CN117612653B - 干法电极自立膜纤维化的区域定位方法及其区域调整装置 - Google Patents

干法电极自立膜纤维化的区域定位方法及其区域调整装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及干法电极自立膜纤维化的区域定位方法及其区域调整装置。该干法电极自立膜纤维化的区域定位方法，该方法包括以下步骤，获得料带初始厚度数据以及料带出料厚度数据；获得压辊的径长数据；获得料带移动速度数据以及料带的材料数据，获得进料区数据；基于进料区数据获得压实区数据与反弹区数据；该干法电极自立膜纤维化的区域定位方法及其区域调整装置，本发明将料膜的制备过程分为进料区（变形区以及作用区）、压实区与反弹区，基于各区域的划分与确定，便于在设计之初平衡设备大小、强度、材料、产品质量等条件，给出更为精确的预估数据，以提高设备的设计效率以及后期调机的方向指导。

Description

干法电极自立膜纤维化的区域定位方法及其区域调整装置
技术领域
本发明属于干法电极制备技术领域，具体涉及干法电极自立膜纤维化的区域定位方法及其区域调整装置。
背景技术
在干法电极自立膜的制备过程中，往往需要设计相应的压辊结构对其进行挤压处理；现有的压辊结构在进行设计时，多数情况下仅考虑料模压覆后的回弹情况，基于最终产品需求厚度来进行设计压辊结构中两压辊之间的距离，往往会忽略设备的大小、来料的材质情况、产品的质量情况等其他因素，因此设计的压辊结构需要多次调整，为了提高实际的设计效率，降低调整次数，特此提出一种干法电极自立膜纤维化的区域定位方法及其区域调整装置。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的干法电极自立膜纤维化的区域定位方法及其区域调整装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明第一方面提供给了一种干法电极自立膜纤维化的区域定位方法，该方法包括以下步骤，
获得料带初始厚度数据以及料带出料厚度数据；
获得压辊的径长数据；
获得料带移动速度数据以及料带的材料数据，获得进料区数据；
基于进料区数据获得压实区数据与反弹区数据。
作为本发明的进一步优化方案，所述进料区数据包括变形区数据与作用区数据；
基于料带初始厚度数据、料带出料厚度数据以及压辊的径长数据，获得进料区起始点数据，即变形区起始点数据；
获得料带移动速度数据以及料带的材料数据，获得变形区终止点数据，即作用区起始点数据；
基于变形区的终止点数据、料带初始厚度数据以及料带的材料数据，获得进料区终止点数据，即作用区终止点数据；
基于进料区终止点数据，获得压实区数据。
作为本发明的进一步优化方案，基于压辊的位置数据构建坐标系，所述压辊之间中心为原点，获得压辊的辊心坐标为O1（0，R+t3）；所述进料区的起始点坐标为A1(XA1,YA1)，所述XA1为Rsinθ+[0.5t1-（R+t3-Rcosθ）]cotθ，所述YA1为0.5t1；其中，t1为料带初始厚度数据，t3为料带出料厚度数据中的极限压缩量数据，θ为X轴与压轴钢带之间的夹角。
作为本发明的进一步优化方案，所述变形区终止点坐标为D1（XD1，YD1），所述XD1为Rsinθ+[0.5t1-（R+t3-Rcosθ）]cotθ-fcotθcosθ/k，所述YD1为0.5t1-fcosθ/k；其中，k为材料的弹性系数，f为材料压力强度。
作为本发明的进一步优化方案，所述进料区终止点坐标D2(XD2，YD2)，所述XD2为Rsinθ+[0.5t1 （R+t3/>Rcosθ）]cotθ/>fcosθcotθ/k/>cosθcotθρH）/ρ，所述YD2为0.5t1/>fcosθ/k/>cosθ/>ρH）/ρ；其中，ρ为材料密度，V0为进料区初始点钢带速度，μ为摩擦系数，H=f/k。
作为本发明的进一步优化方案，所述压实区的长度数据为D2至原点之间的距离数据。
作为本发明的进一步优化方案，所述反弹区的位置位于X轴的负方向。
作为本发明的进一步优化方案，获得料带故障情况数据，基于料带的故障情况数据调整所述进料区数据、压实区数据、反弹区数据。
本发明第二方面提供了一种干法电极自立膜纤维化的区域调整装置，应用上述干法电极自立膜纤维化的区域定位方法，该装置还包括，至少包括两组间隙调整轮，两组间隙调整轮的进料侧均设置有至少一组咬合角调整轮，所述间隙调整轮与咬合角调整轮连接有钢带，所述钢带连接带动间隙调整轮与咬合角调整轮同步移动；基于料带出料特点，调整所述区域调整装置。
本发明的有益效果在于：本发明将料膜的制备过程分为进料区（变形区以及作用区）、压实区与反弹区，基于各区域的划分与确定，便于在设计之初平衡设备大小、强度、材料、产品质量等条件，给出更为精确的预估数据，以提高设备的设计效率以及后期调机的方向指导。
附图说明
图1是本发明的一种干法电极自立膜纤维化的区域定位方法及其区域调整装置的方法流程示意图；
图2是本发明的一种干法电极自立膜纤维化的区域定位方法及其区域调整装置中的坐标系示意图；
图3是本发明的一种干法电极自立膜纤维化的区域调整装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
参考图1所示的一种干法电极自立膜纤维化的区域定位方法及其区域调整装置的方法流程示意图，该方法包括以下步骤，
步骤S102，获得料带初始厚度数据以及料带出料厚度数据；
步骤S104，获得压辊的径长数据；
步骤S106，获得料带移动速度数据以及料带的材料数据，获得进料区数据；
步骤S108，基于进料区数据获得压实区数据与反弹区数据。
所述进料区数据包括变形区数据与作用区数据；
基于料带初始厚度数据、料带出料厚度数据以及压辊的径长数据，获得进料区起始点数据，即变形区起始点数据；
获得料带移动速度数据以及料带的材料数据，获得变形区终止点数据，即作用区起始点数据；
基于变形区的终止点数据、料带初始厚度数据以及料带的材料数据，获得进料区终止点数据，即作用区终止点数据；
基于进料区终止点数据，获得压实区数据。
参考图2所示的一种干法电极自立膜纤维化的区域定位方法及其区域调整装置中的坐标系示意图，在本实施例中，压辊即为间隙调整轮，具体的，基于压辊的位置数据构建坐标系，设立X轴与Y轴，其中X轴为产品外形的中心线，Y轴与X轴垂直，同时通过整个压延机构的最小间隙处即两组压辊之间，将压辊之间的中心设为原点，获得压辊的辊心坐标为O1（0，R+t3）；所述进料区的起始点坐标为A1(XA1,YA1)，所述XA1为Rsinθ+[0.5t1-（R+t3-Rcosθ）]cotθ，所述YA1为0.5t1；其中，t1为料带初始厚度数据，t3为料带出料厚度数据中的极限压缩量数据，θ为X轴与压轴钢带之间的夹角。
具体的，对于A1（XA1,YA1）点，先确定一个切点B1（XB1,YB1），位于钢带在压辊上的切点，并靠近A1点，B1点位于圆周上，其坐标则为（Rsinθ，R+T3-Rcosθ）。A1点的Y轴坐标为0.5t1，其X轴的坐标通过与B1点的几何关系可算出XA1=XB1+（YA1-YB1）cotθ=Rsinθ+[0.5t1-（R+t3-Rcosθ）]cotθ。
进一步的，所述变形区终止点坐标为D1（XD1，YD1），所述XD1为Rsinθ+[0.5t1-（R+t3-Rcosθ）]cotθ-fcotθcosθ/k，所述YD1为0.5t1-fcosθ/k；其中，k为材料的弹性系数，f为材料压力强度。
具体说明的是，对于来料，速度为V0，与钢带接触后，即是进料区，速度变向为沿钢带方向，大小为V0cosθ，此后会经历一个加速过程，第一个阶段，材料开始变形，且为弹性变形，随着位移的增加，作用力越来越大，同时，受钢带作用的来料深度h也会相应的增加，由于不同深度材料的反作用力与深度为线性关系，最表层为f，作用范围的最底层为0，根据作用力与反作用力相等，则有f*Z=（f+0）h/2；
所以h=2Z；
a=F/m=μFN/ρV=μfZS/ρhS=μf/2ρ，a为加速度；
在此区域中，材料处于弹性变形范围以内，并没有被破坏，为一个整体结构。其中k为材料的弹性系数，f为材料压力强度，Z为实时变形量，ρ为来料密度，S为取样分析受力面积。我们可以看到，此阶段的加速度为一个恒定值，此区域的极限位在钢带的压强等于产品的压力强度kH=f，可得H=f/k，此时，|A1D1|=Hcotθ=fcotθ/k，由此可以求得D1的坐标：
XD1=XA1-|A1D1|cosθ=Rsinθ+[0.5t1-（R+t3-Rcosθ）]cotθ-fcotθcosθ/k；
YD1=YA1-|A1D1|sinθ=0.5t1-fcosθ/k；
此阶段所需时间为：
V0cosθ*T+0.5aT2=fcotθ/k，所以；
VD1=V0cosθ+aT=；
随后，随着作用力超过了压力强度，材料开始进行相对运动、填充孔隙、晶体重新排布等情况，尤其在钢带接触面，作用力最强，现象也最明显。此阶段，作用力恒定不变，受挤压区域通过重新的排布，密度增大，如此造成加速度不断的减小的加速运动。重新排布的区域因为结构变化，未形成稳定连接，因此不能提供支撑，所以作用区域性能不变。同时重新排布区域的质量随压缩量不断增加，取一单位区域，可得：
at=μFN/（m0+mt）=μfBL/（ρBLH+ρBLXtanθ）=μf/（ρH+ρtanθ*X）；
其中，此处的m为两部分，m0为恒定不变的部分，mt是随位置变化的部分；B、L为取样区域的宽度与长度；此取样区域指的是有限元方式随意取的一个小单元；
同时可知，at=dv/dt=（dv/dx）*（dx/dt）=v（dv/dx）=0.5d（V2）/dx；
即0.5d（V2）/dx=μf/（ρtanθ*X+ρH），等式两边积分；
0.5V2=（μf*ln|ρtanθ*X+ρH|）/ρtanθ+C；
在D1点的时候，可得X=0,VD1=V+aT=；
因此，0.5（V0cosθ）2+af*cotθ/k=μf*ln（ρH）/ρtanθ+C；
C=0.5（V0cosθ）2+μf*cotθ（f-2k*lnρH）/2kρ；
最终可得，V2=（μf*ln|ρtanθ*X+ρH|）/ρtanθ+（V0cosθ）2+μfcotθ（f-2k*lnρH）/kρ；
对于进料区与压实区的特点可知，在两区相交的位置，速度V=V0；
V0 2=（μf*ln|ρtanθX+ρH|）/ρtanθ+（V0cosθ）2+μfcotθ（f-2klnρH）/kρ；
因此，ln（Xρtanθ+ρH）=[kρV02（1-cos2θ）tanθ+2μfk*lnρH-μf2]/μfk；
求解可得，X=cotθρH）/ρ；
此时，此刻X的值为|D1D2|之间距离，根据几何关系可得：
XD2=XD1 |D1D2|cosθ=Rsinθ+[0.5t1/>（R+t3/>Rcosθ）]cotθ/>fcosθcotθ/k/>cosθcotθ/>ρH）/ρ
YD2=YD1 |D1D2|sinθ=0.5t1/>fcosθ/k/>cosθρH）/ρ；
即最终，所述进料区终止点坐标D2(XD2，YD2)，所述XD2为Rsinθ+[0.5t1 （R+t3/>Rcosθ）]cotθ/>fcosθcotθ/k/>cosθcotθ/>ρH）/ρ，所述YD2为0.5t1/>fcosθ/k/>cosθ/>ρH）/ρ；其中，ρ为材料密度，V0为进料区初始点钢带速度，μ为摩擦系数，H=f/k。
所述压实区的长度数据为D2至原点之间的距离数据。
所述反弹区的位置位于X轴的负方向。
在本实施例中，将料膜的制备过程分为进料区（变形区以及作用区）、压实区与反弹区，可根据来料的性能及最终产品的需求，进行设计验证，能尽量模拟最终产品，达到实际需求。
参考图2或图3所示的装置结构，本实施例中还提供了一种干法电极自立膜纤维化的区域调整装置，应用上述干法电极自立膜纤维化的区域定位方法，该装置还包括，至少包括两组间隙调整轮，两组间隙调整轮的进料侧均设置有至少一组咬合角调整轮，所述间隙调整轮与咬合角调整轮连接有钢带，所述钢带连接带动间隙调整轮与咬合角调整轮同步移动；基于料带出料特点，调整所述区域调整装置。
需要说明的是，该干法电极自立膜纤维化的区域定位方法及其区域调整装置，在钢带辊压干法电极膜片的时候，从辊压工艺来说，进料区越长越好，压实区越短越好，如此来根据所求出的结果，来进行设备的初期尺寸估算，同时，辊轮大小影响辊轮的强度，所以，在设计初期，平衡设备大小，强度，材料，产品质量等条件的时候，能够给出一个相对准确的数据，来进行多方面的考虑，填补设计方案的漏洞，较为方便实用。
进一步说明的是，在该设备的设计初期，需要对零部件的大小进行数据确认，与力学理论等结合，确定零件大小满足各理论需求；
在本实施例中，故障情况数据说明具体如下：
在生产阶段中，客户不同产品的生产，需要调节大辊间距，小辊间距，当进出料厚度相差过大，需要调大角度，保证顺利进料；
微观检查纤维化不均匀的时候，需要调小角度，加长进料区的范围，加长进料区时间；
当因为料带因为自重出现断带的时候，需要调小下滚轮组件的夹角，促进其支撑料带的作用，上滚轮组件视情况而定；
出料有撕裂状的破损时，调整两滚轮的转速，这是因为不同步引起的；
当出现摩擦力过大，引起料带断带时，可以适当增加夹角。
本装置可以基于上述料带情景，从而调整间隙调整轮的位置情况；而对于本申请公开的干法电极自立膜纤维化的区域定位方法来说，进一步的方案，即获得料带的故障情况数据，调整所述各区域。
进一步的，故障情况数据可以有各种传感器检测来进行获得，如可以通过厚度测量传感器获得料带厚度，通过图像传感器采集的图像信息来获得料带的破损、断裂情况等等，也可以通过检测人员的检测结果以输入的方式来使系统获得，该部分为现有手段很容易实现以及得到的，在此不再累述。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种干法电极自立膜纤维化的区域定位方法，其特征在于，
该方法包括以下步骤，
获得料带初始厚度数据以及料带出料厚度数据；
获得压辊的径长数据；
获得料带移动速度数据以及料带的材料数据，获得进料区数据；
基于进料区数据获得压实区数据与反弹区数据；
所述进料区数据包括变形区数据与作用区数据；
基于料带初始厚度数据、料带出料厚度数据以及压辊的径长数据，获得进料区起始点数据，即变形区起始点数据；
获得料带移动速度数据以及料带的材料数据，获得变形区终止点数据，即作用区起始点数据；
基于变形区的终止点数据、料带初始厚度数据以及料带的材料数据，获得进料区终止点数据，即作用区终止点数据；
基于进料区终止点数据，获得压实区数据；
基于压辊的位置数据构建坐标系，所述压辊之间中心为原点，获得压辊的辊心坐标为O1(0，R+t3)；所述进料区的起始点坐标为A1(XA1,YA1)，所述XA1为Rsinθ+[0.5t1-(R+t3-Rcosθ)]cotθ，所述YA1为0.5t1；其中，t1为料带初始厚度数据，t3为料带出料厚度数据中的极限压缩量数据，θ为X轴与压轴钢带之间的夹角，R为压辊的半径；
所述变形区终止点坐标为D1(XD1，YD1)，所述XD1为Rsinθ+[0.5t1-(R+t3-Rcosθ)]cotθ-fcotθcosθ/k，所述YD1为0.5t1-fcosθ/k；其中，k为材料的弹性系数，f为材料压力强度；
所述进料区终止点坐标为D2(XD2，YD2)，所述XD2为 所述YD2为 其中，ρ为材料密度，V0为进料区初始点钢带速度，μ为摩擦系数，H＝f/k。
2.根据权利要求1所述的一种干法电极自立膜纤维化的区域定位方法，其特征在于：所述压实区的长度数据为进料区终止点坐标D2至原点之间的距离数据。
3.根据权利要求2所述的一种干法电极自立膜纤维化的区域定位方法，其特征在于：所述反弹区的位置位于X轴的负方向。
4.根据权利要求1所述的一种干法电极自立膜纤维化的区域定位方法，其特征在于：获得料带故障情况数据，基于料带的故障情况数据调整所述进料区数据、压实区数据和反弹区数据。
5.一种干法电极自立膜纤维化的区域调整装置，其特征在于，应用如权利要求1-4任一项所述的干法电极自立膜纤维化的区域定位方法，该装置还包括，至少包括两组间隙调整轮，两组间隙调整轮的进料侧均设置有至少一组咬合角调整轮，所述间隙调整轮与咬合角调整轮连接有钢带，所述钢带连接带动间隙调整轮与咬合角调整轮同步移动；基于料带出料特点，调整所述区域调整装置。
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