在南方鋁業(yè)(中國)有限公司精整車間1#縱剪機列上,開卷張力是由氣動抱閘控制的,通過壓在開卷機鋁卷材上的隨動小壓輪隨著卷徑的減小而下降,從而控制剎車氣壓使摩擦轉(zhuǎn)矩正比于卷徑,保持張力恒定。機列線速度的調(diào)節(jié)由卷取機來完成。這樣,通過操作臺上的卷取電流表無法看出系統(tǒng)是否為恒張力,因為在卷取機電動機電樞兩端電壓小于其額定電壓時,是通過調(diào)壓來實現(xiàn)調(diào)速的,電動機磁場恒定。由于開卷張力是恒定的,則卷取機的電樞電流正比于卷徑而增大,就不能反映張力的大小(這時,電流是變化的,而張力是恒定的)。根據(jù)生產(chǎn)需要,可以通過測量卷取機的運行參數(shù)和張力計算公式設(shè)計出一個張力檢測電路。
1 張力測量原理
根據(jù)物理學原理,有如下關(guān)系式:
P=EI=UIη=FV(1)
式中 P為電動機的輸入功率;U為電動機的工作電壓;I為電動機的工作電流;E為電動機的反電動勢;η為電動機的效率;TM為電動機的電磁轉(zhuǎn)矩;CM為電動機的電磁常數(shù);Φ為電動機的磁通;F為帶材的張力;V為帶材的線速度;D為卷徑;i為機械系統(tǒng)的減速比。
(1)、(2)式經(jīng)變換后可得如下二式:
在(4)式中,磁通Φ為勵磁電流的模擬變換值,卷徑D為計算值;而(3)式中,U、I、V都是直接測量值。所以,根據(jù)測量要求,選用(3)式較為準確,而且通過(3)式可以計算出該電動機所帶設(shè)備產(chǎn)生的最大張力值,故(3)式就作為本電路的設(shè)計依據(jù)。
2 張力測量電路的設(shè)計
2.1 最大張力計算
縱剪機組卷取機電動機的參數(shù)如表1所示。
原設(shè)備有兩種卷筒,分別為
機列最大線速度Vmax=π×nmax×Dmin/i=
由于張力控制系統(tǒng)具有恒功率負載性質(zhì),Pe=FmaxVmax,則有最大張力
2.2 信號的選取
根據(jù)設(shè)備參數(shù),可選用TT300-T/S電流互感器,額定電流為
2.3 張力測量電路設(shè)計
由選用檢測元件的參數(shù),計算實際滿量程張力,η取88%。
故選用量程為10V的直流電壓表,使10V對應(yīng)24kN刻度來作為張力顯示。
2.3.2張力測量電路
將U、I、V的轉(zhuǎn)換信號進行乘除運算,實際電路如圖2所示。
N5為乘法器,N6為除法器,N4作為最大輸出工作點調(diào)整。當輸入U、I、V的轉(zhuǎn)換信號對應(yīng)為最大值時,調(diào)整電位器RP7使張力表的指示為10V對應(yīng)24kN。
3 應(yīng)用效果
本電路自1996年10月在南方鋁業(yè)(中國)有限公司1#縱剪機列投入使用以來,已能實現(xiàn)帶材實際張力的檢測,與理論計算值相比,張力波動范圍小于3%。使用方便,雖然在開卷機上調(diào)的是剎車氣壓,但都能從張力表上反映出來。
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