復(fù)卷機(jī)壓紙輥跳動(dòng)優(yōu)化

林異捷

（浙江華豐紙業(yè)科技有限公司，浙江安吉，313310）

某造紙企業(yè)復(fù)卷機(jī)主要完成以下作業(yè)：①分切大紙卷，把卷紙輥空出并提供給紙機(jī)卷紙用；②切除原紙毛邊；③分切幅寬和直徑均滿足客戶需求的小紙卷；④復(fù)卷滿足其他工序的小紙卷，用于分切、覆膜、貼合等后段加工處理。

復(fù)卷機(jī)上紙卷質(zhì)量的主要指標(biāo)之一是均勻緊度，合適的緊度是保證紙卷在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中不發(fā)生裂口、斷裂和變形的必要條件[1]。目前，某造紙企業(yè)的1臺(tái)復(fù)卷機(jī)運(yùn)行過(guò)程中頻繁出現(xiàn)壓紙輥跳動(dòng)，導(dǎo)致紙卷緊度不均勻，同時(shí)紙卷端面出現(xiàn)冷拱，不合格紙卷照片如圖1所示。

圖1 不合格紙卷照片F(xiàn)ig.1 Photo of unqualified paper roll

1 分 析

由于復(fù)卷機(jī)壓紙輥直接作用于卷紙，壓紙輥產(chǎn)生的線壓力對(duì)紙卷均勻緊度有較大影響[2-3]。對(duì)壓紙輥進(jìn)行受力分析，紙卷與前后底輥在垂直切線方向上的線壓力如圖2所示，線壓力（q）計(jì)算方式如式(1)～式(5)所示。

圖2 壓紙輥受力分析Fig.2 Force analysis of platen

式中，G為2個(gè)底輥的總垂直負(fù)載；G1為紙卷重力（隨卷徑增大而增大）；P為壓紙輥壓力；R為卷徑（復(fù)卷過(guò)程中增大）；r0為紙卷卷芯半徑；b為紙卷寬度；ρ為紙卷密度。

因此，紙卷和任一個(gè)底輥之間的線壓力計(jì)算見(jiàn)式(3)。

式中，q為紙卷與任一底輥之間的線壓力（該壓力應(yīng)保持恒定）；Q為紙卷和任一底輥之間的作用力；α為紙卷和底輥中心連線與垂直線的夾角。

式中，a為兩底輥中心距；r為底輥半徑。

綜上所述，線壓力（q）的計(jì)算如式(5)所示。

因此，若要保證線壓力（q）始終不變，則壓紙輥壓力（P）必須隨卷徑（R）變大而變小。復(fù)卷機(jī)運(yùn)行時(shí)，R不斷變大，紙卷與底輥的切點(diǎn)發(fā)生移動(dòng)，紙卷和底輥中心連線與垂直線的夾角（α）變大，最終導(dǎo)致q變化[4-5]。為了防止在初卷時(shí)因卷紙?zhí)p而打滑及在復(fù)卷后期因紙卷質(zhì)量太大而卷得過(guò)緊，必須通過(guò)對(duì)壓紙輥線壓力進(jìn)行控制，防止紙卷松緊度出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象。圖3為線壓力控制系統(tǒng)框圖。壓紙輥壓力由液壓油缸提供，而油缸的輸出力由電比例減壓閥來(lái)控制。因此需要通過(guò)PLC改變電比例減壓閥的信號(hào)來(lái)補(bǔ)償上述R和α的影響，實(shí)現(xiàn)紙卷所受的線壓力恒定。此外，由于卷紙一直受壓紙輥下壓力，若卷紙?zhí)乃俣却嬖诋惓＃矔?huì)導(dǎo)致壓紙輥跳動(dòng)。所以，可根據(jù)這2點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化措施。

圖3 線壓力控制系統(tǒng)框圖Fig.3 Block diagram of line pressure control system

2 措施

（1）根據(jù)圖4壓紙輥液壓原理圖，進(jìn)行如下調(diào)整。

圖4 壓紙輥液壓原理圖Fig.4 Hydraulic principle diagram of platen

①壓紙輥主動(dòng)下降：P口油經(jīng)過(guò)4#減壓閥、3#電磁閥，進(jìn)入1#油缸大腔，小腔回油經(jīng)過(guò)2#防爆閥、5#單向節(jié)流閥，6#換向閥得電后，回油返回到T口。

②壓紙輥主動(dòng)上升：P口油經(jīng)過(guò)6#換向閥、5#單向節(jié)流閥，通過(guò)2#防爆閥進(jìn)入1#油缸小腔，大腔回油經(jīng)過(guò)3#電磁閥、4#減壓閥，回油返回到T口。

③壓紙輥隨動(dòng)上升：P口油經(jīng)過(guò)8#電比例減壓閥、7#電磁閥，通過(guò)2#防爆閥進(jìn)入1#油缸小腔，大腔回油經(jīng)過(guò)3#電磁閥、4#減壓閥，回油返回到T口。

將壓力表接在壓紙輥油缸和防爆閥之間的測(cè)壓點(diǎn)，復(fù)卷機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，壓紙輥隨著卷紙變大隨動(dòng)上升，發(fā)現(xiàn)油缸小腔壓力波動(dòng)大，排查電比例減壓閥存在的問(wèn)題。首先檢查PLC輸出到減壓閥的控制電壓，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有波動(dòng)。再將減壓閥拆下后更換新閥，重新調(diào)試后發(fā)現(xiàn)壓力波動(dòng)幅度減小，壓紙輥跳動(dòng)改善，但未徹底解決。

（2）根據(jù)圖5卷紙升降液壓原理圖，進(jìn)行如下調(diào)整。

圖5 卷紙升降液壓原理圖Fig.5 Paper lifting hydraulic principle diagram

①卷紙上升：P口油經(jīng)過(guò)6#減壓閥，5#換向閥右位得電工作，油經(jīng)過(guò)5#換向閥、4#液壓鎖、3#單向節(jié)流閥和2#防爆閥進(jìn)入1#頂升油缸大腔，油缸小腔回油經(jīng)過(guò)4#液壓鎖、5#換向閥，返回到T口，頂升油缸速度由進(jìn)油節(jié)流調(diào)節(jié)。

②卷紙下降：P口油經(jīng)過(guò)6#減壓閥，5#換向閥左位得電工作，油經(jīng)過(guò)5#換向閥、4#液壓鎖進(jìn)入1#頂升油缸小腔，油缸大腔回油經(jīng)過(guò)2#防爆閥、3#單向節(jié)流閥、4#液壓鎖、5#換向閥，返回到T口，頂升油缸速度由回油節(jié)流調(diào)節(jié)。

左、右油缸由1個(gè)換向閥控制，因此2個(gè)油缸不會(huì)存在不同步現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)在不帶卷紙情況下，單動(dòng)卷紙上升速度明顯快于單動(dòng)卷紙下降速度。因此，油缸舉升過(guò)快導(dǎo)致壓紙輥受力變化加快，從而引起跳動(dòng)。手動(dòng)微調(diào)上升節(jié)流閥后，確保單動(dòng)卷紙上升和下降時(shí)的速度基本一致。重新調(diào)試后，發(fā)現(xiàn)壓紙輥跳動(dòng)改善明顯，紙卷的緊度均勻，紙卷端面無(wú)冷拱。

3 結(jié)論

復(fù)卷機(jī)壓紙輥跳動(dòng)與多種因素有關(guān)，通過(guò)對(duì)壓紙輥受力分析，結(jié)合電液控制系統(tǒng)原理，通過(guò)檢查電比例減壓閥的狀況、手動(dòng)微調(diào)上升節(jié)流閥，確保單動(dòng)卷紙上升和下降時(shí)的速度基本一致，可有效解決因壓紙輥跳動(dòng)導(dǎo)致的卷紙緊度不均勻且端面冷拱問(wèn)題，從而提高復(fù)卷機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。