现代化复卷机的结构原理和工艺控制

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1、现代化复卷机的结构原理和工艺控制延边石岘白麓纸业股份有限公司李淑杰摘要：本文详细介绍石纸 10#纸机Win drum型复卷机的结构原理和工艺控制。关键词：复卷机结构组成操作原理工艺控制一、引言延边石岘白簏纸业股份有限公司于2002年9月建成投产了从芬兰 Mesto公司引进的18万吨彩色胶印新闻纸机，简称10#纸机。它是目前世界上最先进的新闻纸机之一。10#机的设计车速为1600m/min，实际运行车速最高达 1580m/min。该纸机投产后，产品供不应求， 成为我公司最主要的效益来源。为了满足高速运行的纸机，10#机同时配备了美卓公司生产的Win drum型复卷机。Win drum型复卷机大体

2、可分为退纸区、纵切区、卷纸区、卸纸区，设计车速2500m/min。实践证明Win drum复卷机的运行速度和 10#纸机运行速度相匹配， 并且其优良的复卷质量可以 很好地满足现代高速印刷机的要求。下面介绍Win drum型复卷机的结构组成与操作原理，以及进行的工艺控制，确保复卷出质量优良的纸卷。二、Win drum型复卷机的结构组成及操作原理1、退纸区1.1、退纸架退纸部分有两个退纸架，安装在基础板的基座上，退纸架用于支持母卷。退纸架上有退 纸锁定杆，是液压控的有三个控制位置，除了锁定和放开位置还有一个接收位置。母卷由锁定杆锁定在正确的位置， 然后通过齿轮联联轴器连接到位于传动侧的传动电机上。

3、锁定杆还可以减轻母卷吊运时对退纸架产生的冲击力。锁定杆的基座安装在有导轨的轴承上，基座可横向移动，横向液压缸可以将母卷横向移动土50mm操作侧退纸架也有导轨，在它上面的基座可斜向移动，斜向液压缸可以将母卷的操作端斜向移动土10mm在退支架的传动侧有一个连接在联轴器上的吊钩停止架，当联轴器合上时可防止卷取辊的吊起。退纸部分还有一个止停液压制动器。1.2、 退纸的机械传动（如图1所示）退纸部分的驱动包括一个制动器和机械驱动设备。机械驱动部件是减速机，母辊通过齿轮联轴器连接到传动电机上。传动电机带动母辊转动，并且在运行期间保持纸幅张力。!(6 )1- 盘闸2- 传动轴3- 齿轮箱4- 传动侧退纸架5

4、- 吊勾止动挡板 CO6- 母卷图1退纸的机械传动结构示意图7- 操作侧退纸架8- 纸轴联轴器1.3、测量母卷直径在退纸架与地面之间的支架上固定着一个测量直径的传感器。当母卷吊到退纸架上，锁定杆锁定母卷后，该传感器可以自动地测量并记录母卷的直径。2、纵切区纸页由引纸设备通过复卷机，纸页在纵切部分被纵向切成要求宽度的分纸页。边缘部分通过切边刀从纸页上切下。纸页在由导辊支承纵切部分上移动。在切刀前的辊伸展开纸页以使它均匀地进入纵切部分。在纵切部分的舒展辊保证切开的分纸页彼此分开。纵切区由导纸辊、张力测量辊、纵切装置、舒展装置、切边槽等设备组成。2.1、导纸辊导纸辊是借助于纸幅与辊面的摩擦力自由转动

5、的，将纸幅从退纸区引导至纵切区， 同时也有舒展纸幅的作用。导纸辊是由分辊组成，这些分辊侧面对侧面地安装在钢梁上，组成连续的导辊。每个分导辊安装在分开的轴承座上，可以分别拆下来维修。2.2、张力测量辊纸页张力由张力测量辊来测量的，张力测量辊由若干段辊节组成，张力传感器安装在各个辊节的结合处下面， 共有六个，由它们各自测量出的张力值便可以知道纸幅张力的横向分 布情况，它们的平均值即为纸幅张力值。2.3、纵切装置（如图2所示）纵切装置用于将来自退纸架上母卷的纸幅纵向切成若干段。它包括上纵切刀、下纵切刀、纵切刀固定器、 传动电机和滑架。纸页用两个纵切刀一同切割，上切刀和底刀形成切刀 对，共有10对，最

6、小纵切宽度为 142mm在对刀时，一对上下纵切刀通过一根连接杆连接 在一起，使其可以同时在滑架上横向移动。在基架上纵向固定有一根磁条，在下纵切刀上连接着一个数字测量装置的测量头，它可以计数来自磁条的脉冲，在数字显示器上可以看见根据脉冲计算出来的纵切刀之间的距离。图2纵切设备示意图1-上切刀固定器2-上切刀3-下切刀4-切刀电机5-上切刀轴承6-压缩空气箱7-调节螺栓2.4、舒展装置（如图3所示）1- 舒展辊2- 调整纸幅包角的机构3- 舒展辊弓形方向控制A-纸幅B-弧形辊弓形的方向图3舒展辊装置结构示意图C-舒展辊弓形的方向舒展装置的作用是横向舒展纸幅， 并使得经过纵切的纸幅相互分开。 它包括

7、一根弧形辊 和一根分段舒展辊。弧形辊安装在纸幅的上方， 它的弧度是固定的，但可以通过转动微调装 置来调整它对纸幅的包角的大小，以改善纸幅的分离效果。分段舒展辊配有弓行状态控制器。辊节下方装有气囊，通过调节气囊中的压力可以改变分段舒展辊弓形的曲率，从而调整纸幅的舒展效果。纸幅分离的原理是： 当纸幅通过弧形辊时，纸幅相互分开，当通过分段舒展辊时，纸幅又从新互相平行排列，并且间隔一段由弧形辊包角引起的间隙。展纸的效果主要由展纸器改变包角来控制。更进一步讲，展纸效果可由改变可分展纸辊的弧形曲线来控制。纸幅抵达后底辊时，沿底辊底表面排列好，避免了发生纸卷端面不平甚至咬合在一起的现象。2.5、切边槽在切边

8、槽和导板上装有一个空气喷射口，空气喷射的强度可以通过一个阀门进行调节。纸边被纵切部分的边缘纵切刀切下后，经过导板，受自身重力和吸力的作用自由地落入切边槽中。3、卷纸区（如图4所示）要卷的纸辊由旋转和皮带辊支撑，压纸辊和纸芯锁将辊子保持在鼓上。顶出器将完成辊推到低于辊子的在地面上的卸纸架上。在辊被顶出时有一个锯齿形片切割纸幅。当辊子直压区保护罩在复卷过程中做径很小时，以至于顶出器不能将其从鼓上顶出时就用小辊顶出。 为一个保护设备。纸芯被推进纸芯盘，纸芯盘位 于辊顶出器内，在辊顶出的过程中纸芯加载开始。如 图将纸芯放在复卷鼓之间。1- 压纸辊2- 卷芯锁定装置3- 后底辊4- 前底辊5- 纸卷退出

9、器6- 压区挡板7- 卸纸架图4卷纸部分示意图3.1、皮带辊皮带辊设备包括两个包带辊，它们在中间和末端被支撑在支架上。有橡胶表面的支撑皮带沿着皮带滚旋转。支撑皮带的内表面有一个导向的凸起，在皮带辊上也有一个与之相对应的沟，它能保证控制皮带的能力。皮带辊与下面的摇臂和液压缸相连。在复卷时皮带张力由液压缸来调节。电机传动后侧的皮带辊，其它的皮带辊被这个皮带驱动。这套皮带辊有液压制动器。皮带辊轴承箱用的 是循环润滑油，油循环系统内的流量和温度由传感器监视。用皮带件的风管将皮带间隙的纸吹走，以保持清洁。在皮带下方面有提升设备，这个提升设备在换皮带时用。提升设备包括 液压气缸和液压盘，在提升时液压盘与鼓

10、联锁。3.2、复卷鼓鼓壳为钢的，它们与设计相符的旋转速度作了动平衡。鼓面有挂胶层，并且开了槽。鼓有液压制动器。鼓的挂层可增加鼓与纸页间的摩擦力。沿着沟槽，鼓与辊子之间的空气可以跑出来。3.3、鼓真空后鼓为开孔的，鼓的负压即真空是由风机产生的。这可方便引纸并可在换纸辊期间狭纸可固定在转鼓上。真空风管与复卷机鼓轴相连。3.4 、 压 纸辊压纸辊由几个相连的部分辊组成， 压纸辊由压纸辊梁上的轴承支承， 梁在固定在机架上 的滑杆上移动。 压纸辊梁的运动是由附在机架上的液压缸产生的。 在卷纸期间， 压纸辊的减 压是由这些液压缸完成的。 压纸辊还包括一个载荷传感器， 它可保证压纸辊和成品纸卷之间 的载荷。

11、压纸辊传动传动压纸辊电机有定时皮带传动装置， 电机固定在压纸辊横梁上。 在压纸辊部分辊之间 有一个连接器，可保证每个部分组辊都以相同的速度转动，压纸辊的速度与运行速度相同。在复卷过程中， 必须注意压纸辊和纸辊之间的接触面。 在卷纸期间如果压辊压在纸辊接 触面超过一点点距离，必须特别小心处理。如果纸辊开始振动了，应该立即减小运行速度。 在压纸辊梁上有一个振动显示器，在振动时可减小速度。压纸辊光电开关在压纸辊的两端有光电开关， 如果纸页或其它障碍挡在光电开关之间， 光电开关就会停 止压纸滚的向下运动。 在运行期间， 光电开关监视低幅以防其缠在压纸辊上。 报警是由光电 开关触动的。在报警时，将停止复

12、卷机。3.5 、芯的锁定设备纸芯锁包括纸芯卡头、 轴和管。 纸芯卡头附在一个摩擦力较低的纸芯卡头小车上， 小车 在导轨上垂直向上运动。 纸芯卡头由纵轴上的轴承支撑以便于它能自动转动。 锁定纸芯及纸 芯锁定设备的向上运动都是液压控制， 竖直运动的液压缸可减少纸芯夹盘的重量以便于在纸 辊直径增大时夹盘能向上升。纸芯卡头位于止停器的下部位置，当纸芯尺寸改变时，止动器及复卷用卡头必须改变。 纸芯卡头架上部位置有个减震器， 减少纸芯盘与止动器的撞击， 纸芯锁位于安全锁之后， 安 全锁用气动缸打开。在复卷开始前， 纸芯锁在复卷鼓之间，运行时，纸芯锁保持成品纸卷在其侧向位置。当 纸辊直径增加时， 纸芯卡头随

13、成品纸卷一同运动， 以防止有侧向位移。 在将成品纸卷从复卷 机上移走前， 纸芯锁是打开的并移到上部位置。 当纵切刀定位结束后， 纸芯夹盘应固定在正 确位置。 在纸芯锁上有一个脉冲传感器用来测量辊子的转速。 这个脉冲 （与其他测量设备一 起）用于计算卷纸密度和直径。 在每个轴上都有一个传感器。 如果在轴上的传感器坏了，另 一个传感器会立即投入工作。纸芯尺寸识别器在控制压纸辊向下之前， 复卷控制系统的程序里储存所有纸芯的直径。 在纸芯止动器内 的感应传感器鉴别芯尺寸。3.4 、 卸纸架卸纸架安在地面上用于降低纸辊用。 支架的运动由液压缸实现。 支架为钢结构。 支架液 压缸有载荷降低阀。它可控制纸辊

14、的降低。卸纸架的作用是将服卷完的纸辊从复卷机上降到地面上， 当纸辊被推顶出器推到位于下 部的卸纸架上时，卸纸架和辊子同时降低，先到中间位置，然后再到地面， 在到地面上时纸 辊从卸纸架上滚下来。 为了安全， 卸纸架不能自动降到地面上， 但可由操作人员控制从中间 位置到低位置。但在开始新的复卷前，辊子不需要降到地面上。3.6 、 压区保护罩压区保护罩位于卸纸架和皮带辊之间，是一个牢固的有孔的保护罩。在复卷时，压区 保护罩作为一个保护设备。它可防止与旋转零件的接触。在引纸期间，压区保护罩在上面位置。如果压区保护罩不在下边位置，复卷机是不会 运行的。3.7、纸卷顶出器(如图5所示)纸辊是由液压操作的顶

15、出器将其从鼓上顶到卸纸架上，顶出器与机器相连。顶出的 纸辊最小直径为 400mm( 15.7in )。小于直径为400mm勺辊子由小辊顶出器顶到卸纸架上。图5纸卷顶出器示意图3.8、纸芯加载器纸芯加载器与顶出器相连。纸芯加载器包括一个纸芯盘和纸芯夹。纸芯加载器是液压传动，纸芯夹的运动由气动控制。纸芯加载器将纸芯送到复卷鼓之间，纸芯加载器内的纸芯停止在纸芯盘上，由纸芯夹 将纸芯保持在位。 在复卷过程中，纸芯加载器打开并且把新的纸芯推进去，纸芯加载器推动纸芯夹，夹住纸芯。当顶出器运动时，纸芯加载器转向上进入传送位置。当顶出器到达纸 芯运输位置时，纸芯加载器转向下，进入放出位置。纸芯夹打开，纸芯掉在

16、复卷鼓之间。3.9、小辊推出小辊推出器是用于顶出顶出器顶不了的太小的纸辊。小辊推出器固定在辊顶出器上。其运动由液压实现。小辊推出器能推出的最小直径为200mm( 7.9in )。3.10、切断刀切断刀片为锯齿形刀片，在辊顶出时在纵向切断纸幅。切断刀从复卷鼓之间升到切断 位置。切断刀的运动通过连杆机构由液压缸实现。纸幅反向力推向提升起来的切断刀片上，切断刀切断纸页。3.11、自动换纸辊换纸辊设备将纸辊从复卷机上移走。更换设备切断页、将纸辊推到卸纸架上并给纸芯 加载，以便于能够引纸和复卷。换纸辊可在复卷机慢下来时开始，在减速的最后阶段，压区保护罩和压纸辊升到上部 位置并且卸纸架升到接辊的位置。当复

17、卷机停止时，纸芯卡头打开并升到上部位置。切断刀片从复卷鼓之间升起。辊顶出 器将辊子推进卸纸架。同时，切断刀片切断纸页。后鼓的真空可将切断的纸页保持在鼓上。纸芯加载器向鼓上放新的纸芯。顶出器重新回到原来的位置，卸纸架降到中间位置。 纸芯卡头降低并合上。压纸辊和卸纸架被降下来。复卷机开始以慢速起动。3.12、停止复卷机手动停止：当运行按钮关闭时，速度匀速减速，复卷机停止。自动停止：当达到所选定的纸长或直径时复卷机自动停止。断纸停纸：当在运行中断纸时，设备自动停止，速度匀速降低。退姿区用紧急停止减 速。最大辊直径停止： 当达到最大辊直径时，设备自动停止。三、复卷机的工艺控制1、主要的设计数据最大的传

18、动速度：2500m/min最大的纸幅张力：520N/m母卷：最大直径 3700mm,最大的宽度 6404mm切边后纸幅：最大宽度 6350mm最小宽度6160mm纸边溜槽：最大切边（单边）100mm最小纸边（单边）20mm纵切刀：数量10对，最小纵切宽度142mm成品辊最大直径：1500mm2、速度控制速度控制的原则是在保证较高的复卷质量的前提下，应尽可能地提高复卷速度但在复 卷一套纸期间应该尽量避免改变复卷速度，以获得纸卷紧度内外均匀一致。当纸卷半径小于645mm时，应考虑适当降低复卷速度，因为在线速度不变时，母卷半径的减小就意味着角速 度的增大，高的角速度会产生很强的空气涡流和很大的离心力

19、，容易造成纸幅断头， 尤其在纸页有缺陷的情况下更是增加纸幅断头率。3、张力控制一般要求张力控制在 360-380N/m之间。可以根据母卷的质量适当提高和降低复卷张力， 以减少纸幅断头率。 在复卷一套纸卷期间， 应尽量避免去改变复卷张力，确保复卷纸卷的紧度内外均匀一致，无突变现象。4、压纸辊压力控制（如图6所示）在复卷初期，压纸辊压力是随着纸卷的直径增大而增大的，当纸卷直径到达一定程度 后，随着纸卷自重产生的线压力逐渐增大，压纸辊压力逐渐减小。在一般情况下，压纸辊压力是根据预先设置好的压力曲线自动控制的，操作人员无需更改。压纸辊在复卷过程中给纸辊加载。纸辊与鼓之间的压区载荷可通过调节压纸辊载荷来

20、完成。压区载荷会影响纸辊的紧度、纸幅张力和鼓的复卷力。另外，压纸辊能保证成品纸卷 在原位置压纸辊有一个位置测量装置，其可提供压纸辊的位置和纸辊直径。随着成品纸卷的直径 的增加，按编程的减压曲线可调节液压缸压力。液压缸有个软管切断阀，如果软管有损坏, 该阀可防止压纸辊掉下来。5、复卷力控制 （如图 7 所示） 复卷力的大小决定了复卷纸卷紧度的大小， 提高复卷力可以增加复卷纸卷的紧度。 在加 速过程中， 需要提高复卷力来补偿因加速引起的纸页松弛； 在减速过程中， 需要减小复卷力 来减小因制动而引起的纸页拉紧的影响。 一般情况下， 复卷力是根据预先设置好的复卷力曲 线自动控制的，操作人员无需更改。6

21、、振动控制 在压纸辊横梁上装有一个振动传感器。 当复卷纸卷发生较大的振动时， 应立即降低复卷 速度， 直至振动在正常范围内。 如果振动超过一定强度， 振动感应器会自动将复卷速度降下 来。为了防止以外事故，操作人员应密切监视压纸辊的振动情况。7、纸幅的舒展控制 纸复的舒展控制主要是通过调整弧形辊的包角大小和分段舒展辊弓形曲率来控制的。复卷期间， 操作人员可以进入复卷区观察纸卷刀口间隙的大小。 如果发现纸卷刀口的间隙太 小，应及时进行调整，以免纸页交织在一起导致纸卷分不开。 在实际操作中，弧形辊的包角 大小经调试以后一般无需再做调整， 只需调整分段弧形辊弓形的曲率即可。 若是纸卷的刀口 的间隙太小

22、，则调大气囊中的空气压力；若是纸卷刀口的间隙太大，则调小气囊中的压力。8、纵切刀的下压力与深度控制下纵切刀（底刀）是固定的，上纵切刀受气动调节，使上刀紧靠在下纵切刀上，其下刀角度是固定不可调的，但压力是可调的，一般为1040N,相当于2.8-3.2KP/cm 的压力表读数，下刀深度也是可调节的，一般为1.5-2.5mm。纵切刀的调节应该根据纸卷端面的纵切状况来决定下刀压力与深度， 同时， 也应该考虑尽量减少纵切刀的损耗， 延长纵切刀的使 用寿命。9、卷芯的紧度控制 当卷芯锁定装置锁定卷芯后，卷芯的紧度应大小适当。如果太松，卷芯会发生偏移，使纸端面变形；如果太紧，则容易将纸幅卷爆短头。理想的卷芯

23、紧度是：当顶针闭合时，中 间的卷芯会有轻微的突起，用拳头轻轻捶打可使之恢复平整，此时的卷芯紧度最为理想。四、小结 我公司两年多的生产实践证明， Windrum 型复卷机能够满足设计车速为 1600m/min 的新 闻纸机的生产需要， 其优良的复卷质量可以满足现代化高速印刷机的要求。 在自动化控制方 面，采用了先进的西门子 Step7-400PLC 控制系统。 Windrum 型复卷机与老式的双底辊型复 卷机相比有了很大的提高， 几乎所有的操作都可以直观地、 方便快捷地在电脑屏幕上进行操 作，降低了操作人员劳动强度。 此外，它还具有较全面的安全防范措施，尤其是安全门和安 全光电管的应用，大大地提高了其安全性能。参考文献：美卓公司提供的技术资料( 1 ) .WinBelt-M Winder 1-4 operating Instructions 1/1(2) .WinBelt-M Winder Book 6 Electrical Controls and Automation 1/2(3) .WinBelt-M Winder Book 6 Electrical Controls and Automation 2/2