În procesul de producție al mașinilor de hârtie, diverse role joacă un rol indispensabil, de la deshidratarea benzilor de hârtie umede până la fixarea benzilor de hârtie uscate. Fiind una dintre tehnologiile de bază în proiectarea rolelor mașinilor de hârtie, „coroana” - în ciuda diferenței geometrice aparent minore pe care o implică - determină direct uniformitatea și stabilitatea calității hârtiei. Acest articol va analiza în detaliu tehnologia coroanei rolelor mașinilor de hârtie din punct de vedere al definiției, principiului de funcționare, clasificării, factorilor cheie de influență în proiectare și întreținere, dezvăluind valoarea sa importantă în producția de hârtie.

1. Definiția coroanei: funcție semnificativă în diferențe minore

„Crown” (exprimat în engleză ca „Crown”) se referă în mod specific la o structură geometrică specială a rolelor mașinilor de hârtie de-a lungul direcției axiale (pe lungime). Diametrul zonei din mijloc a corpului rolei este puțin mai mare decât cel al zonelor de capăt, formând un contur similar cu un „tambur de talie”. Această diferență de diametru este de obicei măsurată în micrometri (μm), iar valoarea coroanei unor role de presare mari poate ajunge chiar și la 0,1-0,5 mm.

Indicatorul principal pentru măsurarea designului coroanei este „valoarea coroanei”, care se calculează ca diferența dintre diametrul maxim al corpului rolei (de obicei la mijlocul direcției axiale) și diametrul capetelor rolei. În esență, designul coroanei implică presetarea acestei mici diferențe de diametru pentru a compensa deformarea „înclinării medii” a rolei cauzată de factori precum forța și schimbările de temperatură în timpul funcționării efective. În cele din urmă, se realizează distribuția uniformă a presiunii de contact pe întreaga lățime a suprafeței rolei și a benzii de hârtie (sau a altor componente de contact), punând o bază solidă pentru calitatea hârtiei.

2. Funcțiile principale ale coroanei: Compensarea deformării și menținerea unei presiuni uniforme

În timpul funcționării rolelor mașinilor de hârtie, deformarea este inevitabilă din cauza sarcinilor mecanice, a schimbărilor de temperatură și a altor factori. Fără un design al coroanei, această deformare va duce la o presiune de contact inegală între suprafața rolei și banda de hârtie - „presiune mai mare la ambele capete și presiune mai mică la mijloc” - cauzând direct probleme grave de calitate, cum ar fi greutatea de bază inegală și deshidratarea inegală a hârtiei. Valoarea fundamentală a coroanei constă în compensarea activă a acestor deformări, ceea ce se reflectă în mod specific în următoarele aspecte:

2.1 Compensarea deformării la încovoiere prin rostogolire

Când rolele de bază ale mașinilor de hârtie, cum ar fi rolele de presare și rolele de calandru, sunt în funcțiune, acestea trebuie să aplice o presiune semnificativă asupra benzii de hârtie. De exemplu, presiunea liniară a rolelor de presare poate ajunge la 100-500 kN/m. Pentru rolele cu un raport lungime-diametru mare (de exemplu, lungimea rolelor de presare din mașinile de hârtie cu lățime mare poate fi de 8-12 metri), deformarea elastică de îndoire descendentă la mijloc are loc sub presiune, similară cu o „îndoire a polului umărului sub sarcină”. Această deformare provoacă o presiune de contact excesivă între capetele rolei și banda de hârtie, în timp ce presiunea la mijloc este insuficientă. În consecință, banda de hârtie devine supra-deshidratată la ambele capete (rezultând o uscare ridicată și o greutate de bază mică) și sub-deshidratată la mijloc (rezultând o uscare scăzută și o greutate de bază mare).

Totuși, structura „în formă de tambur” a designului coroanei asigură că, după îndoirea rolei, întreaga suprafață a acesteia rămâne în contact paralel cu banda de hârtie, realizând o distribuție uniformă a presiunii. Acest lucru abordează eficient riscurile de calitate cauzate de deformarea la îndoire.

2.2 Compensarea deformării termice a rolei

Unele role, cum ar fi rolele de ghidare și rolele de calandru din secțiunea de uscare, suferă dilatare termică în timpul funcționării din cauza contactului cu benzile de hârtie la temperatură înaltă și a încălzirii cu abur. Deoarece partea din mijloc a corpului rolei este încălzită mai complet (capetele sunt conectate la rulmenți și disipă căldura mai rapid), dilatarea sa termică este mai mare decât cea a capetelor, ceea ce duce la o „umflătură din mijloc” a corpului rolei. În acest caz, utilizarea designului convențional al coroanei va exacerba presiunea de contact inegală. Prin urmare, este necesară proiectarea unei „coroane negative” (unde diametrul părții din mijloc este puțin mai mic decât cel al capetelor, cunoscută și sub numele de „coroană inversă”) pentru a compensa umflarea suplimentară cauzată de dilatarea termică, asigurând o presiune de contact uniformă pe suprafața rolei.

2.3 Compensarea uzurii neuniforme a suprafeței rolei

În timpul funcționării pe termen lung, unele role (cum ar fi rolele de cauciuc pentru presare) se confruntă cu frecare mai frecventă la marginile benzii de hârtie (deoarece marginile benzii de hârtie tind să conțină impurități), ceea ce duce la o uzură mai rapidă la capete decât la mijloc. Fără un design al coroanei, suprafața rolei va prezenta o „umflătură la mijloc și o lăsare la capete” după uzură, ceea ce, la rândul său, afectează distribuția presiunii. Prin presetarea coroanei, uniformitatea conturului suprafeței rolei poate fi menținută în stadiul incipient al uzurii, prelungind durata de viață a rolei și reducând fluctuațiile de producție cauzate de uzură.

3. Clasificarea coroanei: Opțiuni tehnice adaptate la diferite condiții de lucru

În funcție de tipul de mașină de hârtie (viteză mică/viteză mare, lățime îngustă/lățime mare), funcția rolei (presare/calandrare/ghidare) și cerințele procesului, coroanele pot fi împărțite în diverse tipuri. Diferitele tipuri de coroane diferă în ceea ce privește caracteristicile de proiectare, metodele de reglare și scenariile de aplicare, așa cum este detaliat în tabelul următor:

4. Factori cheie de influență în proiectarea coroanei: Calcul precis pentru adaptarea la cerințele de producție

Valoarea coroanei nu este stabilită arbitrar; aceasta trebuie calculată în mod complet pe baza parametrilor de laminare și a condițiilor de proces pentru a asigura funcționarea sa eficientă. Factorii cheie care influențează proiectarea coroanei includ în principal următoarele aspecte:

4.1 Dimensiunile și materialul rolei

1. Lungimea corpului rolei (L)Cu cât corpul rolei este mai lung, cu atât deformarea la încovoiere este mai mare sub aceeași presiune și, prin urmare, cu atât valoarea coroanei necesare este mai mare. De exemplu, rolele lungi din mașinile de hârtie cu lățime mare necesită o valoare a coroanei mai mare decât rolele scurte din mașinile de hârtie cu lățime îngustă pentru a compensa deformarea.
2. Diametrul corpului rolei (D)Cu cât diametrul corpului rolei este mai mic, cu atât rigiditatea este mai mică și cu atât rola este mai predispusă la deformare sub presiune. Prin urmare, este necesară o valoare a coroanei mai mare. În schimb, rolele cu un diametru mai mare au o rigiditate mai mare, iar valoarea coroanei poate fi redusă în mod corespunzător.
3. Rigiditatea materialuluiDiferite materiale ale corpurilor cilindrilor au rigidități diferite; de ​​exemplu, cilindrii din oțel au o rigiditate mult mai mare decât cilindrii din fontă. Materialele cu rigiditate mai mică prezintă o deformare mai semnificativă sub presiune, necesitând o valoare a coroanei mai mare.

4.2 Presiunea de funcționare (presiune liniară)

Presiunea de funcționare (presiunea liniară) a rolelor, cum ar fi rolele de presare și rolele de calandru, este un factor important care influențează designul coroanei. Cu cât presiunea liniară este mai mare, cu atât deformarea la încovoiere a corpului rolei este mai semnificativă, iar valoarea coroanei trebuie crescută corespunzător pentru a compensa deformarea. Relația dintre acestea poate fi exprimată aproximativ prin formula simplificată: Valoarea Coroanei H ≈ (P×L³)/(48×E×I), unde P este presiunea liniară, L este lungimea rolei, E este modulul de elasticitate al materialului, iar I este momentul de inerție al secțiunii transversale a rolei. De exemplu, presiunea liniară a rolelor de presare pentru hârtie de ambalare este de obicei mai mare de 300 kN/m, deci valoarea coroanei corespunzătoare trebuie să fie mai mare decât cea a rolelor de presare pentru hârtie culturală cu presiune liniară mai mică.

4.3 Viteza mașinii și tipul de hârtie

1. Viteza mașiniiCând funcționează mașini de hârtie de mare viteză (viteză > 1200 m/min), banda de hârtie este mult mai sensibilă la uniformitatea presiunii decât în ​​cazul mașinilor de hârtie de mică viteză. Chiar și fluctuații minore de presiune pot cauza defecte de calitate a hârtiei. Prin urmare, mașinile de hârtie de mare viteză adoptă de obicei „coroana controlabilă” pentru a realiza o compensare în timp real a deformării dinamice și pentru a asigura o presiune stabilă.
2. Tip de hârtieDiferite tipuri de hârtie au cerințe diferite privind uniformitatea presiunii. Hârtia absorbantă (de exemplu, hârtia igienică cu o greutate de bază de 10-20 g/m²) are o greutate de bază redusă și este extrem de sensibilă la fluctuațiile de presiune, necesitând un design al coroanei de înaltă precizie. În schimb, hârtia groasă (de exemplu, cartonul cu o greutate de bază de 150-400 g/m²) are o capacitate mai mare de a rezista la fluctuațiile de presiune, astfel încât cerințele privind precizia coroanei pot fi reduse în mod corespunzător.

5. Probleme comune ale coroanei și întreținere: Inspecție la timp pentru a asigura o producție stabilă

Proiectarea nerezonabilă a coroanei sau întreținerea necorespunzătoare vor afecta direct calitatea hârtiei și vor cauza o serie de probleme de producție. Problemele comune legate de coroane și contramăsurile corespunzătoare sunt următoarele:

5.1 Valoare excesiv de mare a Coroanei

O valoare excesiv de mare a coroanei duce la o presiune excesivă în mijlocul suprafeței rolei, rezultând o greutate de bază scăzută și o uscăciune ridicată a hârtiei în mijloc. În cazuri grave, poate provoca chiar „zdrobire” (ruperea fibrelor), afectând rezistența și aspectul hârtiei.

ContramăsuriPentru rolele cu coroană fixă ​​utilizate în mașinile de hârtie de viteză redusă, este necesar să se înlocuiască rolele cu o valoare a coroanei corespunzătoare. Pentru rolele cu coroană controlabilă din mașinile de hârtie de mare viteză, presiunea hidraulică sau pneumatică poate fi redusă prin sistemul de coroană controlabilă pentru a reduce valoarea coroanei până când distribuția presiunii este uniformă.

5.2 Valoare excesiv de mică a Coroanei

O valoare excesiv de mică a coroanei duce la o presiune insuficientă în mijlocul suprafeței rolei, ceea ce duce la deshidratarea inadecvată a hârtiei din mijloc, uscare scăzută, greutate de bază mare și defecte de calitate, cum ar fi „pete umede”. În același timp, poate afecta și eficiența procesului ulterior de uscare.

ContramăsuriPentru rolele cu coroană fixă, corpul rolei trebuie reprocesat pentru a crește valoarea coroanei. Pentru rolele cu coroană controlabilă, presiunea hidraulică sau pneumatică poate fi crescută pentru a crește valoarea coroanei, asigurându-se că presiunea din mijloc îndeplinește cerințele procesului.

5.3 Uzură neuniformă a conturului coroanei

După o funcționare îndelungată, suprafața rolei se va uza. Dacă uzura este neuniformă, conturul coroanei se va deforma și vor apărea „pete neuniforme” pe suprafața rolei. Acest lucru provoacă defecte precum „dungi” și „adânături” pe hârtie, afectând serios calitatea aspectului acesteia.

ContramăsuriInspectați periodic suprafața rolei. Când uzura atinge un anumit nivel, rectificați și reparați la timp suprafața rolei (de exemplu, rectificați din nou conturul coroanei rolelor de cauciuc ale presei) pentru a restabili forma și dimensiunea normală a coroanei și a preveni ca uzura excesivă să afecteze producția.

6. Concluzie

Fiind o tehnologie aparent subtilă, dar crucială, coroana rolelor mașinilor de hârtie este nucleul asigurării unei calități uniforme a hârtiei. De la coroana fixă ​​în mașinile de hârtie de viteză redusă, la coroana controlabilă în mașinile de hârtie de mare viteză și lățime mare, dezvoltarea continuă a tehnologiei coroanelor s-a concentrat întotdeauna pe obiectivul fundamental de „compensare a deformării și obținere a unei presiuni uniforme”, adaptându-se la nevoile diferitelor condiții de lucru în fabricarea hârtiei. Designul rezonabil al coroanei nu numai că rezolvă problemele de calitate, cum ar fi gramajul inegal al hârtiei și deshidratarea deficitară, dar îmbunătățește și eficiența operațională a mașinilor de hârtie (reducând numărul de ruperi ale hârtiei) și reduce consumul de energie (evitând uscarea excesivă). Este un suport tehnic cheie indispensabil în dezvoltarea industriei hârtiei către „calitate înaltă, eficiență ridicată și consum redus de energie”. În producția de hârtie viitoare, odată cu îmbunătățirea continuă a preciziei echipamentelor și optimizarea continuă a proceselor, tehnologia coroanelor va deveni mai rafinată și mai inteligentă, contribuind mai mult la dezvoltarea de înaltă calitate a industriei hârtiei.