復卷機壓紙輥跳動優化

林異捷

（浙江華豐紙業科技有限公司，浙江安吉，313310）

某造紙企業復卷機主要完成以下作業：①分切大紙卷，把卷紙輥空出并提供給紙機卷紙用；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。

復卷機上紙卷質量的主要指標之一是均勻緊度，合適的緊度是保證紙卷在運輸和儲存過程中不發生裂口、斷裂和變形的必要條件[1]。目前，某造紙企業的1臺復卷機運行過程中頻繁出現壓紙輥跳動，導致紙卷緊度不均勻，同時紙卷端面出現冷拱，不合格紙卷照片如圖1所示。

圖1 不合格紙卷照片Fig.1 Photo of unqualified paper roll

1 分 析

由于復卷機壓紙輥直接作用于卷紙，壓紙輥產生的線壓力對紙卷均勻緊度有較大影響[2-3]。對壓紙輥進行受力分析，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個底輥的總垂直負載；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（復卷過程中增大）；r0為紙卷卷芯半徑；b為紙卷寬度；ρ為紙卷密度。

因此，紙卷和任一個底輥之間的線壓力計算見式(3)。

式中，q為紙卷與任一底輥之間的線壓力（該壓力應保持恒定）；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。復卷機運行時，R不斷變大，紙卷與底輥的切點發生移動，紙卷和底輥中心連線與垂直線的夾角（α）變大，最終導致q變化[4-5]。為了防止在初卷時因卷紙太輕而打滑及在復卷后期因紙卷質量太大而卷得過緊，必須通過對壓紙輥線壓力進行控制，防止紙卷松緊度出現不均勻現象。圖3為線壓力控制系統框圖。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控制。因此需要通過PLC改變電比例減壓閥的信號來補償上述R和α的影響，實現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，若卷紙抬升的速度存在異常，也會導致壓紙輥跳動。所以，可根據這2點進行優化措施。

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

2 措施

（1）根據圖4壓紙輥液壓原理圖，進行如下調整。

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

①壓紙輥主動下降：P口油經過4#減壓閥、3#電磁閥，進入1#油缸大腔，小腔回油經過2#防爆閥、5#單向節流閥，6#換向閥得電后，回油返回到T口。

②壓紙輥主動上升：P口油經過6#換向閥、5#單向節流閥，通過2#防爆閥進入1#油缸小腔，大腔回油經過3#電磁閥、4#減壓閥，回油返回到T口。

③壓紙輥隨動上升：P口油經過8#電比例減壓閥、7#電磁閥，通過2#防爆閥進入1#油缸小腔，大腔回油經過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壓點，復卷機運行過程中，壓紙輥隨著卷紙變大隨動上升，發現油缸小腔壓力波動大，排查電比例減壓閥存在的問題。首先檢查PLC輸出到減壓閥的控制電壓，發現沒有波動。再將減壓閥拆下后更換新閥，重新調試后發現壓力波動幅度減小，壓紙輥跳動改善，但未徹底解決。

（2）根據圖5卷紙升降液壓原理圖，進行如下調整。

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

①卷紙上升：P口油經過6#減壓閥，5#換向閥右位得電工作，油經過5#換向閥、4#液壓鎖、3#單向節流閥和2#防爆閥進入1#頂升油缸大腔，油缸小腔回油經過4#液壓鎖、5#換向閥，返回到T口，頂升油缸速度由進油節流調節。

②卷紙下降：P口油經過6#減壓閥，5#換向閥左位得電工作，油經過5#換向閥、4#液壓鎖進入1#頂升油缸小腔，油缸大腔回油經過2#防爆閥、3#單向節流閥、4#液壓鎖、5#換向閥，返回到T口，頂升油缸速度由回油節流調節。

左、右油缸由1個換向閥控制，因此2個油缸不會存在不同步現象。發現在不帶卷紙情況下，單動卷紙上升速度明顯快于單動卷紙下降速度。因此，油缸舉升過快導致壓紙輥受力變化加快，從而引起跳動。手動微調上升節流閥后，確保單動卷紙上升和下降時的速度基本一致。重新調試后，發現壓紙輥跳動改善明顯，紙卷的緊度均勻，紙卷端面無冷拱。

3 結論

復卷機壓紙輥跳動與多種因素有關，通過對壓紙輥受力分析，結合電液控制系統原理，通過檢查電比例減壓閥的狀況、手動微調上升節流閥，確保單動卷紙上升和下降時的速度基本一致，可有效解決因壓紙輥跳動導致的卷紙緊度不均勻且端面冷拱問題，從而提高復卷機產品質量和生產效率。