирующего элемента в устройстве. На его выходе вырабатывается напряжение, пропорциональное скорости перемещения амортизационного валика 3. Совместно с потенциометром 15, на выходе которого вырабатывается напряжение, пропорциональное перемещению амортизационного валика 3, тахогенератор 16 формирует пропорционально-дифференциальный закон регулирования, посредством чего обеспечиваются необходимые устойчивость и качество регулирования. С помощью задатчика 17 выбирается исходное положение амортизационного валика 3.Потенциометр 21 формирует внутреннюю отрицательную обратную связь в регуляторе, обеспечивая его свойствами позицион ного звена. Это позволяет осуществлять пропорциональную отработку входного сиг. нала регулятором 14, формируемого потенциометром 15 и задатчиком 17 на входе электронного усилителя 18.Динамические свойства устройства, З 0 как замкнутой системы автоматического управления процессом разматывания (фиг. 2) описываются системой уравнений ОУнре= ОУд+ л(Я) оУдР; ОугР= Н(Ь) Оугу+ (М - РК)/р; мУХ= ХГ - К;351 Ы= Чн - Чр,е= %рег 2+ Юрсг 1 )о,где л (8) = т (Т 8+1), Тр.= у//т; Н(Я) + О (Тн у+ 1); Тн=1 пр/О";- Ы =К +2 К-+ - ,К К= - г, - , - , др= 3 рот+ 1 р/ р, + Оун/ОУд, Р= ОУд/ОУ, гу=(фн/ОУ,Ъц=ОуцКт, Ър+ ОуК;1=сова+ совр;Юрег= Фрог Кп(1+Згь)КрегХуег -Тогу Я + 8+ Крег Ко,с. Крег= Ку Кнгу Кг, тн= Кт/Кн. Приведенные параметры определяют л(Я), Н(Я) - операторы потерь и нагрузки; ТТ - постоянные времени операторов;коэффициенты статической и динамической податливости гидроп ри вода;К - приведенный коэффициент утечек и перетечек; коэффициенты утечек, перетечек и расхода через подпихарактерные объемы гидро- насоса 11 и гидродвигателя 9, м; частота вращения роторов гидронасоса 11 и гидродвигателя 9, рад/с; ОУч, О - частота вРащениЯ тЯнУщих цилиндров 2 и рулона, 1, рад/с; гидравлическое и кинсматические передаточные отношения; углы наклона ветвей размат- ваемой ленты к направлению нагружающего механизма 5,гп - масса амортизационного валика 3, приведенная к его оси движения, кг;моменты инерции рулона 1 и ротора гидродвигателя 9, кгм момент инерции рулона 1 и элементов размоточного устройства, приведенный к ротору гидродвигателя 9, кг м-; О - коэффициент линейного сопротивления вращению гидродвигателя 9;радиусы рулонаи тянущегоцилиндра 2, м;натяжение раз матываемогоматериала, Н; Ы - нагружающее усилие от пневмоцилиндра, приведенное к оси движения амортизатора, Н; возмущающий момент на осирулона, Н; перемещение оси амортизатора (регулируемый па ра метрв системе), м;безразмерный параметр управления гидронасосом;передаточная функция рсгуля .тора;постоянная времени электрогидравлического усилителя, с;коэффициенты передачи электронного и электрогидравлического усилителей;привода регулирующей шайбы и местной обратной связи;потснциометра и тахогенератора;. - задающее напряжения, В Приведенное математическое описание позволяет провести анализ устойчивости и качества регулирования процесса регулн1283206 Формула изобретения Составитель Б. БыховскийРедактор И. Касарда Техрел И. Верее Корректор М. МаксимишинецЗаказ 7360/20 Гираж 5 до 11 одписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 45Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 рования натяжения длинномерного материала. 1, Устройство для регулирования натя 5 жения длинномерного материала, содержащее разматываемый рулон с гидродвигателем, соединенным посредством гидролиний с гидронасосом, амортизационный валик, кинематически связанный с нагружаю О щим механизмом, тянущие цилиндры с приводом и регулятор частоты вращения гидродвигателя, вход которого связан с осью качания амортизационного валика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования за счет стабилизации в5 момент разгона и торможения, гидролинии между гидродвигателем и гидронасосом выполнены в виде замкнутой системы циркуляции жидкости, снабженной регулирующей шайбой гидронасоса с гидроприводом, гидронасос связан с тянущими цилиндрами, а выход регулятора частоты вращения гидро- двигателя подключен к входу гидропривода регулирующей шайбы гидронасоса. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регулятор частоты вращения гидродвигателя включает потенциометры, тахогенератор, последовательно соединенные электронный и электрогидравлический усилители и задатчик исходного положения амортизационного валика, причем первый потенциометр и тахогенератор кинематически связан с осью качания амортизационного валика, выходы потенциометров, тахогенератора и задатчика исходного положения амортизационного валика соединены с входом электронного усилителя, а выход электрогидравлического усилителя подключен к входу гидропривода регулирующей шайбы гидронасоса, выходом подключенного к входу второго потенциометра. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нагружающий механизм выполнен в виде пневмоцилиндра, поршень которого кинематически связан с амортизационным валиком, причем полость цилиндра, обращенная к амортизационному валику, связана с атмосферой, а дру 1.ая полость - с источником сжатого воздуха.