[科普中國]-張力控制

作用

張力控制的作用有：①保證連續(xù)生產(chǎn)加工過程能正常進(jìn)行， 即保證被加工材料在連續(xù)生產(chǎn)線的各部位上秒流量相等， 從而達(dá)到既不堆料也不拉斷的要求；②保證被加工產(chǎn)品的質(zhì)量，如尺寸精度 （厚度、寬度、截面形狀等）、平直度、卷繞松緊、外形以及材質(zhì)性能等達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

張力控制系統(tǒng)為了控制張力，需要構(gòu)成張力控制系統(tǒng)。因為張力只能在兩個（或兩個以上）具有驅(qū)動（或制動）力矩的工藝設(shè)備間形成， 所以張力控制系統(tǒng)是在兩個傳動控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上構(gòu)成的。其中一個傳動控制系統(tǒng)作為張力控制系統(tǒng)的速度基準(zhǔn)，稱為速度基準(zhǔn)系統(tǒng)，而另一個傳動控制系統(tǒng)按張力要求建立負(fù)載，形成張力，實質(zhì)是對速度基準(zhǔn)系統(tǒng)按要求張力進(jìn)行速度跟隨， 稱為張力可控的速度跟隨系統(tǒng)。張力控制的任務(wù)一般多放在后一系統(tǒng)上， 所以人們習(xí)慣地只將后者稱為張力控制系統(tǒng)。

張力控制系統(tǒng)由于應(yīng)用場合、設(shè)備、構(gòu)成原理不同而多種多樣。但按結(jié)構(gòu)形式、控制原理可大致將其歸納為直接張力控制系統(tǒng)、間接張力控制系統(tǒng)、活套張力控制系統(tǒng)三大類。

直接張力控制系統(tǒng)通過張力檢測環(huán)節(jié) （張力檢測傳感器）實現(xiàn)對張力的閉環(huán)反饋控制的系統(tǒng)。卷取機(jī)和軋機(jī)機(jī)架間的直接張力控制系統(tǒng)分別如圖1 （a）、（b） 所示。

實現(xiàn)直接張力控制，首先要有張力檢測傳感器（張力計）。它被裝在張力測量機(jī)構(gòu)的張力輥下（見圖1）。張力計實為壓力計，現(xiàn)用的壓力計有壓磁式、感應(yīng)式、電阻應(yīng)變片式等多種型式。

直接張力控制大多用于張力調(diào)節(jié)范圍大， 精度要求高及易于安裝張力計的場合， 或在無法構(gòu)成間接張力控制系統(tǒng)時使用。

有時為了提高張力調(diào)節(jié)動態(tài)及靜態(tài)性能， 擴(kuò)大張力調(diào)節(jié)范圍，用間接張力控制實現(xiàn)粗調(diào)，起擾動補(bǔ)償作用，用直接張力控制實現(xiàn)精調(diào)，兩者合在一起構(gòu)成張力復(fù)合控制。

直接張力控制和張力復(fù)合控制多應(yīng)用于帶材、箔材冷軋機(jī)或連續(xù)加工線的卷取機(jī)或其機(jī)架間、加工設(shè)備間的張力控制上。

（a） 卷取機(jī)的控制系統(tǒng)； （b） 軋機(jī)機(jī)架間的控制系統(tǒng)間接張力控制系統(tǒng) 通過對形成張力的有關(guān)參量的檢測與控制和對張力擾動參量的檢測和補(bǔ)償， 實現(xiàn)對張力的間接控制所構(gòu)成的控制系統(tǒng)。

間接張力控制系統(tǒng)間接張力控制系統(tǒng)不使用張力計，構(gòu)成方式靈活，種類繁多，在張力控制領(lǐng)域一直占據(jù)著統(tǒng)治地位，得到廣泛應(yīng)用并不斷發(fā)展。其主要形式有纏繞設(shè)備用的間接張力控制和連續(xù)加工設(shè)備用的間接張力控制兩種。

活套張力控制系統(tǒng)在建立張力的兩個設(shè)備間裝設(shè)活套，利用諸如重錘、彈簧、氣壓缸、液壓缸、各種力矩電動機(jī)以及電動力矩控制裝置等給活套按要求建立張力；再通過對活套位置（或角度）進(jìn)行反饋控制，實現(xiàn)按要求張力進(jìn)行速度跟隨控制，即可構(gòu)成活套張力控制系統(tǒng)。

活套種類很多，有活套挑、活套小車、活套坑、活套輪等多種形式。常用的熱連軋機(jī)活套張力控制系統(tǒng)示于圖。1

應(yīng)用實例在紙張加工或卷筒紙輸入的印刷機(jī)生產(chǎn)線上進(jìn)行紙卷展卷過程中， 要使用的紙張、薄膜、金屬箔或復(fù)合材料處在張力 或應(yīng)力作用下。因為有機(jī)械力拉伸、伸展或拉動卷 筒紙，這個張力需要進(jìn)行控制。張力太小會使套準(zhǔn) 控制更加困難，張力過大可能會導(dǎo)致材料伸長或長度增加。

彩色套準(zhǔn)、標(biāo)簽幅面、打孔或沖壓定位等，可能都會受到不適當(dāng)?shù)膹埩刂朴绊懀?材料越柔軟， 就越需要更復(fù)雜的張力控制。印刷機(jī)張力控制的程 度可能在購置設(shè)備時涉及到一個相當(dāng)大的附加投資，但這可以通過印刷機(jī)在整個使用中提高生產(chǎn)力得到補(bǔ)償。

一般印刷機(jī)上的張力控制系統(tǒng)是在卷筒紙展卷時加上傳感輥，傳感輥安裝在樞軸浮動的支架上， 根據(jù)張力值進(jìn)行平衡。通過對一些因素的響應(yīng)，改 變支架和輥?zhàn)釉跇休S浮動的位置，這些因素包括紙 卷直徑改變、運(yùn)行速度、卷筒紙加速度和制動系統(tǒng) 摩擦力的改變。支架的樞軸運(yùn)動將信息傳送出去， 由此不停地調(diào)整制動力，以保持張力平衡。2