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上海電機(jī)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
課題名稱 _____高速自動分切機(jī)設(shè)計________
學(xué) 院 機(jī)械學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械電子工程
班 級 BJ076
學(xué) 號 BJ07621
姓 名 張奶強(qiáng)
指導(dǎo)教師 韓雄飛
定稿日期： 2010年11月30日
7
1 選題背景及其意義
隨著科技的發(fā)展、社會文明的進(jìn)步，人們對紙的需求越來越大，促使近年來我國造紙行業(yè)的迅速蓬勃發(fā)展，作為配套的分切機(jī)在產(chǎn)品的分切及質(zhì)量控制方面起著關(guān)鍵的作用，分切是寬幅紙張生產(chǎn)線或印后加工的最后一道工序，在整個生產(chǎn)流程中占有十分重要的地位。鑒于我國分切機(jī)仍與一些國際的品牌存在著較大的差距，分切機(jī)又有其特有的專一性，我們有責(zé)任和義務(wù)，從結(jié)構(gòu)及人性化設(shè)計、電氣控制、生產(chǎn)制造等方面嚴(yán)格要求，在不斷學(xué)習(xí)國外知名品牌的先進(jìn)理念的同時，要勇于開拓創(chuàng)新、大膽走出自己的特色，研制出控制先進(jìn)、操作方便可靠、更加人性化、外形簡潔美觀的適合用戶的分切機(jī)。結(jié)合目前國內(nèi)分切機(jī)的現(xiàn)狀及其與一些國際知名品牌之間存在的較大大差距，并吸取國內(nèi)外一些知名品牌制造廠商的控制經(jīng)驗和新的控制思想。
2 文獻(xiàn)綜述（國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢）
目前我國的分切機(jī)與一些國際的品牌(如德國的康普KAMPE、英國的埃特拉斯ATLAS、意大利的鐵坦TITAN、日本的不--FUJI等)之間仍存在著較大的差距，國內(nèi)所生產(chǎn)的分切機(jī)自動化水平還停留在中下游水平上，雖說對國內(nèi)外控制原器件運(yùn)用已非常普及，價格也較低廉，但國內(nèi)分切機(jī)廠家在使用時，對分切工藝及材料特性等的理解深度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外發(fā)達(dá)國家水平，特別是在控制系統(tǒng)上與分切機(jī)的結(jié)構(gòu)、和所分切的物料上缺乏有機(jī)的結(jié)合，在這個層面上講，國產(chǎn)分切機(jī)絕大多數(shù)還停留在粗線條上，還沒有更深入領(lǐng)會分切機(jī)控制系統(tǒng)的嚴(yán)密性和合理性。在科學(xué)技術(shù)日新月異發(fā)展的當(dāng)今時代，隨著現(xiàn)代造紙機(jī)械的發(fā)展，為滿足當(dāng)代消費(fèi)者對商品包裝多樣化、精美化的需要。隨之人們對造紙機(jī)械的高自動化、人性化及高的安全可靠性等要求也越來越高，伴隨著計算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的日益廣泛和深入，同時將微電子技術(shù)、新傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、新工藝技術(shù)、新材料技術(shù)及微型計算機(jī)等技術(shù)的應(yīng)用迅速滲透到造紙機(jī)械制造領(lǐng)域，這反映出我國現(xiàn)代造紙機(jī)械向高科技水平發(fā)展。隨著工業(yè)控制技術(shù)水平的提高，尤其是微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，微處理器與可編程控制器等大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用，將它們與傳統(tǒng)工業(yè)控制相結(jié)合，加速了工業(yè)自動化水平的提高。越來越多的工業(yè)控制過程在使用可編程控制器，并在實時控制方面取得了很好的效果。
以TEMPO、FUJI、TEKKO等為代表的世界先進(jìn)制造廠商，主要從以下幾個方面提高
產(chǎn)品質(zhì)量和性能：
1采用FPC(靈活方式控制系統(tǒng))
2采用對話式鍵盤操作，同時數(shù)據(jù)化顯示卷取數(shù)據(jù)，
3使操作不會因人而異
4高性能的廢邊卷繞機(jī)構(gòu)
5高品質(zhì)的磨擦傳動軸
6操作方便可靠、更加人性化、外形美觀大方
1.1、國產(chǎn)分切機(jī)特點(diǎn)
1.1.1、分切盤紙質(zhì)量不高
國產(chǎn)分切機(jī)自動化控制程度低，占地面積大，操作不方便，油路、各線路不封閉，機(jī)架材質(zhì)差。需要人工使用吊車上輥、卸輥；卷紙輥采用的是光輥，由于設(shè)計精度不高，分盤時需借用外力開盤，導(dǎo)致盤紙達(dá)不到工藝要求，卷煙廠家上機(jī)時易產(chǎn)生搖擺，影響使用質(zhì)量。
1.1.2、設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量差
一方面，國產(chǎn)分切機(jī)使用一臺電機(jī)來完成牽引，這臺電機(jī)傳動牽引輥勻速轉(zhuǎn)動，牽引輥牽引分切材料恒線速度運(yùn)行，同時牽引輥帶動磁粉離合器輸入軸，輸入軸帶動分切軸運(yùn)行。由于分切材料直徑不斷增大，為了保持分切材料的恒線速度運(yùn)行，分切軸的轉(zhuǎn)速必須不斷減小，就導(dǎo)致輸出、輸入軸的轉(zhuǎn)差不斷增大，增大的轉(zhuǎn)差全都由磁粉離合器轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉。由于磁粉離合器熱功率有限，因此就限制了分切機(jī)的運(yùn)行速度。另一方面，因磁粉離合器的熱量隨轉(zhuǎn)差增大而升高，過高的溫度常常將磁粉離合器的磁粉和軸承燒結(jié)，摩擦系數(shù)隨之增大，因此必須經(jīng)常更換磁粉和軸承，嚴(yán)重時必須更換新的離合器。而且，摩擦系數(shù)的變化和離合器轉(zhuǎn)差增大直接影響扭力，使分切材料質(zhì)量受到影響。
1.1.3、結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理
國產(chǎn)分切機(jī)退紙架較低，不能分切輥徑過大的紙輥，因此增加工人勞動強(qiáng)度。沒有斷紙吸走裝置，當(dāng)紙輥由于紙病在分切過程中產(chǎn)生單盤斷紙時，經(jīng)常出現(xiàn)纏繞底刀現(xiàn)象，造成跳刀，使整輥盤紙起毛、起刺。在安全設(shè)計方面沒有任何聯(lián)鎖裝置、剎車裝置，也沒有安全防護(hù)裝置，安全系數(shù)幾乎為零。
總之，控制先進(jìn)、操作方便可靠、更加人性化、高效節(jié)能、外形簡潔美觀是目前分切機(jī)的發(fā)展趨勢。
3 研究內(nèi)容
本課題的主要是借鑒國外先進(jìn)分切機(jī)制造技術(shù)，結(jié)合自身特點(diǎn)，設(shè)計出一臺具有結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，高質(zhì)量分切盤紙的分切機(jī)。
3.1、分切機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分主要完成以下機(jī)構(gòu)部分設(shè)計
1) 放卷裝置
2) 分切裝置
3) 驅(qū)動裝置
4) 收卷裝置
5) 卸卷裝置
6) 排廢裝置
1，3-導(dǎo)向輥；2-張力控制輥；4,5,6,7,9,11,12,13- 導(dǎo)向輥；9-刀槽輥 13-壓輥；14-跟蹤輥；15裝卸卷芯小車
結(jié)構(gòu)圖
3.2、 在完成機(jī)械結(jié)構(gòu)部分設(shè)計的同時，采用可編程控制器（PLC）對分切機(jī)進(jìn)行控制。提高分切機(jī)人性化、自動化程度。
4 研究方案
4.1、總體方案
4.1.1、放卷裝置
1) 放卷輥的設(shè)計
2) 吸紙裝置
4.1.2、 分切裝置
1） 刀具選擇
2） 分切力分析
分切力影響切出紙張的質(zhì)量，它受到紙張厚度、剪切速度等因素的影響。需要進(jìn)行受力分析，及刀具選擇。
4.1.3、 驅(qū)動裝置
每個運(yùn)動部件動力選擇
4.1.4、 收卷裝置
1) 收卷輥的設(shè)計
2) 收卷質(zhì)量檢測
4.1.5、卸卷裝置
1) 卸載紙卷機(jī)構(gòu)設(shè)計
2) 放卷小車設(shè)計
4.1.6、排廢裝置
1) 廢料的排出
2) 廢料的處理
4.1.7、 控制系統(tǒng)
1) 以可編程控制器(PLC)和人機(jī)界面為控制核心，從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架、硬件構(gòu)成、系統(tǒng)的邏輯、速度同步、張力控制等方面進(jìn)行較為完整的分析與研究，實現(xiàn)對分切機(jī)的放卷、牽引、收卷的同步運(yùn)動控制，及整機(jī)系統(tǒng)的邏輯操作和閉環(huán)張力控制。
2) 為用戶提供分切參數(shù)的設(shè)定，控制每個機(jī)械部件按照設(shè)定的動作進(jìn)行分切。
本課題主要放卷裝置、分切裝置、張力控制、控制系統(tǒng)等部分內(nèi)容進(jìn)行研究分析。
5 擬采取的技術(shù)措施
5.1、收卷張力,卷徑控制
1) 對分切機(jī)的主要結(jié)構(gòu)、張力產(chǎn)生及控制原理、影響張力控制的因素、各種收放卷模式的特點(diǎn)等進(jìn)行分析，。
2) 根據(jù)所要實現(xiàn)的功能，選用合理的卷徑檢測、張力檢測方法，搭建硬件結(jié)構(gòu)，進(jìn)行分析。
5.2、導(dǎo)向與糾偏
1) 對分切機(jī)的放卷環(huán)節(jié)，中間過程環(huán)節(jié)，收卷環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，歸納出糾偏控制系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)模型 。
2) 根據(jù)其擺動狀況，利用監(jiān)測裝置、電機(jī)等控制放卷裝置、刀具、收卷裝置的同步擺動，以達(dá)到糾偏效果。
5.3、 放卷速度控制
分切機(jī)上用芯軸卷取時，卷紙輥在整個卷取過程中都以不變的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)動。因而紙幅的速度隨著盤紙直徑的增大而增加。這樣就使分切機(jī)的生產(chǎn)能力減小,所以要對放卷速度進(jìn)行控制，以達(dá)到較高效率。
5 進(jìn)度計劃
2010.11-2010.12 收集資料、調(diào)研、翻譯外文技術(shù)資料，完成開題報告。
2010.12-2011.1 研讀資料，擬定設(shè)計方案。
2011.1-2011.3 完成設(shè)計草圖，作必要的設(shè)計計算。
2011.3-2011.4 最終完成總裝配圖，以及部件圖和零件圖設(shè)計。
2011.4-2011.5 完成控制系統(tǒng)設(shè)計，撰寫設(shè)計計算說明書。
2011.6 答辯準(zhǔn)備及答辯。
6部分參考文獻(xiàn)
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【3】《包裝與食品機(jī)械》雜志社編。《包裝機(jī)械產(chǎn)品樣本 （第二版）》
【4】尹燕平主編.《雙向拉伸塑料薄膜》 第:184頁·
【5】西安造紙機(jī)械設(shè)計研究室編譯。 《紙的整飾完成》 第:114頁·
【6】高春南 陳麗蓮匯編.毛紡織染整技術(shù)資料匯編.
【7】WEB GUIDE SYSTEM.自動糾偏裝置LPC 日本三橋株式會社.
【8】劉艷梅等《三菱PLC基礎(chǔ)與系統(tǒng)設(shè)計》 機(jī)械工業(yè)出版社 2009
【9】張建民等《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計》 高等教育出版社 2010
【10】鄧星鐘等《機(jī)電傳動控制》（第四版） 華中科技大學(xué)出版社
【11】16-BIT EMBEDDED CONTROLLER HANDBOOK.INTEL CORPORATION，1989
【12】（蘇）И·Я·艾德林著 馬伯龍譯.造紙機(jī)與整飾機(jī)械.輕工業(yè)出版社,1965年08月第1版
【13】Rodrigo Carrasco and M. Aníbal Valenzuela, Senior Member, IEEE. Tension Control of a Two-Drum Winder Using Paper Tension Estimation
【14】H. W. ROGERS. ASSOCIATE AIEE. Regenerative Tension Control for Paper Winders
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
開題答辯小組意見
1、論文選題：□有理論意義；□有工程背景；□有實用價值；□意義不大。
2、論文的難度：□偏高；□適當(dāng)；□偏低。
3、論文的工作量：□偏大；□適當(dāng)；□偏小。
4、設(shè)計或研究方案的可行性：□好；□較好；□一般；□不可行。
5、學(xué)生對文獻(xiàn)資料及課題的了解程度：□好；□較好；□一般；□較差。
6、學(xué)生在論文選題報告中反映出的綜合能力和表達(dá)能力：
□好；□較好；□一般；□較差。
7、學(xué)生在論文選題報告中反映出的創(chuàng)新能力：
□好；□較好；□一般；□較差。
8、對論文選題報告的總體評價：□好；□較好；□一般；□較差
（在相應(yīng)的方塊內(nèi)作記號“√”）
建議結(jié)論
評議小組組長簽名：
評議小組組員簽名：
年 月 日