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张力控制

自动控制系统的一种

张力控制对在两个加工设备之间作连续运动或静止的被加工材料所受的张力进行自动控制的技术。在各种连续生产线上，各种带材、线材、型材及其再制品，在轧制、拉拔、压花、涂层、印染、清洗以及卷绕等工序中常需要进行张力控制。张力控制可以是恒张力控制， 也可以是变张力控制。变张力控制是指张力按某一预先确定的规律变化，或根据工艺需要随时改变， 或作为自动控制系统的一个参量参与调节的张力控制技术。

作用
张力控制的作用有：①保证连续生产加工过程能正常进行， 即保证被加工材料在连续生产线的各部位上秒流量相等， 从而达到既不堆料也不拉断的要求；②保证被加工产品的质量，如尺寸精度 （厚度、宽度、截面形状等）、平直度、卷绕松紧、外形以及材质性能等达到标准要求。
张力控制系统
为了控制张力，需要构成张力控制系统。因为张力只能在两个（或两个以上）具有驱动（或制动）力矩的工艺设备间形成， 所以张力控制系统是在两个传动控制系统基础上构成的。其中一个传动控制系统作为张力控制系统的速度基准，称为速度基准系统，而另一个传动控制系统按张力要求建立负载，形成张力，实质是对速度基准系统按要求张力进行速度跟随， 称为张力可控的速度跟随系统。张力控制的任务一般多放在后一系统上， 所以人们习惯地只将后者称为张力控制系统。
张力控制系统由于应用场合、设备、构成原理不同而多种多样。但按结构形式、控制原理可大致将其归纳为直接张力控制系统、间接张力控制系统、活套张力控制系统三大类。
直接张力控制系统
通过张力检测环节 （张力检测传感器）实现对张力的闭环反馈控制的系统。卷取机和轧机机架间的直接张力控制系统分别如图1 （a）、（b） 所示。
实现直接张力控制，首先要有张力检测传感器（张力计）。它被装在张力测量机构的张力辊下（见图1）。张力计实为压力计，现用的压力计有压磁式、感应式、电阻应变片式等多种型式。
直接张力控制大多用于张力调节范围大， 精度要求高及易于安装张力计的场合， 或在无法构成间接张力控制系统时使用。
有时为了提高张力调节动态及静态性能， 扩大张力调节范围，用间接张力控制实现粗调，起扰动补偿作用，用直接张力控制实现精调，两者合在一起构成张力复合控制。
直接张力控制和张力复合控制多应用于带材、箔材冷轧机或连续加工线的卷取机或其机架间、加工设备间的张力控制上。
（a） 卷取机的控制系统； （b） 轧机机架间的控制系统间接张力控制系统 通过对形成张力的有关参量的检测与控制和对张力扰动参量的检测和补偿， 实现对张力的间接控制所构成的控制系统。
间接张力控制系统
间接张力控制系统不使用张力计，构成方式灵活，种类繁多，在张力控制领域一直占据着统治地位，得到广泛应用并不断发展。其主要形式有缠绕设备用的间接张力控制和连续加工设备用的间接张力控制两种。
活套张力控制系统
在建立张力的两个设备间装设活套，利用诸如重锤、弹簧、气压缸、液压缸、各种力矩电动机以及电动力矩控制装置等给活套按要求建立张力；再通过对活套位置（或角度）进行反馈控制，实现按要求张力进行速度跟随控制，即可构成活套张力控制系统。
活套种类很多，有活套挑、活套小车、活套坑、活套轮等多种形式。常用的热连轧机活套张力控制系统如图2所示。
应用实例
在纸张加工或卷筒纸输入的印刷机生产线上进行纸卷展卷过程中， 要使用的纸张、薄膜、金属箔或复合材料处在张力 或应力作用下。因为有机械力拉伸、伸展或拉动卷 筒纸，这个张力需要进行控制。张力太小会使套准 控制更加困难，张力过大可能会导致材料伸长或长度增加。
彩色套准、标签幅面、打孔或冲压定位等，可能都会受到不适当的张力控制影响； 材料越柔软， 就越需要更复杂的张力控制。印刷机张力控制的程 度可能在购置设备时涉及到一个相当大的附加投资，但这可以通过印刷机在整个使用中提高生产力得到补偿。
一般印刷机上的张力控制系统是在卷筒纸展卷时加上传感辊，传感辊安装在枢轴浮动的支架上， 根据张力值进行平衡。通过对一些因素的响应，改 变支架和辊子在枢轴浮动的位置，这些因素包括纸 卷直径改变、运行速度、卷筒纸加速度和制动系统 摩擦力的改变。支架的枢轴运动将信息传送出去， 由此不停地调整制动力，以保持张力平衡。
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