复卷机压纸辊跳动优化

林异捷

（浙江华丰纸业科技有限公司，浙江安吉，313310）

某造纸企业复卷机主要完成以下作业：①分切大纸卷，把卷纸辊空出并提供给纸机卷纸用；②切除原纸毛边；③分切幅宽和直径均满足客户需求的小纸卷；④复卷满足其他工序的小纸卷，用于分切、覆膜、贴合等后段加工处理。

复卷机上纸卷质量的主要指标之一是均匀紧度，合适的紧度是保证纸卷在运输和储存过程中不发生裂口、断裂和变形的必要条件[1]。目前，某造纸企业的1台复卷机运行过程中频繁出现压纸辊跳动，导致纸卷紧度不均匀，同时纸卷端面出现冷拱，不合格纸卷照片如图1所示。

图1 不合格纸卷照片Fig.1 Photo of unqualified paper roll

1 分 析

由于复卷机压纸辊直接作用于卷纸，压纸辊产生的线压力对纸卷均匀紧度有较大影响[2-3]。对压纸辊进行受力分析，纸卷与前后底辊在垂直切线方向上的线压力如图2所示，线压力（q）计算方式如式(1)～式(5)所示。

图2 压纸辊受力分析Fig.2 Force analysis of platen

式中，G为2个底辊的总垂直负载；G1为纸卷重力（随卷径增大而增大）；P为压纸辊压力；R为卷径（复卷过程中增大）；r0为纸卷卷芯半径；b为纸卷宽度；ρ为纸卷密度。

因此，纸卷和任一个底辊之间的线压力计算见式(3)。

式中，q为纸卷与任一底辊之间的线压力（该压力应保持恒定）；Q为纸卷和任一底辊之间的作用力；α为纸卷和底辊中心连线与垂直线的夹角。

式中，a为两底辊中心距；r为底辊半径。

综上所述，线压力（q）的计算如式(5)所示。

因此，若要保证线压力（q）始终不变，则压纸辊压力（P）必须随卷径（R）变大而变小。复卷机运行时，R不断变大，纸卷与底辊的切点发生移动，纸卷和底辊中心连线与垂直线的夹角（α）变大，最终导致q变化[4-5]。为了防止在初卷时因卷纸太轻而打滑及在复卷后期因纸卷质量太大而卷得过紧，必须通过对压纸辊线压力进行控制，防止纸卷松紧度出现不均匀现象。图3为线压力控制系统框图。压纸辊压力由液压油缸提供，而油缸的输出力由电比例减压阀来控制。因此需要通过PLC改变电比例减压阀的信号来补偿上述R和α的影响，实现纸卷所受的线压力恒定。此外，由于卷纸一直受压纸辊下压力，若卷纸抬升的速度存在异常，也会导致压纸辊跳动。所以，可根据这2点进行优化措施。

图3 线压力控制系统框图Fig.3 Block diagram of line pressure control system

2 措施

（1）根据图4压纸辊液压原理图，进行如下调整。

图4 压纸辊液压原理图Fig.4 Hydraulic principle diagram of platen

①压纸辊主动下降：P口油经过4#减压阀、3#电磁阀，进入1#油缸大腔，小腔回油经过2#防爆阀、5#单向节流阀，6#换向阀得电后，回油返回到T口。

②压纸辊主动上升：P口油经过6#换向阀、5#单向节流阀，通过2#防爆阀进入1#油缸小腔，大腔回油经过3#电磁阀、4#减压阀，回油返回到T口。

③压纸辊随动上升：P口油经过8#电比例减压阀、7#电磁阀，通过2#防爆阀进入1#油缸小腔，大腔回油经过3#电磁阀、4#减压阀，回油返回到T口。

将压力表接在压纸辊油缸和防爆阀之间的测压点，复卷机运行过程中，压纸辊随着卷纸变大随动上升，发现油缸小腔压力波动大，排查电比例减压阀存在的问题。首先检查PLC输出到减压阀的控制电压，发现没有波动。再将减压阀拆下后更换新阀，重新调试后发现压力波动幅度减小，压纸辊跳动改善，但未彻底解决。

（2）根据图5卷纸升降液压原理图，进行如下调整。

图5 卷纸升降液压原理图Fig.5 Paper lifting hydraulic principle diagram

①卷纸上升：P口油经过6#减压阀，5#换向阀右位得电工作，油经过5#换向阀、4#液压锁、3#单向节流阀和2#防爆阀进入1#顶升油缸大腔，油缸小腔回油经过4#液压锁、5#换向阀，返回到T口，顶升油缸速度由进油节流调节。

②卷纸下降：P口油经过6#减压阀，5#换向阀左位得电工作，油经过5#换向阀、4#液压锁进入1#顶升油缸小腔，油缸大腔回油经过2#防爆阀、3#单向节流阀、4#液压锁、5#换向阀，返回到T口，顶升油缸速度由回油节流调节。

左、右油缸由1个换向阀控制，因此2个油缸不会存在不同步现象。发现在不带卷纸情况下，单动卷纸上升速度明显快于单动卷纸下降速度。因此，油缸举升过快导致压纸辊受力变化加快，从而引起跳动。手动微调上升节流阀后，确保单动卷纸上升和下降时的速度基本一致。重新调试后，发现压纸辊跳动改善明显，纸卷的紧度均匀，纸卷端面无冷拱。

3 结论

复卷机压纸辊跳动与多种因素有关，通过对压纸辊受力分析，结合电液控制系统原理，通过检查电比例减压阀的状况、手动微调上升节流阀，确保单动卷纸上升和下降时的速度基本一致，可有效解决因压纸辊跳动导致的卷纸紧度不均匀且端面冷拱问题，从而提高复卷机产品质量和生产效率。