一、繞包機(jī)機(jī)械張力控制機(jī)制
(一)張力產(chǎn)生原理
在繞包機(jī)中,材料(如電線電纜的絕緣層、屏蔽層等材料)在收卷和放卷過程中會(huì)產(chǎn)生張力。以放卷為例,當(dāng)材料從放卷輥上被牽引出來時(shí),由于放卷輥的慣性以及材料自身的彈性等因素,會(huì)形成一定的拉伸力,這就是張力的來源。從力學(xué)角度看,張力大小等于材料受到的拉伸力,符合胡克定律(F = kx,在彈性限度內(nèi),F(xiàn) 是拉力,k 是勁度系數(shù),x 是材料的伸長(zhǎng)量),但在實(shí)際情況中由于材料的非理想彈性等復(fù)雜因素,會(huì)有所不同。
(二)張力控制方式
機(jī)械摩擦式張力控制
原理:通過調(diào)節(jié)摩擦片與放卷或收卷輥之間的摩擦力來控制張力。通常有一個(gè)摩擦盤,材料卷放置在摩擦盤上,在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,利用剎車裝置或調(diào)節(jié)裝置來改變摩擦片與摩擦盤之間的正壓力。正壓力越大,摩擦力越大,對(duì)材料卷的制動(dòng)力也就越大,從而使材料在牽引過程中產(chǎn)生的張力增大。
應(yīng)用場(chǎng)景:這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本較低。適用于對(duì)張力精度要求不是特別高的場(chǎng)合,比如一些普通電線的繞包,在低速繞包過程中,只要張力波動(dòng)范圍在一定限度內(nèi)不影響產(chǎn)品質(zhì)量,就可以采用這種方式。
磁粉離合器 / 制動(dòng)器張力控制
原理:磁粉離合器(用于放卷張力控制)和磁粉制動(dòng)器(用于收卷張力控制)是基于電磁原理工作的。在離合器或制動(dòng)器內(nèi)部有磁粉填充,當(dāng)線圈通電時(shí),磁粉會(huì)形成磁鏈,將輸入軸和輸出軸連接起來(離合器)或者產(chǎn)生制動(dòng)力(制動(dòng)器)。通過調(diào)節(jié)電流大小來改變磁粉的磁場(chǎng)強(qiáng)度,進(jìn)而精確控制傳遞的扭矩大小,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)張力的精準(zhǔn)控制。
應(yīng)用場(chǎng)景:由于其可以實(shí)現(xiàn)高精度的張力控制,廣泛應(yīng)用于高精度的繞包工藝。例如在高速通信電纜的繞包過程中,需要精確控制屏蔽層等材料的繞包張力,以保證電纜的電氣性能和物理性能的穩(wěn)定性。因?yàn)橥ㄐ烹娎|對(duì)信號(hào)傳輸質(zhì)量要求很高,繞包張力的微小變化都可能影響電纜的電容、電感等參數(shù)。
張力反饋控制系統(tǒng)
原理:它是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。在繞包機(jī)的關(guān)鍵位置(如放卷、收卷處)安裝張力傳感器,張力傳感器能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量材料的張力值,并將信號(hào)反饋給控制器??刂破鲗⒎答佇盘?hào)與設(shè)定的張力值進(jìn)行比較,根據(jù)偏差來調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速或者制動(dòng)裝置的制動(dòng)力。例如,如果檢測(cè)到張力大于設(shè)定值,控制器會(huì)降低放卷電機(jī)的轉(zhuǎn)速或者增加收卷制動(dòng)器的制動(dòng)力,使張力回到設(shè)定值范圍內(nèi)。
應(yīng)用場(chǎng)景:在自動(dòng)化程度較高的繞包生產(chǎn)線上,這種系統(tǒng)是必不可少的。比如在生產(chǎn)特種電纜,需要多層繞包不同材料,且每層材料的張力都有嚴(yán)格要求的情況下,通過張力反饋控制系統(tǒng)可以確保各層材料繞包質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性。
二、繞包機(jī)機(jī)械張力控制的應(yīng)用
(一)電線電纜行業(yè)
在電線電纜生產(chǎn)中,繞包機(jī)用于在導(dǎo)體外繞包絕緣層、屏蔽層等。例如在高壓電纜生產(chǎn)中,絕緣層的繞包張力控制至關(guān)重要。如果張力過大,可能會(huì)導(dǎo)致絕緣層變薄,影響電纜的耐壓性能;如果張力過小,絕緣層可能會(huì)出現(xiàn)褶皺,影響電纜的外觀和電氣性能。通過精確的張力控制,可以確保絕緣層厚度均勻,提高電纜的質(zhì)量和使用壽命。同時(shí),對(duì)于屏蔽層的繞包,合適的張力能夠保證屏蔽層緊密貼合在絕緣層上,有效防止外界電磁干擾進(jìn)入電纜內(nèi)部,保證信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。
(二)包裝行業(yè)
在包裝行業(yè),繞包機(jī)用于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行包裝材料的纏繞。比如在對(duì)圓柱形容器進(jìn)行塑料薄膜纏繞包裝時(shí),合適的張力控制可以使薄膜緊密貼合在容器表面,不會(huì)出現(xiàn)過松導(dǎo)致包裝不牢固或者過緊使薄膜破裂的情況。同時(shí),在食品包裝等領(lǐng)域,通過控制張力可以確保包裝材料在纏繞過程中的穩(wěn)定性,避免對(duì)食品等產(chǎn)品造成損壞,并且能夠使包裝外觀更加美觀整齊。