При большом разнообразии существующих сегодня систем натяжения полотна, выбор подходящей для конкретного применения может оказаться не таким уж простым делом. Понимание основных систем, составляющих системы натяжения, которые включают в себя тормоза с разомкнутым или замкнутым контуром управления, поможет вам в поиске.

Многие машины для обработки материалов используют системы регулирование натяжения для обеспечения постоянного протягивания полотна или нити через машину, тем самым обеспечивая стабильное качество продукции.

На долю полиграфической и перерабатывающей промышленности приходится наибольшее количество применений систем натяжения полотна. Например, в полиграфической промышленности печатные машины с системами натяжения изготавливают деловые бланки, газеты и рекламные проспекты. В области переработки машины с системами натяжения применяются для производства пакетов, коробок и конвертов, а также одноразовых предметов, таких как салфеткииз целлюлозного полотна.

Еще одной областью применения систем натяжения в промышленности является производство проволоки, стали, текстиля и композитных материалов.

В этих приложениях системы контроля натяжения обычно устанавливаются на разматывающем валке, который подает материал в производственное оборудование.

В этой статье рассматриваются три типа тормозных устройств, которые обычно используются в системах натяжения полотна:

• электромагнитные фрикционные тормоза
• тормоза с магнитными частицами (магнитный тормоз с добавкой железного порошка в зазор между стационарным магнитным полем и ротором электромагнитного тормоза)
• фрикционные тормоза с воздушным приводом

Также, среди других устройств управления натяжением можно отметить приводы переменного и постоянного тока, серводвигатели и шаговые двигатели.

Электромагнитные муфты-тормоза

Электромагнитный фрикционный тормоз обычно состоит из двух основных частей: вращающегося якоря и неподвижного магнитного узла с электрической катушкой. Якорь и магнит имеют сопрягаемые фрикционные поверхности. Ток, приложенный к электрической катушке, создает магнитное поле, которое притягивает вращающийся якорь и неподвижный магнит к контакту. Возникающее в результате трение между поверхностями замедляет вращение вала, на котором установлено устройство.

Регулировка величины тока, подаваемого на катушку, обеспечивает пропорционально большее или меньшее торможение.

Электромагнитные блоки доступны в качестве тормозов или муфт: принцип действия для обеих версий одинаков. Величина рабочего момента и тепловая мощность электромагнитного тормоза зависят от количества дисков якоря и магнитов в блоке. Рабочий крутящий момент варьируется у разных производителей, но обычно составляет от 0,7 Нм до 560 Нм при размерах от 1,7 до 15 дюймов в диаметре. Тепловая мощность (рассеивание тепла) обычно колеблется от 0,02 до более 4,0 л.с.

Электромагнитные тормоза обычно используются в оборудовании для обработки полотна, таком как печатные станки, лакировочные машины и небольшие разрезные машины.

Магнитно-порошковые тормоза

Электромагнитные порошковые тормоза основаны на магнитной силе между двумя вращающимися дисками, которая передается магнитными частицами для создания тормозной силы (тормозного момента). Входной вал и цилиндр образуют неподвижный элемент; выходной вал и ротор содержат вращающийся элемент. Магнитные частицы диспергируются в зазоре между ротором и цилиндром. Постоянный ток в катушке создает магнитное поле, которое заставляет магнитные частицы притягиваться друг к другу. Частицы, трущиеся друг о друга, вызывают трение, которое препятствует относительному вращению между цилиндром и ротором. Чем больше ток, тем больший тормозной момент передается.

Крутящий момент этих агрегатов обычно колеблется примерно от 1 Нм до 784 Нм. Тепловые характеристики варьируются примерно от 0,04 до 5,5 л.с.

Поскольку в них не используются фрикционные поверхности, которые изнашиваются в процессе эксплуатации, магнитопорошковые тормоза обеспечивают длительный срок службы и не рассеивают частицы фрикционного материала в окружающем воздухе. Однако эти тормоза все еще испытывают накопление тепла, вызванное трением между трущимися друг о друга магнитными частицами.

Тормоза с магнитными частицами обеспечивают плавную работу на низких скоростях — обязательное требование в определенных областях применения, таких как машины для нанесения покрытий на нити, установки для приемочного контроля и небольшие машины для наклеивания этикеток. В бумажной промышленности эти тормоза обеспечивают непрерывную перемотку с проскальзыванием для получения однородных рулонов бумаги. Они также используются в машинах для обработки фольги и пленки.

Пневматические тормоза

Пневматические тормоза используют давление воздуха для прижатия неподвижных пластин к вращающимся дискам, имеющим сопрягаемые поверхности трения. Как правило, крутящий момент пропорционален давлению воздуха, что позволяет этим тормозам обеспечивать контролируемое торможение с непрерывным скольжением.

Тормоза с пневматическим приводом обеспечивают крутящий момент в диапазоне от примерно 5 Нм до более чем 2300 Нм, в зависимости от коэффициента трения фрикционного материала, диаметра фрикционных дисков и количества фрикционных дисков и элементов пневматического привода в тормозе. Эти тормоза используются в машинах для производства бумаги, а также в машинах, требующих высокого крутящего момента, таких как гофрировальные машины, устройства для резки гофрирования и перемотки. Типичные области применения включают размотку тяжелых материалов, таких как сталь или рулоны гофрированной бумаги, которые применяются в машинах для изготовления картона.

Некоторые версии пневмотормозов имеют встроенные вентиляторы для облегчения отвода тепла, а самые большие воздушные тормоза используют водяное охлаждение через цельнолитые охлаждающие рубашки.

Выбор типа тормоза

Выбор типа тормоза зависит от нескольких факторов, включая параметры применения, требования к монтажу, тепловые и эксплуатационные характеристики, тип используемой системы управления, стоимость и, в некоторых случаях, предпочтения заказчика.

Но нередко бывает и так, что каждый из трех типов тормозов будет соответствовать требованиям вашего конкретного применения. Какой же из них будет лучше выбрать? Вот несколько факторов, которые помогут вам принять решение:

• Электромагнитные тормоза имеют умеренный крутящий момент и тепловую мощность, что делает их пригодными для работы с легкими или средне тяжелыми рулонными материалами.
• Порошковые электромагнитные тормоза также обладают умеренным крутящим моментом и тепловой мощностью, поэтому они также подходят для легких или средних материалов. Кроме того, они обеспечивают плавную работу и точное регулирование низких крутящих моментов, возникающих при работе с легкими материалами и валками малого диаметра. Это делает их особенно подходящими для работы с пленками и фольгой.
• Пневматические тормоза имеют больший диапазон крутящего момента и тепловой мощности, что делает их подходящими для рулонных материалов различного веса, особенно тяжелых материалов. Как правило, они не могут выдерживать очень низкие значения крутящего момента.

Как правило, когда для конкретного применения подходит более одного типа тормозов, решающими факторами часто являются стоимость и предпочтения заказчика. В таких случаях обратитесь за рекомендациями к производителям тормозов.

Контроль

Системы регулирования натяжения полотна определяются либо как системы разомкнутого контура, либо как системы замкнутого контура. Система с разомкнутым контуром — это система, в которой оператор вручную устанавливает регулятор натяжения в определенный диапазон. В такой системе натяжение полотна не измеряется. Однако такие устройства, как бесконтактные ультразвуковые или фотоэлектрические датчики, тензодатчики и потенциометры, часто предоставляют оператору информацию, связанную с натяжением, такую как диаметр рулона.

Если сигналы от одного из вышеуказанных чувствительных устройств указывают на колебания напряжения за пределами заданного диапазона, оператор вручную регулирует выходной сигнал регулятора (напряжение или ток). Это приводит к тому, что тормоз прикладывает больший или меньший крутящий момент, который регулирует натяжение полотна по мере необходимости.

В системе с замкнутым контуром измеряется натяжение полотна, и эта информация подается на контроллер. Если натяжение отличается от заданного значения или диапазона, контроллер автоматически регулирует натяжение. Система с замкнутым контуром обычно содержит три основных компонента: чувствительное устройство для определения диаметра рулона (или положения рулона или натяжения рулона), контроллер и приводное устройство (тормоз).

Из-за необходимости более длительных производственных циклов и более высоких скоростей обработки, системы контроля натяжения полотна становятся все более сложными и чувствительными. Новые системы обеспечивают быстрое реагирование и последовательное натяжение при скоростях полотна, превышающих 10 м/с. Чтобы уменьшить потери материала, они позволяют рулонному материалу проходить ближе к сердцевине и синхронизировать последовательные рулоны, чтобы их концы можно было сращивать вместе.

Современные микроконтроллеры для пневматических тормозов могут отключать некоторые пневматические приводы в тормозе при уменьшении диаметра рулона, обеспечивая большую гибкость производительности в приложениях для обработки полотна. В некоторых случаях система управления может быть модифицирована для обеспечения аналогичной функции для тормозов других типов.

Такие технологические тенденции могут повлиять на выбор системы управления. У вас может возникнуть соблазн купить новейшую, самую сложную цифровую систему управления, даже если ваше приложение в действительности этого не требует. Избегайте соблазна купить самую современную систему натяжения, со всеми дополнительными опциями и сосредоточьтесь на удовлетворении требований к производительности вашего приложения, как сейчас, так и в будущем. И наоборот, не предполагайте, что система, которая хорошо работала в прошлом, сможет удовлетворить ваши нынешние и будущие требования.