辊芯液压加载技术初探(黄江龙)

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150×4000MM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。

图2：比例控制静压加载可控中高辊分区域加载示图

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2×22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SYM 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。

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。

5：比例控制静压加载块系

图6：加载块

W＝S×PA×η （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）

η――考虑摩擦影响而引入的效率系数，根据相关资料，一般

可取η＝0.9～0.92。

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：

A＝a2(1－b2/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：WX＝A×PA×α×η （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α＝P/ PA≤1。

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：

Q＝2 PAh3／3υ㏑（a/b） （4） υ――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0.03～0.05mm，提高油液的动力黏度υ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λ＝（PA／P）－1 ：

S＝24 PA Aλ／h（1＋λ） （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 1990

2、 余鸿均 流体静压主轴 机械工业出版社 1995

3、 陈燕生 液压静压支承支撑原理与设计 国防工业出版社

4、 美卓公司 SYMCD(S)/HP辊简介 2003

2007-11-18 1980

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/srfi.html