Boru Sarıcı Gerginlik Kontrolü: Açıklanan Dört Yöntem

1. Hız, tork ve yarıçapla başlayın

Çekme, gelen boru hızını ayarlarken makara, katmanlar biriktikçe değişen bir hızda döner. Geometrik ilişkileri v = ωR'dir: hat hızı v, açısal hız ω ile sarma yarıçapı R'nin çarpımına eşittir. Bu nedenle yarıçapın iki katına çıkarılması, aynı hat hızında gerekli dönüş hızını yarıya indirir.

Yararlı sarma torku yaklaşık olarak M = TR'dir, burada T boru gerilimidir. Bu istikrarlı çalışan ilişki, hızlanma ve mekanik kayıpları hariç tutar. Uygulamada sürücünün aynı zamanda sürtünmeyi yenmesi ve dönen düzeneği hızlandırması gerekir; yavaşlama sırasında bu gruptan enerjiyi uzaklaştırması gerekir.

0.15 m ve 0.60 m yarıçaplarında idealleştirilmiş 30 N·m faydalı makara torkunu düşünün. Gerilim 200 N'den 50 N'ye değişir. 20 m/min hat hızında karşılık gelen makara hızları yaklaşık olarak 21.2 ve 5.3 rpm'dir. Bu sayılar ilişkileri göstermektedir; bunlar belirli bir boru için gerilim ayarları değildir.

Bu önemli bir ayrımı açıklıyor: Torku sabit tutmak gerilimi sabit tutmaz. Bobin büyüdükçe aynı sabit gerilimi korumak için faydalı torkun yarıçapla birlikte artması gerekir. Motor etiketindeki tork otomatik olarak makarada mevcut olan torkla aynı değildir çünkü dişli kutusu oranı ve verimliliği de önemlidir.

2. Boru neden kontrol seçimini değiştiriyor?

Tek duvarlı oluklu boru kırılmadan önce şekil değiştirebilir. Aşırı çekme, ondülasyon aralığını açabilir, profili değiştirebilir veya çözüldükten sonra bozuk bir bölüm bırakabilir. Bu nedenle inceleme, yalnızca borunun sarıma dayanıp dayanmadığına güvenmek yerine oluklar ve bitmiş boyutları da içermelidir.

Daha sert katı duvarlı HDPE boru farklı tepki verir. Kısa bir serbest açıklık çok az hareket edebilir ve küçük bir temas dansçısı çok fazla yerel kuvvet uygulayabilir veya çok sıkı bir bükülme uygulayabilir. Daha uzun açıklıklar, daha büyük kılavuz yarıçapları ve uygun bir algılama düzeni tasarımı geliştirebilir. Boru çapı tek başına bir dansçının çalışıp çalışmayacağını belirlemez.

Basit düz, basit mesnetli bir kiriş için sapma F L³ / (48 E I) ile ölçeklenir. Bu, açıklık uzunluğunun, modülün ve bölüm sertliğinin hareketi neden etkilediğini açıklamaya yardımcı olur. Destekli kavisli bir boru halkası, artık eğrilik ve değişen sıcaklık tam olarak bu model gibi davranmaz. Kullanılabilir hareket ve temas kuvvetini belirlemek için gerçek boruyla bir deneme yapın.

İlgili girişler malzeme, OD, duvar kalınlığı veya SDR, profil, sarma sıcaklığı ve izin verilen büküm çapıdır. Genel bir çekme mukavemeti hesaplaması, oluklu veya masif duvarlı boru için izin verilen bir sarma gerilimini tek başına belirleyemez.

3. Birinci yöntem: tork motoru sarımı

Geleneksel bir tork motorlu sarıcı, boruyu makaraya çekmek için motorun çalışma karakteristiğini ve ayarlanabilir bir tork ayarını kullanır. Tasarımına bağlı olarak motor, geniş bir düşük hız aralığında çalışabilir ve boru, gerçek makara hızını sınırlandırır. Belirli motor verilerinden izin verilen çalışma, soğutma ve durma koşullarını doğrulayın.

Temel düzenlemede ölçülen boru gerilimi geri bildirimi yoktur. Yararlı makara torku yaklaşık olarak sabit kalırsa, en küçük sarma yarıçapı en yüksek sabit gerilimi üretir. Dörde bir yarıçap değişikliği için başlangıç ​​gerilimi, aynı torktaki son gerilimin dört katıdır. Bu oran iki yarıçapı karşılaştırır; operatörün seçtiği her ayarın dört katı değildir.

Temyiz, nispeten az kontrol donanımına sahip basit bir makinedir. Bobin boyunca gerilimin değişmesinin kabul edilebilir olduğu doğrulanmış katı duvarlı boru uygulamalarına uygundur. Hassas bir oluklu profil ile ilgili endişe, dış katmanları sıkmak için artan torkun aynı zamanda bir sonraki bobinin ilk katmanındaki çekme kuvvetini de arttırmasıdır.

İlk önce başlatma koşulunu ayarlayın ve doğrulayın, ardından tam bobin paketini inceleyin. Uygulamanın daha yakın kontrole ihtiyaç duyduğu durumlarda, çap telafisi ve uygun bir sürücü, bobin oluştukça tork komutunu değiştirebilir. Geri bildirim veya frenleme eklemek tüm makinenin kapasitesini değiştirir; motor tipi tek başına makaranın etkili bir şekilde durup duramayacağını belirlemez.

• Yalnızca motor etiketini değil, dişli takıldıktan sonra faydalı makara torkunu da kontrol edin.
• İlk katmanları gerilme açısından, dış katmanları ise gevşeklik açısından inceleyin.
• Kesme tepkisini, durma mesafesini ve yeniden başlatma davranışını ayrı ayrı doğrulayın.

4. İkinci yöntem: fotoelektrik başlatma-durdurma kontrolü

İki anahtarlama seviyesi, çekme ve koyler arasındaki serbest boru devresini izler. Döngü çok kısaldığında sarma durur veya yavaşlar. Gelen boru döngüyü yeniledikçe diğer seviyeye ulaşır ve sarma devam eder. Tam sensör durumu ışın yerleşimine ve kablolamaya bağlıdır; gerekli sonuç istikrarlı bir boru rezervidir.

Temel sistem, sürekli olarak ölçülen bir döngü konumu yerine bir sürücü çalıştırma komutunu kullanır. Yeterince esnek bir boru ve mütevazı bir üretim hızı için ekonomik kontrol sağlayabilir. Serbest döngü hız farkını tamponluyor ancak ağırlığı, geometrisi ve sertliği hala gerilimi etkiliyor.

Tekrarlanan hızlanma ve yavaşlama ağır bobini rahatsız edebilir. Makara dururken hareket etmeye devam eden bir çapraz hareket, sonraki dönüşlerin de yanlış yerleştirilmesine neden olabilir. Bu nedenle makara ve çapraz komutlar, mevcut ara bellekle eşleşen hızlanma ayarlarıyla koordine edilmelidir.

İdeal bir iki durumlu çevrim için, ΔL anahtarlama seviyeleri arasındaki kullanılabilir depolanmış boru uzunluğu, v gelen hız ve k, çalışan sarım hızının gelen hıza oranı olsun. Rampalar göz ardı edildiğinde, durma aralığı ΔL/v ve çalışma aralığı ΔL/((k − 1)v) olur. ΔL = 0.30 m, v = 10 m/min ve k = 1.2 ile bir döngü 10.8 seconds sürer: saatte yaklaşık 333 döngü. 20 m/min'de saat başına yaklaşık 667 döngü olur.

Sabit bir aşırı hız oranı ve tampon uzunluğunda, çevrim frekansı hat hızıyla orantılı olarak artar. Sensörler arasındaki dikey mesafe otomatik olarak ΔL'ye eşit değildir: döngü geometrisine bağlıdır. Gerçek rampalar ve gecikmeler de döngüyü değiştirir; bu nedenle hesaplamayı sensör aralığını belirlemek yerine eğilimi anlamak için kullanın.

• Daha büyük bir kullanılabilir döngü rezervi, eğer yerleşim planı ve boru bükme limitleri buna izin veriyorsa, anahtarlama frekansını azaltabilir.
• Hem boş hem de dolu bir makaradaki tüm hızlanma ve durma sırasını kontrol edin.
• Gerçek boru yüzeyinde, renginde ve hareket yolunda kararlı algılamayı onaylayın.

5. Üçüncü yöntem: potansiyometre dansçı kontrolü

Hareketli bir kol veya dansçı silindiri boru halkasını takip eder. Konumu bir potansiyometreyi döndürerek sürekli değişen bir elektrik sinyali üretir. İnvertör, sarma hızını ayarlamak için bu sinyali doğrudan veya bir kontrol cihazı aracılığıyla kullanır. Amaçlanan geri bildirim eylemi basittir: sarma, döngüyü çok hızlı tüketirse, makara hızını azaltın; fazla boru birikirse artırın.

Temel başlatma-durdurma kontrolüyle karşılaştırıldığında makara daha küçük sürekli hız düzeltmeleriyle çalışabilir. Bu, ani çekmeyi azaltabilir ve düzenli bir traversin korunmasına yardımcı olabilir. Borunun dansçıyı serbestçe hareket ettirmesi ve kılavuzların profile zarar vermemesi koşuluyla, esnek hortum ve tek cidarlı oluklu boru için kullanışlı bir düzenlemedir.

Dansçı pozisyonu sinyali gerilimi doğrudan Newton cinsinden bildirmez. Gerilim, kol yükünden, silindir ağırlığından, pivot geometrisinden, sürtünmeden ve boru yolundan kaynaklanır. Karşı ağırlıklar, yaylar veya pnömatik yükleme bu kuvveti etkiler. Daha hafif bir ayar nazik kullanımı destekleyebilir, ancak yine de gevşekliği veya avlanmayı önlemek için yeterli kontrol yetkisine ihtiyaç duyar.

Elle çalıştırılan bir hız potansiyometresi, dansçı bağlantılı bir potansiyometreden farklıdır. Bir düğme operatör komutunu sağlar; otomatik düzeltme, gerçek bir hareketli geri bildirim mekanizması veya başka bir sensör gerektirir. Bir teklifi incelerken potansiyometreyi neyin hareket ettirdiğini ve sürücünün nasıl tepki verdiğini sorun.

Devreye alma sırasında düşük hızda düzeltme yönünü kontrol edin, faydalı bir orta hareket çalışma bölgesi oluşturun ve hareket sınırlarını ayarlayın. Ardından salınımı, aşınmış milleri, sinyal gürültüsünü ve gecikmiş sürücü tepkisini kontrol edin. Sert boru, aynı küçük dansçı üzerinde daha ağır bir kol yerine farklı bir mekanik düzene veya temassız algılamaya ihtiyaç duyabilir.

Referans: Siemens SIMATIC Sarıcı ve Gerginlik Kontrolü. Üretici, dansçı pozisyonu kontrolünü ve dansçı kuvveti ile geometrinin etkisini açıklar. Boruya özgü ayarlar hâlâ uygulama kontrolleri gerektirir.

6. Dördüncü yöntem: ultrasonik döngü geri bildirimi

Ultrasonik sensör, temas kolu olmadan boru halkasına olan mesafeyi ölçer. PLC, özel kontrol cihazı veya uygun sürücü, ölçülen konumu bir hedefle karşılaştırır ve invertör aracılığıyla makara hızını düzeltir. Bir hat hızı referansı ve yarıçap tahmini, temel hız komutunu sağlayabilir ve döngü denetleyicisinin kalan uyumsuzluğu düzeltmesini sağlar.

Ana avantaj, dansçının temas kuvvetinin ve mekanik hareket mekanizmasının ortadan kaldırılmasıdır. Bu, sert bir borunun küçük bir kontak düzenlemesinden geçirilmesinin zor olduğu veya sürekli döngü izlemenin yararlı olduğu durumlarda yardımcı olabilir. Borunun bükülme yarıçapı gereksinimlerini ortadan kaldırmaz veya düzenin sağlamadığı ölçülebilir bir döngü hareketi yaratmaz.

Sensör doğrudan gerilimi değil mesafeyi ölçer. Kullanılabilir sinyali, algılama alanı içinde hareket eden boruya bağlıdır. Sensörün kör bölgesini, hedef boyutunu, açısını, menzilini, güncelleme hızını ve kayıp yankıya tepkisini kontrol edin. Küçük yuvarlak hedefler ve yanal hareketler özel dikkat gerektirir. Beklenen döngü hareketi boyunca gerçek boruyu test edin.

Kontrol ayarı, ilk katmandan tam makaraya kadar olan değişikliklere uyum sağlamalıdır. Sürücüye ve mekaniğe bağlı olarak çap telafisi, kazanç ayarı veya filtreleme faydalı olabilir. Aşırı düzeltme borunun dalgalanmasına neden olabilir; aşırı filtreleme döngünün hareketsiz kalmasına neden olabilir. Uygun ayarlar makinenin tam yanıtından gelir.

Ultrasonik geri bildirim, uygun şekilde tasarlanmış bir dansçı, optik mesafe algılama veya uygun bir yük hücresi gerilim sisteminin yanı sıra seçeneklerden biridir. Belirli bir boru çapını tek bir sensör tipi için otomatik bir gereklilik olarak ele almak yerine, ölçüm ve kontrol düzenlemesi uygulamaya uygun olduğundan bunu seçin.

Referans: ifm ultrasonik sensör teknolojisi. Mesafe ölçümünü, kör bölgeleri ve hedefe bağlı algılama aralığını açıklar. Gerçek kurulum için seçilen sensörün verilerini kontrol edin.

7. Kesilme algılamayı ve frenlemeyi ayrı ayrı ele alın

Yukarı yöndeki bir kesici veya bir operatör boruyu kestiğinde, makara yavaşlarken kalan kuyruğun yönetilmesi gerekir. Sistemin güvenilir bir kesme veya boru kaybı sinyaline, uygun bir durdurma komutuna ve kuyruğu kontrol etmek için doğrulanmış bir yönteme ihtiyacı vardır. Bir döngü sensörü algılamaya katkıda bulunabilir, ancak mesafenin değişmesi tek başına her kesmenin algılanacağını kanıtlamaz.

Algılama süresi, kontrol cihazının işlemesi, sürücü tepkisi ve mekanik durma süresi ayrı miktarlardır. Hızlı bir elektrik komutu, yüklü bir makaranın aynı anda durması anlamına gelmez. Sürücü arızası veya eksik sensör sinyali de dahil olmak üzere, belirtilen maksimum hat hızı ve bobin yükünde tüm sırayı kontrol edin.

Dönme enerjisi E = ½Jω² olup sabit yavaşlama için yaklaşık atalet frenleme torku M = Jω/t'dir. 140 kg·m²'nin varsayılan toplam makara tarafı ataleti, 0.37 rad/s açısal hızı ve 0.5 s durma süresi için enerji 9.6 J civarındadır ve eylemsizlik torku 104 N·m civarındadır. Bu durakta ortalama enerji uzaklaştırımı yaklaşık 19 W'dir, ancak başlangıçtaki atalet frenleme gücü yaklaşık 38 W'dir. Bu nedenle düşük ortalama güç, yeterli bir tork değeri oluşturmaz.

Gerçek bir seçim aynı zamanda aynı mile bağlı motor ve dişli kutusu ataletini, kayıpları, harici yükleri, tekrarlanan durdurma görevini, sürücü akımını ve fren direncinin izin verilen direncini ve darbe enerjisini de içerir. Bu şekilde kullanılması halinde, bir tutma freninin dinamik durdurmaya uygun olması gerekir. Ekipman üreticisinin durdurma ve koruma tasarımını izleyin.

Referans: ABB ACS550 sürücü kılavuzu — direnç frenleme. Fren seçiminde en yüksek güç, termal davranış ve frenleme görevi dikkate alınır. Yukarıdaki sayısal örnek, bir bileşen spesifikasyonu değil, basitleştirilmiş bir mekanik hesaplamadır.

8. Dört düzenlemeyi karşılaştırın

Tablo, burada açıklanan temel düzenlemeleri karşılaştırmaktadır. Eklenen çap telafisi, farklı bir tahrik, özel bir fren veya daha gelişmiş bir kontrolör performanslarını değiştirebilir. Sensör tipi tek başına boru boyutu kapasitesini, maksimum hızı veya durdurma kapasitesini belirlemez.

9. Pratik bir seçim dizisi

Boru ve üretim gereksinimiyle başlayın. Hassas bir oluklu profil için, nazik sürekli hız düzeltmesini ve her kılavuz tarafından uygulanan kuvveti inceleyin. Daha sert bir katı duvarlı boru için, yerleşim planının geri bildirim için yeterli hareket sağlayıp sağlamadığını ve kılavuz yarıçaplarının uygun olup olmadığını belirleyin. Aynı kontrol prensibi farklı mekanizmalarla çok farklı şekilde çalışabilir.

Daha sonra boştan doluya bobin geometrisini ve beklenen ağırlığı tanımlayın. Bunlar gerekli hız aralığını belirler ve hızlanma ve durmayı etkiler. Basit bir tahrik, bir kombinasyon için yeterli olabilir ve daha yüksek hat hızında daha ağır bir makara için uygun olmayabilir.

Son olarak performansın nasıl sergileneceğine karar verin. Yararlı bir kabul denemesi başlatmayı, sabit çalışmayı, hat hızındaki değişiklikleri, çapraz geçişleri, tam bobini, kesme sırasını ve yeniden başlatmayı kapsar. Açtıktan sonra hem yara paketini hem de numuneyi inceleyin.

• Boru malzemesi, OD ve duvar kalınlığı veya SDR ile birlikte bir örnek veya profil çizimi sağlayın.
• Normal ve maksimum hat hızını, bobin ID, OD, genişliği, gerekli uzunluğu ve beklenen tam bobin ağırlığını belirtin.
• Boruyu kimin kestiğini, koylerin bu olayı nasıl aldığını veya algıladığını ve gerekli durdurma davranışını tanımlayın.
• Önerilen konfigürasyonda gerçek sensörü, geri bildirim mekanizmasını, tahriki, çapraz koordinasyonu ve frenleme ekipmanını isteyin.

10. Gerginlik kontrolünü bobin geometrisiyle eşleştirin

Bobin çekirdeği birinci katmanın bükülmesini belirler. Gereksiz eksenel çekme veya aşırı katman basıncının eklenmesi kullanımı daha zorlu hale getirebilirken, yetersiz kontrol gevşek veya çapraz dönüşlere neden olabilir. Uygun bir gerilim kontrol yöntemi, onaylanmış bir bobin çapını tamamlar; aşırı derecede küçük bir çekirdeği boruya uygun hale getiremez.

Bazı uygulamalar, bobin oluştukça, genellikle konik gerilim olarak adlandırılan gerilim hedefini azaltır. Yararlı miktar boruya, kangal yapısına ve taşıma gereksinimlerine bağlıdır. Tüm plastik borular için evrensel bir dış katman yüzdesi yoktur. Paketin iç katmanları ezmeden sabit kaldığından emin olun.

Çekirdek çapını, kılavuz temasını, sarım çekmesini, çapraz adımını ve kesme tepkisini birlikte gözden geçirin. En iyi düzenleme, operatörlerin tekrarlayabileceği ayarlarla, tüm çalışma aralığında kabul edilebilir bir boru ve yönetilebilir bir bobin üreten düzenlemedir.