Устройство для стабилизации натяжения нитей при перемотке

(59 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ БНАЯ О 1 ы ЬСТВУ ВТОРСНОМУ СВИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ивановский филиал Всесоюзногонаучно-исследовательского и проектно-конструкторского института поавтоматизированному злектроприводув промышленности и на транспортеи Вязниковское объединение "Текмашдеталь"(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИНАТЯЖЕНИЯ НИТЕЙ ПРИ ПЕРЕМОТКЕ, содержащее наматываемую паковку с приводом, нитенатяжитель, блок управле-ния нитенатяжителем, первый вход ко-.торого связан с эадатчиком натяжения, блок управления приводом паковки с задатчиком ее линейной скорости,делители напряжения, управляющий элемент одного из которых кинематическисвязан с датчиком диаметра паковки,о т л и ч:а ю щ е е с я тем, что,с целью повьппения стабилизации натяжения, оно имеет электрическийфильтр и последовательно соеднненвюесумматор, релейный элемент и интегратор, причем управляющий элементвторого делителя напряжения кинематически связан с датчиком диаметрапаковки, а электрически - с первымвходом сумматора, второй вход которого соединен с выходом эадатчикалинейной скорости паковки, выход интегратора связан с входами блока управления приводом паковки и второгоделителя напряжения, выход релейногоэлемента соединен с входом первогоделителя напряжения, управляющий элемент которого связан через электрический фильтр с вторым входом блокауправления нитенатяжителем.Изобретение относится к устройствам для регулирования натяжения, конкретнее к устройствам для стабилизации натяжения нитей при перемотке,Цель изобретения - повышение стабилизации натяжения.На фиг.1 изображена структуранясхема устройства, на фиг.2 - то же,замкнутого контура регулирования,Питающие паковки 1 установлены в несколько горизонтальных и вертикальных рядов в шпулярнике 2. Нити 3 с питающих паковок 1 переметывают на наматывающий ролик 4, в результате чего формируют наматываемую паковку 5, например сновальный валик, Между питающими паковками 1 и наматываемой паковкой 5 установлен нитенатяжитель 6, взаимодействующий с нитями 3, Нитенатяжитель 6 имеет натяжные ролики 7, которые выполнены с возможностью вращения за счет охвата поверхности роликов движущимися без проскальзывания относительно них нитями 3. Натяжные ролики 7 механически связаны с тормозом 8, который может бытьраэлиЧной конструкции, например в качестве тормоза 8 может1быть использован электродвигатель постоянного тока в тормозном режиме. Тормоз 8 подключен к выходу блока 9 управления нитенатяжителем 6, вход которого подключен к эадатчику 10. Конструкция блока 9 управления ннтенатяжителем 6 зависит от конструкции нитенатяжетиля 6 и тормоза 8, Этот блок может быть выполнен, например, в виде стабилизатора тока на основе тиристорного инвертора с обратной связью по току с датчика 11 тока тормоза 8. Наматывающий ролик 4 с паковкой 5 кинематическИ связан с электродвигателем 12 и датчиком 13 угловой скорости электродвигателя (например, тахогенератором), Электродвигатель 12 подключен к выходу блока 14 управления приводом, который может быть выполнен, например, . в виде типовой двухконтурной системы подчиненного регулирования угловой скорости электродвигателя по - стоянного тоха с обратныьи связями по току с датчика 15 тока электродвигателя 12 и по угловой скорости с датчикакорости 13. Латчик 16 диаметра паксвки 5 выполнен в виде ролика7, ос. вращения 18 которого 1279934 2 посредством зубчатой рейки 19 и зубчатой шестерни 20 механически связана с первым 21 ивторым 22 делителями напряжения. В качестве дат чика диаметра 16 могут быть использованы, например, на сновальной ма шине эдементы конструкции укатывающего вала. Ролик 17 прижат к поверхности паковки 5 с помощью дополнительного средства (не показано), например с помощью пневмоприжима, и имеет возможность линейного леремещения в диаметральной плоскости паковки 5 по мере изменения ее диаметра (радиус К). Устройство содержит эадатчик линейной скорости 23 паковки 5 и последовательно включенные сумматор 24, релейный элемент 25 и интегратор 26, при этом входы сумматора 24 подключены к задатчику инейной скорости 23 и к управляюему элементу второго делителя наряжения 22, Выход релейного элемен та 25 подключен к входу первого делителя напряжения 21, управляющий элемент которого через электрический фильтр 27 связан с входом блока 9 управления нитенатяжителем 6, а выход интегратора 26 подключен к входу второго делителя 22 напряжения и к входу блока 14 управления приводом паковки 5. Сумматор 24, репейный элемент 25, интегратор 26 и электрический фильтр 27 могут быть реализоЗ 5 ваны, например, на основе операционных усилителей.Устройство работает следующим образом.Для структурной схемы, приведен) ной на фиг.2 справедливы уравнения 8 =7 - х1 1 Б = П 1 з 8 п Я; П = сопя (1) йу,111 45Ю Т где Т - постоянная времени интегратора 26, П - величина напряжения релейноого элемента 25, 50 Если коэффициент передачи делителей 21 и 22 напряжения прямо пропорционален радиусу паковки 5, то х, =1 с, К ы(2)П = 1 КП, 55 где К, - коэффициент пропорциональности.В рассматриваемом замкнутом контуре возникает скользящий режим, если обеспечены условия при которых БЙЯи - имеют разные знаки. Из систейьы уравнений (1) с учетом (2) следуетдБ 1 Ч йх 1 Ч 1 Я 5------- = - -"-(К К - -+дс 1 с дс 1 с1 с(например, при разгоне), что и имеетместо при намоте тонких нитей, то1 КО и тогда, с учетом (1)Йс 15 1 У, 1 и 1 Чй ЫЙС йСс 1 С Д Т, "(4) из(1) и (4) следует, что условия гО Возникновения скользящего режима для ассматриваемой схемы сводятся к выолнению условияТ, ЙЧЦХЕ,К 1 с(6) Иэ (6) видно, что выходной сигнал У интегратора 26 представляет собой частное от деления сигнала эадатчика 45 линейной скорости 23 на величину, пропорциональную радиусу паковки 5.Выходной сигнал не зависит от возмущений, поскольку деление происходит в замкнутой системе с органиэацией 50 в ней скользящего режима. Если разрывную выходную величину Б первого делителя 21 подать на вход электрического фильтра 27, то на выходе последнего при идеальном скользящем 55 режиме будет выполняться условие11 ш хБ = 1 Т, - , (7)Ю1Т - О Выполнение этого условия можно обеспечить путем выбора Оо, Т, К при известных радиусе наматывающего ролика 4 и максимальном радиусе К 30 паковки 5, а также путем ограничения скорости изменения Ч . Последнее можно обеспечить практически, например, путем установки пассивного фильтра на входе Ч сумматора 24 или путем использования задатчика интенсивности. При выполнении усло вия (5) БО, Ч "-х, и, следовательно, с учетом (2)(8) М-М -М 1йс где МРК - момент, создаваемый сиРлой натяжения нитей Рмежду нитенатяжителемб и наматываемой паковкой 5,К - радиус натяжных роли-.Рков 7,- момент, создаваемыйсилой натяжения нитейРмежду питающими паковками 1 и нитенатяжителем 6;М - момент, создаваежйтормозом 8, при исполь.эоваиии в качестве тормоза электродвигателя,при постояньом потокевозбуждения М . =. М, ++ Км 1 юМ - момент, обусловленньймеханическими потерямив нитенатяжитепе 6;К - коэффициент пропорциональности междумоментом и током 1 электродвигателя,1 - суммарный момент инерции элементов нитенатяжителя б,Я - угловая скорость роликов 7 нитенатяжителя 6.в Мо о Уравнение 8 можно представитьвидеРК -РК -М -11йяро р то М . Д.(см. (4) ) относительно Бс учетом (2);К - коэф 1 ащиент передачи электрического фильтра 27;Т - постоянная времени электрического фильтра 27. Из (7) следует, что выходная величина х электрического фильтра 27 пропорционапьна производной от сигнала заданного значения линейной скорости, задаваемой эадатчиком 23. Для пояснения работы устройства рассмотрим теперь известные основные соотношения для нитенатяжителя 6. Уравнение динамики для нитенатяжителя 65 10 15 20 25 30 35 40 45 50 где Ч - линейная скорость натяжныхроликов 7, которая при отсутствиипроскальзывания Совпадает со скоростью движения (перематывания) нитей.аЧ,Из (10) при -= О вытекает уравнейсние статики нитенатяжителя 6Р - Р - . -- 1 О,Мт 1 см(11)о ур Для перематывания нитей 3 при известных величинах Р, М В ею задатчиком 10 натяжения устанавлива-. ют такое значение тока электродвигателя 8, которое, в соответствии с уравнением (11), обеспечивает заданное натяжение Р нитей 3. В дальнейшем это значение тока попдерживают постоянным с помощью блока 9 управления нитенатяжителем 6 и датчика тока 11 тормоза 8, Затем включают бйок 14 управления приводом и задат" чиком 23 устанавпивают заданное значение линейной скорости Ч =сопвй.2 При этом на выходе интегратора 26, в соответствии с уравнением (6), устанавливается здданное значение угловой скорости Я а с помощью блока 14 управления приводом - соответствующая этому значению фактическая. угловая скорость электродвигателя 12 и паковки 5. Необходимую для этого статику и динамику регулирования угловой скорости формируют с помощью блока 14 управления приводом, датчика тока 15 электродвигате-. ля и датчика скорости 13. Таким образом, устанавливают соответствие между заданной и фактической линейной скоростью нитей 3. При Ч=сопвТ, согласно уравнению (7), выходной сигнал электрического фильтра 27 равен нулю. В начале намотки паковки 5 ролик 17 датчика диаметра 16 зани - мает (фиг.1 положение соответствующее радиусу наматывающего ролика 4. По мере наматывания паковки 5 ее радиус возрастает, что вызывает увеличение линейной скорости нитей 3. Однако увеличение радиуса паковки 5 приводит к перемещению ролика 1, связанной с его осью 18 зубчатой рейки 19, зубчатой шестерни 20 и управляющих элементов первого и второго делителей 21 и 22, При этом перемещение управляющего элемента второго делителя 22 напряжения, согласно уравнению (6), приводит к уменьшению выходного сигнала интегратора 26, угловой сокрости электродвигателя 12 и паковки 5, т.е. к восстановлению заданного значения линей" ной скорости. Таким образом, стабилизация линейной скорости нитей 3 в процессе перематывания осуществляется автоматически. Перемещение управляющего элемента делителя 21 напря/ жения не приводит к изменению сигнала на выходе электрического фильтра 27, поскольку Ч =сопвс и, следо- вательно ЙЧ.вательно - ,= О. При необходимости й изменения линейной скорости, например при переходе с заправочной на рабочую скорость, изменяют выходное напряжение задатчика 23 линейной скорости паковки 5 с темпом, который определен условиями (5) существования скользящего режима. При изменении линейной скорости нитей в системе,регулирования натяжения возникает динамическая ошибка, обусловленная правой частью уравнения (10).Однако одновременно при изменении линейной скорости нитей на выходе электрического фильтра 27 и, следовательно, на входе блока регулирования нитенатяжителем 9 появляется сигнал, вели" чина которого определена уравнением (7). Сравнивая (7) и (10) и учитывая,ЙЧ ЙЧучто=, очевидно, что динайс,1 ф мнческая ошибка натяжения автомати" чески компенсируется. Это происходит путем изменения (в данном случае уменьшения) тока якоря электродви 1гателя 8 при условии - =Е Т котоР 2 ф рое при известных 1, Е и выбранном раннее Т может быть легко выполнено путем установки коэффициента передачи к электрического фильтра 27:1кК ТР1279934 и Составитель Б.Быховск Редактор А.Гулько Техред А.Крав Бутяга оррект город, ул. Проектная, 4 Производственно-полиграфическое предприятие,акаэ 7015/20 Тираж 590 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж., Раушская наб д, 4/5