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上海電機學院
畢業(yè)設計（論文）開題報告
課題名稱 _____高速自動分切機設計________
學 院 機械學院
專 業(yè) 機械電子工程
班 級 BJ076
學 號 BJ07621
姓 名 張奶強
指導教師 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，作為配套的分切機在產(chǎn)品的分切及質(zhì)量控制方面起著關鍵的作用，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。鑒于我國分切機仍與一些國際的品牌存在著較大的差距，分切機又有其特有的專一性，我們有責任和義務，從結(jié)構及人性化設計、電氣控制、生產(chǎn)制造等方面嚴格要求，在不斷學習國外知名品牌的先進理念的同時，要勇于開拓創(chuàng)新、大膽走出自己的特色，研制出控制先進、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。結(jié)合目前國內(nèi)分切機的現(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)外控制原器件運用已非常普及，價格也較低廉，但國內(nèi)分切機廠家在使用時，對分切工藝及材料特性等的理解深度上遠遠落后于國外發(fā)達國家水平，特別是在控制系統(tǒng)上與分切機的結(jié)構、和所分切的物料上缺乏有機的結(jié)合，在這個層面上講，國產(chǎn)分切機絕大多數(shù)還停留在粗線條上，還沒有更深入領會分切機控制系統(tǒng)的嚴密性和合理性。在科學技術日新月異發(fā)展的當今時代，隨著現(xiàn)代造紙機械的發(fā)展，為滿足當代消費者對商品包裝多樣化、精美化的需要。隨之人們對造紙機械的高自動化、人性化及高的安全可靠性等要求也越來越高，伴隨著計算機在工業(yè)領域應用的日益廣泛和深入，同時將微電子技術、新傳感技術、信息處理技術、新工藝技術、新材料技術及微型計算機等技術的應用迅速滲透到造紙機械制造領域，這反映出我國現(xiàn)代造紙機械向高科技水平發(fā)展。隨著工業(yè)控制技術水平的提高，尤其是微電子技術的迅猛發(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構
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)分切機特點
1.1.1、分切盤紙質(zhì)量不高
國產(chǎn)分切機自動化控制程度低，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，由于設計精度不高，分盤時需借用外力開盤，導致盤紙達不到工藝要求，卷煙廠家上機時易產(chǎn)生搖擺，影響使用質(zhì)量。
1.1.2、設備運行質(zhì)量差
一方面，國產(chǎn)分切機使用一臺電機來完成牽引，這臺電機傳動牽引輥勻速轉(zhuǎn)動，牽引輥牽引分切材料恒線速度運行，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行，分切軸的轉(zhuǎn)速必須不斷減小，就導致輸出、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的運行速度。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)構設計不合理
國產(chǎn)分切機退紙架較低，不能分切輥徑過大的紙輥，因此增加工人勞動強度。沒有斷紙吸走裝置，當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。在安全設計方面沒有任何聯(lián)鎖裝置、剎車裝置，也沒有安全防護裝置，安全系數(shù)幾乎為零。
總之，控制先進、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分切機制造技術，結(jié)合自身特點，設計出一臺具有結(jié)構合理，運行穩(wěn)定可靠，高質(zhì)量分切盤紙的分切機。
3.1、分切機機械結(jié)構部分主要完成以下機構部分設計
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-導向輥；2-張力控制輥；4,5,6,7,9,11,12,13- 導向輥；9-刀槽輥 13-壓輥；14-跟蹤輥；15裝卸卷芯小車
結(jié)構圖
3.2、 在完成機械結(jié)構部分設計的同時，采用可編程控制器（PLC）對分切機進行控制。提高分切機人性化、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。需要進行受力分析，及刀具選擇。
4.1.3、 驅(qū)動裝置
每個運動部件動力選擇
4.1.4、 收卷裝置
1) 收卷輥的設計
2) 收卷質(zhì)量檢測
4.1.5、卸卷裝置
1) 卸載紙卷機構設計
2) 放卷小車設計
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)和人機界面為控制核心，從系統(tǒng)的結(jié)構框架、硬件構成、系統(tǒng)的邏輯、速度同步、張力控制等方面進行較為完整的分析與研究，實現(xiàn)對分切機的放卷、牽引、收卷的同步運動控制，及整機系統(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)的設定，控制每個機械部件按照設定的動作進行分切。
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)容進行研究分析。
5 擬采取的技術措施
5.1、收卷張力,卷徑控制
1) 對分切機的主要結(jié)構、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等進行分析，。
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，進行分析。
5.2、導向與糾偏
1) 對分切機的放卷環(huán)節(jié)，中間過程環(huán)節(jié)，收卷環(huán)節(jié)進行分析，歸納出糾偏控制系統(tǒng)的機構模型 。
2) 根據(jù)其擺動狀況，利用監(jiān)測裝置、電機等控制放卷裝置、刀具、收卷裝置的同步擺動，以達到糾偏效果。
5.3、 放卷速度控制
分切機上用芯軸卷取時，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。這樣就使分切機的生產(chǎn)能力減小,所以要對放卷速度進行控制，以達到較高效率。
5 進度計劃
2010.11-2010.12 收集資料、調(diào)研、翻譯外文技術資料，完成開題報告。
2010.12-2011.1 研讀資料，擬定設計方案。
2011.1-2011.3 完成設計草圖，作必要的設計計算。
2011.3-2011.4 最終完成總裝配圖，以及部件圖和零件圖設計。
2011.4-2011.5 完成控制系統(tǒng)設計，撰寫設計計算說明書。
2011.6 答辯準備及答辯。
6部分參考文獻
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【2】陳永常編.復合軟包裝材料的制作與印刷.中國輕工業(yè)出版社,2007年1月.
【3】《包裝與食品機械》雜志社編。《包裝機械產(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】西安造紙機械設計研究室編譯。 《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基礎與系統(tǒng)設計》 機械工業(yè)出版社 2009
【9】張建民等《機電一體化系統(tǒng)設計》 高等教育出版社 2010
【10】鄧星鐘等《機電傳動控制》（第四版） 華中科技大學出版社
【11】16-BIT EMBEDDED CONTROLLER HANDBOOK.INTEL CORPORATION，1989
【12】（蘇）И·Я·艾德林著 馬伯龍譯.造紙機與整飾機械.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
指導教師意見
指導教師簽名：
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；□偏低。
3、論文的工作量：□偏大；□適當；□偏小。
4、設計或研究方案的可行性：□好；□較好；□一般；□不可行。
5、學生對文獻資料及課題的了解程度：□好；□較好；□一般；□較差。
6、學生在論文選題報告中反映出的綜合能力和表達能力：
□好；□較好；□一般；□較差。
7、學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