复卷机机械结构和控制工艺

复卷机机械结构和控制工艺 复卷机作为造纸行业的最后一道工序，是造纸机械中运行速度最快的机械设备，它的车速可以达到 15001800m/min 甚至车速可以最高达到 3000m/min 以上，复卷机在造纸行业起着不可忽略的重要作用，从抄纸机下来的纸卷必须经过复卷机的复卷才能得到我们所需要的成品纸卷，而成品纸卷的质量的好坏不但是有造纸机决定的，复卷机的作用也是特别重要。 复卷机的工作原理是：把从抄纸机上生产下来的大幅纸卷安装在复卷机的退纸架上，为了使纸幅保持一定的张力，必须在退纸架上安装制动装置，退纸架上安装有制动电机，如果在复卷过程出项断纸，制动装置也可以快速制动而减少纸张损失。纸幅通过引纸辊、导纸辊和复卷机纵切机构切成我们所需要的宽度，然后根据所需要的紧度和成品纸卷的直径大小而复卷成纸卷。复卷机的主要结构参数就是它能复卷的纸卷的宽度、复卷机能达到的最高车速、成品纸卷的质量、退纸辊的和卷纸的最大直径、切纸的方法。 复卷机的型式较多，根据需要在复卷机中还可以配备其他装置，成为联合机台。复卷机基本上可以分为下列五种：上引纸复卷机、下引纸复卷机、单辊复卷机、专用复卷机和薄纸复卷机。由于本课题研究对象主要针对下引纸复卷机，所以一下就对双底辊下引纸复卷机进行介绍和说明。 一、双引辊下引纸复卷机的概述下引纸复卷机的机械结构图如图 2-1 所示，从复卷机机械结构图可以看出，下引纸复卷机是从复卷机机台下面送入纸幅的，使纸幅绕过某一个支承辊然后卷上纸卷进行卷曲的，纸从退纸卷上下来，通过下方的引纸辊，然后纸幅通过固定位置的纵切机构，绕过前支承辊（按纸行方向数第二辊）或后支承辊，然后卷在卷纸轴上。在复卷过程中，纸幅通过退纸辊，使其形成的张力力图把纸卷拉向支承辊，通过张力的作用使逐渐增大的纸卷得以稳定，并可以使复卷机在高速卷取时能保证纸卷质量的。下引纸复卷机还可以通过变化的两个支承辊的传动转矩差，通过控制压纸辊和纸卷间的压力调节，这样可以对成品纸卷的进行压力控制，对纸卷质量可以做到很好的控制。从图中可以看出由于下引纸复卷机的纵切机构安装在固定的位置上，这样做可以避免在复卷过程中轴向窜动，而且对纸卷的分卷也起到易于控制的作用；而且这样的复卷机大部分的中东部件都不是悬空很高，都非常靠近地面，重心，比较低的，由于重心比较低，复卷机在高速运行中可以保持稳定，因此这种类型的复卷机应用的比较广泛，在国内大部分纸厂都是采用的下引纸复卷机，通过很多实践证明，这种复卷机也是性能最好的。并且它的车速可以达到 2500 米每分钟，幅宽也比较长，可以达到 10 米，能处理不同类型的纸种的复卷，从低定量到纸板都可以复卷。当然它也有自己的缺点，缺点就是由于比较靠近地面，所以操作人员不容易接近机器底部，引纸也比较困难，所以当机械设备安装好以后，都会在机台下面设置一地坑，这样做也是为了操作人员比较容易接近，比较高档的复卷采用自动引纸结构，也就不存在这样的问题了。图1 双底辊下引纸复卷机机械结构图二、 复卷机主要结构2.1 退纸部在复卷机系统中，我们把纸卷安装在退纸架上，为了保证纸幅的两侧的质边的宽度是一致的，我们在退纸卷的时候应该是移动的调味。但是在新式结构中的纸卷就可以和退纸架一起的移动，这样可以保证退纸架有较大的刚度。我们除了手动移动纸卷以外，我们还可以采用气动、光电装置和电动的办法来调节退纸架轴向移动，这样就可以使复卷机的切边比较狭窄，手动调节的情况就不能达到这样的要求。我们在退纸卷的卷纸轴上安装有联轴器，当在工作的时候我们可以通过气动装置来实现制动器和电机的连接。我们可以得知，在现在高速复卷机起动的时候，从零升速到2000m/min 的需要用的加速时间是在 5060s 内就可以完成，而制动的时候需要的减速时间为 40s 或者甚至更短，因此在复卷机上的退纸制动器我们得考虑最大的直径和最高车速的时候的制动要求，从而来减少断纸的纸的损耗，要不然会造成很大程度的浪费。在退纸卷的制动器的选择上，我们经常选用的有起动刹车器、磁粉刹车器和机械抱闸的刹车装置等等。我们在通常情况上，选用的是制动电动机和其他的刹车装置的结合使用，在我们引纸的时候通过直流电机起动的纸卷，进入加速和工作状态后可以通过直流电机的制动运行来控制，进行纸幅的张力控制，在紧急停车的时候，我们就可以利用直流电机和其他的刹车装置一起作用可以使纸卷以最快的速度停下来。2.2 纵切部在复卷机的机械系统中，纵切机构是复卷机中非常重要的一个部分，为了保证平直而且光滑的切边，对成品纸卷的质量控制其非常重要的作用，可以保证分卷容易而且可以保证印刷的时候减少起毛现象。纵切机构我们应该尽可以的安装在靠近纸卷的地方，这样可以在切开的纸幅不会再卷曲的过程产生比必要的横向的移动。高速复卷的纸变输送系统在应用中也是非常的关键的，老式的复卷机主要是靠人工来处理的，随着复卷机的车速的增加，人工已经无法处理了，这个时候高速复卷机的纸边输送就采用以下两种方式了：风机直抽式和文丘里吸送式。风机的直抽式主要使用的是离心风机，把风机放在楼面下，风机的进口和放置的纵切边的附近的风管相互连接，风机的叶片上也带风刀片，当纸边被吸入风机的时候就会被刀片打碎然后送相水里碎浆机，但是由于纸边的必须经过风机内部，所以这种方式的纸边输送的刀的磨损很严重，需要经常换刀片。文丘里吸送使也是采用的高压离心风机，但是纸边不会经过风机，直接把纵切边刀的风管接到文丘里管道内，风机会在文丘里的处产生负压力，然后将纸边洗过文丘里管内然后送给水里碎浆机，这个时候输送的纸边为连续的，这种方式的缺点就是当复卷机的车速比较高的时候，选用的风机功率大，会增加运行成本，增加损耗。 2.3 卷纸部 1、舒展装置 复卷机的舒展装置是为了使纸幅在纵切后保持切缝而设定的，在一些纸种的纵切刀的前面也是使用舒展器的，主要作用就是为了消除纸幅的纹路和松弛，主要就可以保持纵切的良好运行。我们现在经常用的舒展器有以下三种：D 形的舒展、弧形辊和 Z 型双杆舒展器等等。 2、支承辊 支承辊主要是用来支撑纸卷的，它是由控制铸铁辊或者一般的管辊构成的。辊体主要是铸铁管和钢管，它的直径按复卷机幅宽通常在 400700mm 或以上。支承辊的两辊之间的中心距比辊径应该大于，只有在这样的距离中，纸卷芯在支承辊上菜开始卷曲时不至于卡在辊的中间。 在复卷机高速运行的时候，为了在高速运行时无振动，支承辊的设计必须在支撑纸卷的时候扰动最小，辐径是复卷机车速和幅宽的函数表达式，主要由容许的临界速度和绕度来决定的，因为这个时候直径的支承辊要比小直径的支承辊较少的产生纸卷硬度的缺陷的机会。在卷取涂布纸或者很薄的纸的时候，我们应该考虑使用较大直径的支承辊，在幅宽不大的复卷机上，我们普遍采用 600mm 辊径。3、卸卷器现在随着复卷机的车速的大幅度提高，大多数的复卷机都开始装有卸卷器，它的作用是把卷好的纸卷从支承辊间推下，把它卸到地面上，它有很多形式，最普遍的就是卸卷台和卸卷摆架，它的控制主要靠气压或者液压。卸卷器的选贼可以根据操作人数，卷芯的尺寸和质量来选择。国外先进的复卷机可以将芯轴和芯轴的定位及其纸的切断等操作全部实行自动化控制，可以节省辅助的操作时间，提高生产效率。4、传动机构复卷机的引纸车速一般是 1540m/min 左右，在引纸的车速从低升高的过程中，我们要求车速要等加速的上升，这样就可以避免因为张力的波动而造成纸卷的松紧不一致。在断头或者停机的要求均匀的加速。在加速过程中，其平均加速度通常为 0.230.37m/s，加速时间常为 5060s，而在制动过程中，减速度为 0.420.75m/s，制动时间为 40s。为了满足复卷机的变速要求，大部分复卷机会选用直流电动机传动，在以前的复卷机系统中，一般是一个直流电机控制着两个支承辊，而在现在的复卷机中，经过发展和研究，都是开始有两个电机控制各自单独的支承辊了，这样可以控制两个辊的速度差，有利于卷取合适紧度的纸卷。2.4 压力机构1、压纸辊首先，在复卷机系统中，压纸辊对纸卷的紧度控制有重大影响。其中，压力调整机构起到了保持纸卷以及支承辊压区压力恒定的作用，主要目的是防止在刚开始工作时的纸卷打滑或复卷后期卷取太紧。纸卷打滑是因为纸卷太轻，卷取太紧是由于到复卷到后期压力太大，在现代复卷机系统中，压纸辊都是自动控制的，这样就可以对纸幅施加额外的作用力。2、液压（气压）悬称机构一般情况下，可以调节的压力的执行机构，都是使用液压式的悬秤机构，我们在系统中安装一个附着在压纸辊上的电位器来显示成品纸卷直径的大小，通过电位器发出的信号传给压力的程序控制单元，来计算压力的大小，这样就可以改变悬秤内的油压，从而就达到了对压纸辊的压力控制。三、复卷机控制性能指标复卷机作为造纸工艺中的最后一道工艺，复卷机的性能决定着成品纸卷的质量优劣，一台完善的复卷机必须具备以下几种性能：1、压纸辊压力的调整机构随着复卷机不断地进行复卷卷取，成品纸卷的直径逐渐增大，同时成品纸卷的重量也在慢慢增加，因而成品纸卷与前后底辊的接触点也在发生变化。于是可以得出这样一个结论： 如果使压纸辊的压力保持恒定不变化的话，并不能保证成品纸卷和前后底辊的接触点之间的压力恒定，接触点的变化导致了他们之间产生的压力也相应地发生变化。所以，如果我们希望纸卷达到最好的形态的话，就必须通过调节压纸辊施加的压力用来补偿上面两个因素的影响，只有这样才能保证前后底辊和成品纸卷之间的压力不变化。2、支承辊转矩程序控制在成品纸卷的复卷过程中，为了获得质量优质的成品纸卷中，速度控制或者支承辊的转矩应该满足一定的条件，如果使用速度控制，支承辊之间的速度幅度应该小于 0.2%,随着纸卷的直径逐渐增大，两支承辊的速度必须接近，只有这样才能复卷出来优质的成品纸卷，但是有些速查系统考虑不到这个设计方案。3、张力调整机构一般认为纸幅张力控制是影响纸卷紧度的重要因素之一，在复卷过程中要展平纸幅起最重要作用的是纸幅张力，同时纸幅张力必须保持稳定，才可以避免纸幅的横向移动从而使卷出来的成品纸卷达到要求。然而纸幅张力仅仅在成品纸卷起卷的时候才有影响，由于我们采用的是双底辊下引纸复卷机，纸幅必须经过后底辊才能卷绕在纸卷上，这样后底辊会隔离掉大部分的张力，只有很小的小部分张力才可以传到成品纸卷上，这就意味着如果有张力来控制纸卷的硬度的话，如果纸卷硬度发生很小的变化，张力就会发生很大的变化。影响纸卷硬度的关键因素是压纸辊压力和前后底辊的转矩差，纸幅张力大小对纸卷硬度的影响并不是很大，因为它不是关键因素。4、电力驱动的“挠性”起动及适当的速度程序控制复卷机的起动当然是越平稳越好，这样就可以避免纸幅不承受张力的冲击，也可以减少断头，改善纸卷的复卷质量。为了达到这样的要求，我们往往在调速系统的转速电流双闭环钱加入给定的积分器，这样有利于复卷机的启动，通过分析我们可以得知，如果要系统启动的更加平稳，给定积分器的时间常数越大越好，因此给定积分器的积分时间常数可以在较大的范围内调节来适应加工工艺的要求。从以上的