焊丝层绕机恒张力系统的分析

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1、北京化工大学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导帅的指导F，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成粜。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担．作者签名：关于论文使甩授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保fi!f和饮用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期问论文工作的知识产权单位幅北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的艇印件和磁镟，允许学位论文被查阅和借阅；

2、学校可以公布学位论史的个部绒部分内容，nJ以允许采用影印，缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范嘲，在一印解密厩通剧本授权书。非保密论作者签名导师签名文不属于保密范哟．适J玎本授权档。日期：-二三竺望j氐三～日期I：：l：!羔区!参2～——第一章绪论l。l课题研究背景与意义1．1．1研究的背景随着我国现代化加工制造业的高速发展，对产品的加工精度提出了越来越高的要求。在各种产品制造工艺中，焊接是一种十分重要的加工工艺，焊接技术己广泛应用予机械制造、船舶工业、汽车工业、航空航天、石油纯工及建筑等各部门。随着工业生产

3、的需要窝科学技术的发展，焊接技术不断进步，焊接的新材料、新工艺、新设备不断涌现，传统的手工电弧焊己越来越不能满足加工的要求。上个世纪末，国家开始在各个行业推广气体保护焊技术，取代手工电弧焊，用连续送进的焊丝取代焊条。近年来，随着药芯焊丝生产技术的成熟及其在造船业、石油纯工业、建筑桥梁工程及机械制造业中的广泛应用，高速且性能优良的药芯焊丝生产线就显得尤为重要。国内焊丝的生产设备走过了从半自动化到自动化的十几年的发展历程，自动化的生产设备也从最初的完全引进到逐步实现国产化，并且其质量与水平逐步接近国外设备，更为重要的是价格却远远低予国外进口设备。在

4、焊丝成套生产设备中，最后～道工序的设备为焊丝层绕机，焊丝的层绕是将成品焊丝经过良好的校直，形成满足要求的翘距和螺距并将焊丝精密地排列在焊丝盘上，使焊丝在进行施焊时能够放丝均匀、阻力均匀、电弧稳定。排线精度和张力稳定性是层绕机的两个主要技术指标。张力系统性能的好坏直接影响成品焊丝的使用，髓前国内生产的焊丝层绕机基本能满足需要，但仍存在生产效率低、控制精度低等问题，特别是不能适应对质量要求比较高的焊丝生产。国内层绕机多数采用被动导开放线，被动放线的缺点是放线工字轮容量不能过大，启动升速较慢。尤其是在层绕高质量的药芯焊丝时容易使焊丝发生轴向变形甚至拉

5、断，且焊丝张力控制不均匀，使盘装焊丝质量达不到焊接工艺要求。机电设备普遍存在着多物理过程、多模块结构、多功能特性，如纤维缠绕设备、高速精密的线切割视床、印刷和印染设备等，它们为能源、化工、冶金、材料、机械、运输等重大支柱产业生产刽造出各类高性能产品。然两在这类机电设备稳定、高效运行的背后，无不有高精度的张力控制系统支撑。机电系统张力控制技术，是这类工业设备的共性基础技术之一。由于大型机电张力系统结构复杂、影响因素众多，在不同工况下系统参数存在着较强的耦合性、时变性和不确定性；在基础理论、检测技术和控制策略等方面都还有许多闷题需要解决，因此，机电

6、系统的张力控制问题是摆在工程技术人员面前亟需解决的重大研究课题之一【l】。北京化工大学硕士学位论文80年代开始对张力控制技术展开研究。其主要针对具体设备或相关研究课题的特点，采用模糊PID控制算法、自适应PID控制算法等。尚没有对机电张力系统具有共性的基础技术进行深层次的机理研究。机电张力系统控制技术方面的理论和应用水平落后，严重制约了我国相关产业(如线切割、拉膜、拉丝、冶金等)的发展。为了缩小与发达国家间张力控制技术水平差距，除了需要在机械设计、制造和材料等基础性研究方面赶上国际先进水平外，我们还应开展面向高速、高精度复杂机电张力系统深层次机

7、理研究，研究开发共性的基础技术、高附加值的基础部件和智能装备，展开具有自主知识产权的高技术研究，提升我国制造业的核心竞争力，为我国国民经济发展和国家建设作出贡献。1．1．2研究的意义本课题的恒张力控制是针对主动放线系统的研究，是通过导开线速度自适应收线线速度的基于浮动辊位置的控制策略以达到焊丝恒张力控制要求的。并在传统焊丝层绕机基础上，利用恒张力控制技术设计并研制的一种优质高效、成本低廉、可有效提高焊接生产效率，能满足焊丝恒张力控制要求的新型焊丝层绕机。本项技术的研究为各种层绕设备提供合理正确的工艺控制方案，并形成此类设备的研发能力，为国产光机

8、电一体化设备的研制找到较为有效的方式，为替代大量的高精度光机电设备的进口以及出口该类设备寻找出路。1．2焊丝及焊丝层绕机的发展情况1．2．1国内外焊丝