1、辊芯液压加载技术初探岳阳纸业股份有限公司维修中心 黄江龙摘要：对比分析岳阳纸业股份公司传统辊芯靴板加载和游泳辊技术与比例控制静压加载技术的优劣，以股份六抄 SYMCD 辊为例对辊芯液压加载技术和控制原理作初步分析探讨。关键词：可控中高辊 靴板 加载块 毛细管节流阻尼 比例控制 油膜刚度概述股份一抄、三抄车间的压榨部和压光部可控中高辊分别采用了传统的辊芯靴板液压、游泳空腔液压技术，提高了产品档次、质量和技术装备水平，相对于固定中高辊压榨整饰技术是一个质的飞跃。随着造纸技术不断进步，微机比例控制液压技术得到了较广泛的应用，与传统可控中高控制技术比较有着无可比拟的技术优势：在微机控制协调下，比例控制
2、静压加载系统可以根据在线检测系统数据自动调整辊壳从操作侧到传动侧整幅长度上不同区域的线压，以满足工艺要求，获得优质产品；独立液压控制系统使辊壳与加载块表面产生相对稳定的油膜，辊壳与加载块零件表面基本无磨损，降低了驱动能耗，延长了辊子的使用寿命；静压加载技术还具有良好的减震性能和温度控制性能；可以很好满足生产多种高档纸张的要求，特别是能够使纸品质量指标不仅在纵向，而且在横向稳定方面有着非常显著的效果。1、加载结构股份一抄（3940 纸机）可控中高辊辊芯液压加载系统为一个1504000MM 的条形液压活塞通过加载圆杆与如下图所示的靴板相复合，液压油从辊芯进入液压活塞通过靴板对辊腔施压。加压整饰整个
3、横向区域，在线检测系统数据不能反馈到中高压力控制上来。工艺人员只能根据相关质检数据进行整体模糊调节，而且不能横幅分区域调控；另外高压油只提供加载压力是非循环油系统，不能将流道杂质和摩擦生热带入到过滤器和换热器置换掉。图 1：一抄三压可控中高辊加载靴板股份三抄游泳辊没有靴板装置，靠横向区域的条形密封形成液压腔对辊壳施加压力。尽管液压油可以循环但加载压力仍然不能横幅分区域调节。为了达到分区域调节的功能，2002 年，一、三抄通过改造加装厚度控制系统，对辊面分区域吹风调节辊面、纸张局部温度来达到分幅分区域调节的目的，但调整幅度不大。条形靴板静压加载块 3辊壳 2图 2：比例控制静压加载可控中高辊分区
4、域加载示图图 3：比例控制静压加载辊芯截面图2、比例控制静压加载系统的基本液压原理比例控制静压加载可控中高辊的内部设置了可控静压加载块系，典型结构如图 2 图 3 图 5 图 6 所示。固定芯轴 1 中装有多个（六抄压光低辊正加载 44 个，反向加载 222 个 360布置）静压加载块 3 在油管 4 提供的系统压力下顶向辊壳 2，中隔油膜 6。辊壳内腔回油经回油管 5 和芯轴 1 回油箱。每个加载块都有独立的加压油管，回油管共用。静压加载原理如图 4 所示。加载块在其下腔压力顶面与辊壳 2 之间形成 4 个油腔，从而构成二者之间的静压加载。上油腔11 装有 4 个节流阻尼 10。由于六抄 S
5、YM CD 辊液压系统较为复杂，为方便阐述，将液压系统图作了简化处理，如图 4 将多个控制系简化为 2 个： 静压加载的压力油由独立液压站提供，油泵经过滤器 A 从油箱吸油。比例压力阀 D 控制出油压力，由微机按工艺要求给出模拟量信号经放大板处理后输入到 D 的比例电磁中，从而控制压力值。受控压力油经单向阀 E，强磁过滤器 F，精密过滤器 G 至输出口 Q。从 Q经配油器与芯轴相连。压力油路中还装有压力传感器 I 将压力值输往微机以用作闭环控制的反馈信号。此外，还装有压力继电器 J 作为压力超限的报警发讯。芯轴回油到回油口 R，再经强磁过滤器 F、冷却器 L 及回油过滤器 M 回油箱。液压蓄能
6、器 H 能在油泵故障情况下维持一段时间的系统油压，使机器在静压支承作用状态下停车。另外系统还有液位液温计 W，空气滤清器 P 温度传感器 T等。进油管 4回油管 5芯轴 1进油管 4回油管 5图 4：经过简化后的液压控制原理图3、可控中高辊静压加载的一些基本参数单个加载块的设计推力：如图 5 图 6 所示，装在固定芯轴上的每个加载块系布置有 4 个方形油腔，进油口各有一个毛细管节流阻尼。加载块的设计推力W 取决于加载块液压下腔直径和压力。图 5：比例控制静压加载块系图 6：加载块WSP A （1）S加载块液压下腔面积PA液压系统出油口油压（油路压力损失忽略不计）考虑摩擦影响而引入的效率系数，根
7、据相关资料，一般可取 0.90.92。加载块与辊壳之间存在油膜 h，4 个油腔的有效承载面积 A 为：辊壳 2油膜 6加载块 7活塞 8液压油 9毛细管节流阻尼 10上油腔 114上油腔 11abAa 2(1b 2/a2)2（a/b） （2）a 加载块外形（正方形）边长（如图 6）b加载块上油腔（正方形）边长（如图 6）因此单个加载块有效推力：W XAP A （3）式中上油腔液压由于有节流阻尼，实际液压压力 P 应该略小于或等于 PA，压力比 P/ P A1。流量的测算（单个加载块）：假设油膜厚度为 h，上油腔内的油液在压力下向辊子的空腔流出经回油管流回油箱流量 Q 为：Q2 P Ah33（a
8、/b） （4）油液的动力黏度加载块的供油量与油膜厚度 h 的三次方成正比，油膜厚度一般为0.030.05mm，提高油液的动力黏度 会降低液压系统流量和功率。另外会导致摩擦功耗的增加从而增加辊子的驱动功率。油膜刚度：是指油膜抵抗载荷变动的能力。油膜随载荷变化而变化，相关文献资料介绍，油膜刚度与液压系统出油口油压、油腔的有效承载面积成正比与油膜厚度成反比。下式中 （P AP）1 ：S24 P A Ah（1） （5）4、结论岳阳纸业股份公司造纸机械的压榨、压光技术从 1760 纸机的辊子无中高（或微中高）到 2362 纸机的固定中高发展到 3940 纸机的靴板加载可控中高、3800 纸机游泳空腔液压中高技术，再到比例控制静压加载可控中高技术，见证了造纸技术的质的飞跃。比例控制与微机协同，通过对多个独立内置加载块系的即时控制使中高辊线压分配较好的满足了造纸工艺要求。在线检测与微机的最优配备使线压分布曲线维持在最佳状态，形成了自我调控的循环闭环。参考文献：1、 雷天觉 液压工程手册 机械工业出版社 19902、 余鸿均 流体静压主轴 机械工业出版社 19953、 陈燕生 液压静压支承支撑原理与设计 国防工业出版社 19804、 美卓公司 SYMCD(S)/HP 辊简介 20032007-11-18
