毕业设计论文F15腈纶铺丝机床系统设计.docx

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1、F15睛纶铺丝机床系统设计摘要铺丝是月青纶烘干的前一道工序,铺丝的质量直接影响到烘干的效率。目前国内各懵纶生产厂家所使用的铺丝装置普遍存在送丝的运动速度改进铺丝的质量，设计出了一套新的铺子设备。首先，对铺丝所要完成的功能进行了分析，根据机电一体化装置设计的基本思想，把铺丝机划分为机械执行部分和控制部分，本设计主要设计机械部分、机械执行部分包括机械执行机构和驱动电机的控制。铺丝机在工作过程中，为了达到理想的铺丝效果，需要对几个运动参数进行控制，包括滚轮驱动电机的转速，平台工作台电机的转速、行程等。这些运动参数需要根据前一级工序生产速度的不断变化进行调整，以达到最佳的铺丝效果。本文设计的月青纶铺丝

2、装置是典型的机电一体化系统，具有高智能化、高可能性、易控制等优点。关键词月青纶；纺织机械；机电一体化；铺丝机AbstractFiber-spreadingistheworkingprocedurebeforefiber-drying,thequa1ityofwhichinf1uencestheresu1toffiber-dryingdirect1y.Atpresent,speedprob1emsoffiber-spreading,existinmostofthefiber-spreadingequipmentsusedina11thefiber-producingfactories,weuse

3、dprogrammab1e1ogicContro11ertodesignanewequipmentoffiber-spreading,byintegratingmechanismandthecontro11ingsystem.First,anana1ysiswasmadetothefunctionthatwastobedonebythefiber-spreadingdevice.AccordingtothebasicthoughtoftheMechatronic,afiber-spreadingdeviceisdividedintotwopart:machine-executingandmac

4、hine-contro11ing.Theformerinc1udesmachine-executinganddrivingmachinery.Themovingparametersneedtoadjustaccordingtothechangesofproducingspeedoftheworkingprocedurebeforeit,inordertogetthebestresu1t.Thefiber-spreadingdevicedesignedinthisartic1eisatypica1Mechatronicsystem.Ithas1otsofadvantagessuchashigho

5、finte11igenceandabi1ity,highofre1iabi1ity,easytobecontro11edandsoon.Keywordsfiber；spinningandweavingmachinery；Mechatronicfiber-spreading；device目录摘要IAbstractII第1章绪论I1.1 铺丝机的国内外发展概11.2 机电一体化技术的产生与发展21.2.1 机电一体化技术的产生与发展2122机电一体化产品的特点应用、与前景21.2.3 机电一体化系统的划分与设计步骤31.3 本课题的研究目的、意义和内容4第2章方案的选择及论证52.1 铺丝机的技术

6、要求52.2 原理设计及方案选择52.2.1 原理设计52.2.2 方案的选择62.3 本章小结8第3章机械系统设计93.1 机械运动分析93.2 机械机构的设计103.2.1 主体部件的设计103.2.2 转动部件及驱动部件133.2.3 轴的设计及校核143.3 本章小结17第4章控制系统设计184.1 控制系统功能分析184.2 检测部分的设计194.3 信号处理部件的设计204.3.1 可编程控制器的特点及原理214.3.2 可编辑控制器的选择及I/0分配224.3.3 控制结构设计244.4 本章小结26结论27致谢28参考文献29附录1英文翻译中文部分30附录2英文翻译原文34第1

7、章绪论晴纶丝，学名聚丙烯睛纤维。聚丙烯睛纤维(PAN)纤维是指由聚丙烯月青或丙烯旗含量占85%以上，和其他第二、第三单体的共聚物纺织而成的纤维。各国的聚丙烯月青纤维商品名各不相同。在我国的商品为懵纶,懵纶丝具有高强度，耐热的特性和优良的纺织性能，主要应用于纺织业。中国是目前世界上最大的月青纶消费市场，并且预计在今后几年内，国内市场需求仍将以较高的速度持续增长。晴纶丝的生产是经过化学合成、喷丝、剔丝、洗涤、烘干、成型等前即工序处理，成为扁平带的化学纤维素。其中烘干的前一道工序是把晴纶丝均匀的平铺在传送带上，送进烘干箱。而烘干的效果主要取决于铺丝的质量，本装置的研究正是基于此目的而进行的。1.1

8、铺丝机国内外的发展情况纵观国内外的发展从运动实现的方式看，铺丝的发展经历了从手工到自动的几个阶段。1 ,手工铺丝完全依赖于人工的操作，由于生产效率低，工作环境恶劣等原因，现已淘汰不用。2半自动铺丝这种方法使用了电力拖拉机械完成一部分工作,但需要人对铺丝的情况分析、判断，并作出相应的动作，从而限制了铺丝效率和质量的进一步提高。由于设备的造价低，目前仍在广泛使用。3全自动铺丝全自动铺丝不仅在所有运动上实现了机械化,而且还具备了相应的检测能力。应变能力和人工智能。具备了这些条件的铺丝系统将不需要和需要少量的系统监督人员，除可初期投资较大以外，在效率、质量、工作环境等方面也是过去的方式所不能比拟的。这

9、种铺丝方式将会是是铺丝系统发展的方向。目前，国内主要的大型腊纶铺丝机生产厂家有五、六家，根据查阅文献来看，发现了以下几种由于庸纶铺丝目的的设备。(1)意大利STP公司生产的SMS型纺粘法非织造布生产设备的铺丝机，该铺丝机采用了臂式摆丝方式，结构比较简单，而且整体单元可以电动升降，但在实际生产中铺丝效果不理想。（2）国内也有生产此类铺丝设备的：如邵阳纺织机械厂生产的HT505型铺丝机是引进美国杜邦（DU-PONT）与康泰丝（CHEMTEX）公司的制造技术与图纸而进行制造的，但是多数设备仍存在堆丝，运动速度不匹配的问题。总体来说，铺丝设备与盾纶生产线其他工序设备一样，目前均已采用胶轮变频电机传动、

10、变频调频、计算机和可编程控制器（P1C）控制为发展方向。多数国产设备与国际水平仍有较大差距，等待加快新技术的应用，以提高国产设备的机电一体化。1.2 机电一体化技术的研究与发展1.1.1 2.1机电一体化技术的产生与发展机电一体化的名词最早是在1971年由日本机械设计副刊特集中提出来的，到1976年前后被日本各界广泛接受。近十年来，机电一体化技术受到学术界和工业领域的广泛关注，它的研究与发展十分迅速，这种趋势由于计算机，通讯和控制技术的通讯发展以及现代综合加工技术的需要而进一步加快。70年代至今，计算机技术（包括信息技术）发展十分迅速，电子技术（包括微电子技术、技术控制）。机械技术中的精密工程

11、都有较大的发展，人们在成产实践和日常生活中，逐渐认识到只有将现代化科学技术综合在一起，从实现功能出发，才有可能获得具有高附加值得产品的系统。在欧美和日本，将计算机技术，控制技术与机械技术融合于一体，出现了数控机床（CN）,高级自动相机，复印机等具有较强竞争能力的机械电子产品。80年代，日本、中国、丹麦、法国等国家的研究者作了大量的研究工作，是机电一体化理论有了较大的发展。目前，国内外对“机电一体化”的含义有着各种各样的认为，而且机电一体化本身的含义还在随着生产和科学技术的发展不断被赋予新的内容。目前为止较为人们所接受的是日本机械振兴协会经济研究所1981年所做的定义：机电一体化是机械的主功能。

12、动力功能，信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关的软件有机结合而构成系统的总称。1.1.2 机电一体化产品的特点、应用与前景机电一体化系统的产品一般具有以下特点：1）高性能；2）低成本；3）智能化；4）高效率；5）高可靠性6）体积小。运用机电一体化是在工业制造中获得更价廉，更优质产品的重要手段，机电一体化是微电子技术向传统工业渗透过程中逐渐形成的一个新概念，是机械技术，微电子技术相融合的产物。他打破了传统的机械工程，电子工程，资讯工程，控制工程等旧模块的划分，形成了融机械技术，微电子技术，信息技术等多种技术为一体的一门新兴的交叉科学。作为多种技术交叉合成的一门新兴的边

13、缘科学，机电一体化技术正在迅速成为现代加工和产品的一个重要元素，并且逐步成为现代制造加工领域获得竞争优势一种关键性技术。最近几年，机电一体化技术和智能系统的应用在呈指数增长的同时也有进一步结合的趋势。机电一体化与迷糊控制，人工神经网络等职能系统的相关发展，为从照相机，洗衣机，轿车，轮船等产品的开发研制到工业过程的控制都提供了创新发展的巨大推动力。1.1.3 机电一体化系统的划分与设计步骤从完成工艺动作过程这一总功能出发，机电一体化系统可划分为：广义执行机构子系统。传感监测子系统，信息处理机控制子系统。传统的传动和执行机构系统均有刚性物体组成的形形色色机构组合来完成。它的最大问题是缺乏可靠性，广

14、义执行机构是将驱动组件与执行组件融为一体，实现可控运动。因此广义执行机构是实现物理量的监测和信号采集的功能载体。它是连接广义执行子系统的中间纽带。信息处理及控制子系统石油监测传感器提供信息，根据工艺动作过程及控制策略而实施对光以执行机构的控制。控制的实现应按广义执行机构的运动学模型，动力学模型来进行。它是由电子计算机和软件具体实施的。信息处理及控制子系统是实现现代化机械系统智能化、自动化的关键。机电一体化系统或产品的设计过程一般有以下几个步骤：（1）根据目的的功能确定产品规格，性能指针；（2）划分系统功能部件，功能要素；（3）接口的设计；（4）综合评价与可靠性复查；（5）实施与调试。1.3本课

15、题的研究目的、意义和内容铺丝是腊纶纺丝生产中非常关键的一道工序，其工序质量直接影响到以后的烘干质量与效率。目前大量使用中的国外各种型号的铺丝设备都很明显，普遍存在铺丝不均匀的现象。由于铺丝工艺不过关，造成下道工序烘干的质量，影响到整个睛纶丝生产的质量，使生产的月青纶丝发黄，质量达不到要求。本课题用于大庆石化总厂，腾纶分厂生产线的改造，用以代替已老化的，对产品质量有一定影响的纺丝铺丝装置。此课题的实现，能够有效的提高懵纶的生产质量，并使月青纶丝的自动化生产顺利完成。目前国内几个月青纶生产厂家所使用的铺丝装置，都普遍存在着送丝的速度难以控制，和铺丝方式落后等问题，为了改进铺丝质量，本次设计完成一套性能得到改进的铺丝设备。根据机电一体化装置设计的基本思想，把铺丝机划分为机械执行部分和控制部分，本次设计主要设计机械执行部分。机械执行部分部包括机械执行部分和驱动电机的控制。铺丝机在工作过程中，为了达到理想铺丝效果，需要对几个运动参数进行控制，包括滚轮驱动电机的转速，平台工作电机的转速、行程等。这些运动参数需要根据前一级工序生产速度的不断变化进行调整，已达到最佳的效果。第2章方案的选择及论证2.1铺丝机的技术要求所设计的F15纺纱铺丝机是代替已老化的。对产品质量有一定的影响的日本的同类产品，在具备原产品的功能外，要求新装置能达到更好的铺丝效果，达到更高大可靠性。要求：（1）丝机最大速