余章書 福建 廈門（361009）

1 復(fù)卷機簡介

通過造紙卷紙機卷得的紙卷比較松軟,內(nèi)部破損和斷頭較多,兩側(cè)邊緣不整齊,紙幅寬度多不能直接使用于紙加工或印刷等設(shè)備。為了適應(yīng)印刷和紙加工中對卷筒紙的要求，都要在復(fù)卷機上進行復(fù)卷來生產(chǎn)出合格紙卷。通常復(fù)卷機安裝在緊接造紙機后面，可以用吊車直接將卷紙機上的紙卷吊裝到復(fù)卷機的退紙架上，在復(fù)卷機上除去質(zhì)量不好的紙張，粘斷頭，切成所需的寬度，并在紙卷宗芯上卷成具有一定紙幅長度的、一定直徑的紙卷。卷紙筒應(yīng)具有所要求緊度和平整的分切端面。

復(fù)卷機是造紙機械中運行車速最快的設(shè)備，其車速達(dá)1500～1800m/min，最高達(dá)2500m/min以上。復(fù)卷機（圖1所示）的工作原理是：從造紙機上取下的紙卷安裝在退紙架上，退紙架上的制動器保持紙幅有一定張力，并在斷頭時使紙卷快速制動。紙幅通過引紙輥和縱切機構(gòu)切成所需要寬度，然后按所需緊度和直徑卷成紙卷。復(fù)卷機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是紙幅寬度和最高車速，其次是退紙和卷紙的最大直徑、切紙方法和傳動形式。

圖1造紙復(fù)卷機示意圖

1-帶空卷紙軸推出器的退紙架2-可調(diào)節(jié)的校正器

3-舒展輥4-有張力控制的縱切機構(gòu)5-紙邊吹送器具6-邊護板車7-卸卷器

復(fù)卷機的形式較多，根據(jù)需要在復(fù)卷機中還可以配備其他裝置，成為聯(lián)合機臺。復(fù)卷機基本上可分為下列五種：⑴上引紙復(fù)卷機，⑵下引紙卷紙機，⑶單輥復(fù)卷機，⑷專用復(fù)卷機，⑸薄紙復(fù)卷機。

2 論述復(fù)卷機引紙兩種類型

⑴上引紙復(fù)卷機

目前國內(nèi)上引紙復(fù)卷機（圖2-b）卻是使用最廣泛的設(shè)備，紙幅通過縱切機構(gòu)，繞過壓紙輥，而后卷在卷紙軸上。紙卷由兩個支承輥支承，紙卷的中心隨著紙卷直徑增大而升高，壓紙輥和縱切機構(gòu)也同時向上移動。這種形式優(yōu)點是易于引紙，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，維修容易。但也有不足之處：⑴由于壓紙輥和縱切機構(gòu)壓到紙卷上，結(jié)果造成紙卷與支承輥壓區(qū)的壓力增大，如無壓紙輥和縱切機構(gòu)的懸秤裝置時，則易于產(chǎn)生硬的紙卷（壓區(qū)負(fù)載越大，紙卷越硬）；⑵其次紙幅在壓紙輥后就直接卷到紙卷上，靠調(diào)節(jié)兩個支承輥傳動轉(zhuǎn)矩差來控制硬度的可能性很小，甚至不可能，因而，控制紙卷硬度能力有限，特別是在卷取軟紙卷的情況下更是這樣；⑶再次，因縱切機構(gòu)隨時向上移動，當(dāng)機件磨損和變形以及安裝質(zhì)量欠佳時，容易造成縱切機構(gòu)軸向竄動，引起切開的紙邊互相搭接而形成分卷困難，唯一辦法，就是分切紙的切口設(shè)置雙刀間距為20～30cm的切割分離卻易分卷；⑷提醒企業(yè)特別注意復(fù)卷機復(fù)卷低克重產(chǎn)品時（包括緊度低、拉力差、成品紙含水分超標(biāo)的紙頁等），因兩支承輥運行轉(zhuǎn)矩差或速度差的存在難控制調(diào)節(jié)的復(fù)雜因素，將會導(dǎo)致卷紙受力不均勻，紙卷起皺嚴(yán)重，紙卷大小頭松緊不一致和切紙端面竄動不整齊等弊病；若有這種情況產(chǎn)生，將卷紙紙頁先經(jīng)第一條的支承輥應(yīng)設(shè)為主動輥，紙頁經(jīng)第二條設(shè)為被動支承輥（脫開機械傳動的聯(lián)接器），這是硬功夫?qū)嵺`摸索的經(jīng)驗；⑸此外，由于車速和幅寬增大，在高速復(fù)卷大直徑紙卷時機體可能變得很龐大，以致結(jié)構(gòu)上不易處理。復(fù)卷機支承輥設(shè)主動輥和被動輥的運行卷紙，動力消耗減輕20%～35%。

⑵下引紙復(fù)卷機

圖2上引紙復(fù)卷機一般線路圖

下引紙復(fù)卷機是從機臺下面送入紙幅使其繞過某一個支承輥的（圖3-a、d）。紙從退紙卷上引過下方的幾個引紙輥，通過固定位置的縱切機構(gòu)，繞過前支承輥（按紙行進方向數(shù)起第二輥）或后支承輥，然后卷在卷紙軸上。在復(fù)卷過程中，紙幅張力力圖將紙卷拉向支承輥，使逐漸增大的紙卷得以穩(wěn)定，并在高速卷取時較能保證紙卷質(zhì)量。該類型復(fù)卷機還可運用變化兩個支承輥的傳動轉(zhuǎn)矩差，結(jié)合壓紙輥與紙卷間壓區(qū)有壓力調(diào)節(jié)，對紙卷質(zhì)量進行很好地控制。

這類復(fù)卷機的縱切機構(gòu)安裝在固定位置上，避免軸向竄動，易于分卷；并且大部分轉(zhuǎn)動部件靠近地面，重心低，在高速運行中仍然保持穩(wěn)定，因此它使用得較廣泛。其車速達(dá)到2500m/min，幅寬達(dá)10m。能處理從低定量紙直到紙板等品種。它的缺點不易接近機臺，不便于引紙和調(diào)整舒展桿，為此常常在機臺下方設(shè)一地坑，使得操作工易于接近，有時還裝設(shè)自動引紙機構(gòu)和遠(yuǎn)離控制的舒展桿，以克服其缺點。

下引紙復(fù)卷機另一些型式如圖3-b、c所示，因其易于接近縱切機構(gòu)和舒展器以及容易分卷，故較多用于復(fù)卷窄幅紙卷。

3 復(fù)卷機的生產(chǎn)能力

分析復(fù)卷機的生產(chǎn)能力時，要考慮到復(fù)卷機生產(chǎn)中的兩個特點：⑴復(fù)卷機的生產(chǎn)能力應(yīng)與造紙機生產(chǎn)能力相應(yīng)，否則將影響造紙車間生產(chǎn)的連續(xù)性。⑵復(fù)卷機是一種間歇性生產(chǎn)機器，影響復(fù)卷機生產(chǎn)能力的主要因素是復(fù)卷機的紙寬、車速、輔助工序所需的時間和卷取紙卷的直徑。

復(fù)卷機的幅寬是和造紙機相適應(yīng)的，沒有選擇的余地。

圖3下引紙復(fù)卷機一般線路圖

復(fù)卷機的車速和輔助工序所需時間（決定于復(fù)卷機的機械化程度）對其生產(chǎn)能力的影響，在不同條件下是不相同的。對于低速的復(fù)卷機，提高車速能夠明顯地增加其生產(chǎn)能力。但對于速高復(fù)卷機，進一步提高車速時，對其生產(chǎn)能力的提高往往沒有明顯的影響。

卷取紙卷的大小能夠影響到復(fù)卷中輔助工序時間的比例，因而也能影響到復(fù)卷機的生產(chǎn)能力。

如果用單位時間內(nèi)所卷取的紙幅的平均長度來表示復(fù)卷機的生產(chǎn)能力（即不考慮其寬度的影響），

則：

Q=L/to=L/t1+t2

式中L--卷取紙幅的長度（m）

to--一個復(fù)卷周期所需時間（min）

t1--卷紙時間

t2--輔助工序所需時間（紙卷的安裝、卸除、引紙及沾接斷頭等的時間）（min）。

現(xiàn)代化的復(fù)卷機車速已經(jīng)很高，達(dá)2500m/min以上，但真正在最高車速下運行的時間是很短的。相反，用在輔助工序時間所占的比重越來越大。附表是個最高車速為1500m/min的新聞紙或高強瓦楞包裝紙的復(fù)卷機各工序所需時間的多次實際測定的平均值。

平均說來，復(fù)卷周期為10.9min,其中輔助工序的時間為5.7min,卷紙時間為5.2min。

從上例可以看出，復(fù)卷機在最高車速下運行的時間只占很小比例，進一步提高其車速沒有很大實際意義。同時也可以看到，使輔助工序機械化，減少輔助工序所需時間，對提高復(fù)卷機的生產(chǎn)能力是很有意義。如果復(fù)卷機車速很高，復(fù)卷機的生產(chǎn)能力將主要決定于其輔助工序所需時間t2和紙卷中紙幅的長度L。因此當(dāng)t1趨向于零時，復(fù)卷機的極限生產(chǎn)能力為L/t2。例如，復(fù)卷瓦楞紙的厚度為0.25mm，紙卷直徑為600m/min,實際輔助工序所需時間為6min,則復(fù)卷的極限生產(chǎn)能力只有190m/min。如果一臺車速為500m/min復(fù)卷機復(fù)卷瓦楞紙時，至少需要安裝三臺復(fù)卷機才行。但如卷取的紙卷直徑增加一倍，達(dá)1200mm時，復(fù)卷機的極限生產(chǎn)能力將提高至4×190=760m/min，便完全有可能安裝一臺復(fù)卷機來適應(yīng)造紙機的生產(chǎn)能力。因此在高速復(fù)卷機的設(shè)計上，使能生產(chǎn)較大直徑的紙卷是合理的，這能夠有效地提高其生產(chǎn)能力。

表1造紙復(fù)卷機各工序所需時間

為了減少輔助工序的時間，應(yīng)盡可能增大造紙機的復(fù)卷機上卷出紙卷的直徑，這同樣明顯地提高復(fù)卷機的生產(chǎn)能力。

4 紙卷的緊度及其調(diào)節(jié)機構(gòu)

復(fù)卷機上紙卷的主要質(zhì)量指標(biāo)之一是緊度。合適的緊度是保證紙卷在運輸和儲存過程中不發(fā)生裂口、斷裂和變形的必要條件。紙卷的緊度主要決定于：⑴卷紙時有適當(dāng)?shù)木€壓力，并能隨著紙卷直徑增大而適當(dāng)調(diào)整；⑵前后支承輥有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩差或速度差；⑶紙幅張力對紙卷質(zhì)量也稍有影響，因此要保持紙幅力穩(wěn)定。

一臺完善的復(fù)卷機必須具有下列四種機能：①壓紙輥壓力的自動程序控制；②支承輥轉(zhuǎn)矩自動程序結(jié)構(gòu)控制；③自動張力控制；④電力驅(qū)動的“撓性”起動和適當(dāng)?shù)乃俣茸詣映绦蚩刂啤?/p>

⑴壓紙輥壓力的調(diào)整機構(gòu)

壓紙輥的作用力對卷紙緊度有較大的影響。壓力調(diào)整機構(gòu)的作用是保持紙卷與支承輥間壓力穩(wěn)定，約為1～1.2kg/cm（約為1～1.2kN/m）,這就防止在初卷時因卷紙軸太輕而打滑以及在復(fù)卷后因壓力太大而卷得太緊.對某些紙種來說,壓紙輥應(yīng)是有傳動的,以便對紙幅施加附加作用力。

支承輥上的總垂直負(fù)荷G由紙卷的重量G1、卷紙軸的重量G2和壓紙輥的重量G3所組成,見圖4所示。

G=G1+G2+G3

紙卷和支承輥之間的線壓力：

式中α--垂直線與紙卷和支承輥的聯(lián)心線之間的夾角

b--紙卷寬度

Sinα=a/p+r

式中a--兩支承輥間中心距之半（mm）

p--紙卷半徑（mm）

r--支承輥半徑（mm）

圖4紙卷和支承輥的壓力

在沒有調(diào)整壓紙輥的懸秤機構(gòu)時，卷紙和支承輥之間的線壓力的增加速度稍慢于紙卷重量的增加速度（因為當(dāng)直徑增大時，α角減小，而cosα卻增大），但它總是隨著紙卷直徑的增大而增加的。

在舊式復(fù)卷機上，壓力調(diào)整機構(gòu)是采用機械的懸秤裝置。為了增加懸秤力，而將重物掛在橫軸上的凸輪或偏心的鏈輪上，在該軸上裝有鏈輪，用鏈條與壓紙輥或紙卷軸連接。紙卷直徑增大時，橫軸就轉(zhuǎn)動，使重物固定端的凸輪臂增長，這就能使懸秤力增加。

有時把鏈輪偏心地安裝在橫軸上以代替凸輪圖4-a所示。鏈的一端固定在懸秤重物上，另一端固定在壓紙輥或紙輥上。該裝置懸秤力的計算如下：當(dāng)紙卷直徑最小時，鏈輪回轉(zhuǎn)中心和它的幾何中心于某一水平面上。根據(jù)開始位置時的平衡條件（這時紙卷直徑最?。瑧页恿Φ扔冢?/p>

Q1=G（R-e/R+e）

式中R--鏈輪半徑

e--偏心距（鏈輪旋轉(zhuǎn)中心與其幾何中心之間的距離）

G--懸秤的重量當(dāng)紙卷直徑最大時，懸秤力等于：

兩者懸秤力之差：

圖5懸秤機構(gòu)示意圖

在新式的復(fù)卷機上,壓力調(diào)整是由自動程序控制的,它們采用氣壓式或液壓式懸秤機構(gòu)。圖5-b為一個液壓式懸秤機構(gòu)。它包括有電氣程序控制單元3、電磁減壓閥4和懸秤油缸6等，改變懸秤油缸內(nèi)油壓就可得到不同的懸秤力。系統(tǒng)中由一個附著在壓紙輥上的電位器1指示紙卷直徑，電位器發(fā)出信號傳送到電氣程序控制單元3，該單元通常有三種懸秤程序控制曲線，由控制盤上的程序選擇器（三通換向閥）2選擇。程序曲線表示懸秤力與紙卷直徑之間的關(guān)系P=f（φ），按照紙廠經(jīng)常生產(chǎn)的三種紙種來計算決定。電氣控制單元輸出的信號控制電磁減壓閥4，后者調(diào)整遠(yuǎn)程控制的減壓閥8，以達(dá)到自動調(diào)整懸秤油缸的油壓和壓紙輥壓力的目的。從P=f（φ）的曲線中可以看出，當(dāng)剛開始卷取至紙卷直徑為300～400mm時，懸秤力減小，亦即壓紙輥壓力增加，接著懸秤力逐漸增加，壓紙輥壓力減小，最后因紙卷重量不斷增加，懸秤力漸漸趨向為常數(shù)。此外，該系統(tǒng)還設(shè)置了電位器5 ，用來手動調(diào)整懸秤力。

對許多種紙來說，僅僅有適當(dāng)?shù)膲杭堓亯簠^(qū)壓力的程序控制，還不能生產(chǎn)出質(zhì)量良好的紙卷。同樣，適當(dāng)?shù)闹С休佫D(zhuǎn)矩的程序控制，也不能單獨地完全達(dá)到目標(biāo)。只有壓紙輥壓區(qū)壓力程序控制和支承輥轉(zhuǎn)矩程序控制的適當(dāng)配合，才能卷成從卷紙芯到外層硬度甚為均勻的紙卷。

⑵支承輥轉(zhuǎn)矩程序控制

為了獲得優(yōu)質(zhì)紙卷，支承輥轉(zhuǎn)矩或速度控制必須滿足適當(dāng)條件。如使用速度控制，支承輥間速差幅度應(yīng)小于±0.2%，且當(dāng)紙卷直徑增大時,兩支承輥的速度必須接近1:1。由于很多速差系統(tǒng)并未按此方案設(shè)計，故收效有限。

對許多紙種來說，在起動時要用正速差，使在卷芯處卷得緊，而在直徑大以后又希望有負(fù)速差，使紙卷外層卷得松些。若無精度高而配置適當(dāng)?shù)乃俨畛绦蚩刂疲遣荒苓_(dá)到這種要求的。

轉(zhuǎn)矩的程序控制通常是控制前支承輥的轉(zhuǎn)矩，其大小隨著紙的品種而異，并需要在現(xiàn)場實驗來決定。圖6為某些紙種的轉(zhuǎn)矩程序控制曲線。從曲線可以看出，在啟動時差不多全部轉(zhuǎn)矩施加于前支承輥，使紙卷繃緊。隨著紙卷直徑增大前支承輥的轉(zhuǎn)矩逐漸變小，后支承輥的轉(zhuǎn)矩大于前支承輥，直到兩支承輥的轉(zhuǎn)矩相匹配為止。然而，應(yīng)該強調(diào)，轉(zhuǎn)矩的程序控制最重要的還是啟動的轉(zhuǎn)矩。

圖6轉(zhuǎn)矩程序控制曲線

在采用單電機驅(qū)動時，可用精加工的可調(diào)節(jié)三角皮帶輪，由負(fù)荷繼電器接受信號來脹開或縮攏皮帶輪，使前支承輥超前或滯后。在現(xiàn)代化復(fù)卷機中，往往配置兩個直流電動機各自單獨傳動電位計，用以在開始卷紙及終止卷紙時調(diào)紙卷緊度，運行時由第三個電位計隨紙卷直徑增大而調(diào)節(jié)兩輥間的速度和轉(zhuǎn)矩。⑶張力調(diào)整機構(gòu)

在復(fù)卷過程中，紙的張力大小主要由紙種來決定，通常0.3～2kg/cm左右（約為0.3～2kN/m）。正確地選用紙的張力能在一定程度上改善紙卷的質(zhì)量，減少斷頭，保持復(fù)卷機工作穩(wěn)定。因此，復(fù)卷機的傳動應(yīng)自動地保持張力穩(wěn)定，并能根據(jù)生產(chǎn)需要進行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)范圍通常為1：4，張力最大的波動值不超過±10%最小張力為0.3kg/cm左右（0.3kN/m）。

張力調(diào)整機構(gòu)有多種形式。原始的張力機構(gòu)是用手操縱制動器來獲得張力的，因其操作復(fù)雜且張力大小不一致，僅適用于老式的低速復(fù)卷機上。較完善的張力調(diào)整機構(gòu)，在整個工作速度范圍內(nèi)，能自動控制張力并保持恒定。它在退紙卷后面配置了檢查張力用的浮動輥，把紙的張力大小引起的輥筒的移動變換為氣壓信號或電信號，由制動器進行控制。此外還有利用制動發(fā)電機進行自動張力控制的。

現(xiàn)代的高速復(fù)卷機多采用帶有制動發(fā)電機的電氣控制系統(tǒng)來控制張力，在制動退紙卷時，制動的直流電動機實際上處于發(fā)電狀態(tài)。調(diào)節(jié)制動發(fā)電機保持恒定功率就能自動控制紙幅張力恒定。制動發(fā)電機的調(diào)節(jié)原理如圖7所示。圖中制動發(fā)電機D與退紙卷軸D1相連，其勵磁繞組F1F2由可控硅整流供電，R是負(fù)載電阻。

如卷紙機所述，當(dāng)線速度U恒定時，紙幅恒張力Q條件是退紙卷軸的制動功率Nf為常數(shù)。即：

Nf=QV=常數(shù)

從電工學(xué)知，直流發(fā)電機功率

Nf=Ef/R=uf/R

式中Ef、uf-制動發(fā)電機的電勢端電壓

R-制動發(fā)電機的負(fù)載電阻

忽略損耗，當(dāng)制動發(fā)電機負(fù)載電阻恒定時，只要保持其所發(fā)電壓uf恒定，就能保持恒功率。具體調(diào)節(jié)過程如下：在退紙過程中退紙卷直徑不斷變小，制動發(fā)電機的轉(zhuǎn)速將隨之增加，Ef和uf都有增加的趨勢。通過分壓器R1、R2取出反饋電壓也可增加，它與主令電壓比較后使偏差信號△u減小。由此，可控硅整裝置的輸出電壓減小，制動發(fā)電機的勵磁電流隨之減小，從而使Ef不能增加，而在整個卷取中保證恒定。

為適應(yīng)高速和卷徑變化范圍，新的復(fù)卷機張力控制系統(tǒng)采用直接檢測的張力反饋，在大卷徑時控制制動發(fā)電機的端電壓、在小卷徑時控制其磁場的辦法。并將制動發(fā)電機所發(fā)出的電能饋入電網(wǎng)。這種方法可使用權(quán)復(fù)機獲得良好的性能。

其他的張力自控器尚有電氣壓力型、光電吸入型等形式。

結(jié)束語

企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要適應(yīng)市場競爭激烈的需要，復(fù)卷機要承擔(dān)多品種的“繁重”卷紙任務(wù)，一時難以掌握變換產(chǎn)品卷紙的正常運行（必經(jīng)調(diào)節(jié)的適應(yīng)過程）。雖高速運行的復(fù)卷機是造紙的的重要附屬設(shè)備，但運行故障及事故的發(fā)生概率較高，往往給工人帶來不安全感。一旦某個環(huán)節(jié)出了故障，將會使造紙機被迫停機，更嚴(yán)重影響全廠停產(chǎn)，除非有備用復(fù)卷機輪流對換卷紙，減輕卷紙生產(chǎn)壓力，但要增加設(shè)備投資和占車間地面空間，這種做法也不現(xiàn)實。同行的企業(yè)有這樣流傳，復(fù)卷機出了問題，就是“攔路虎”，一時“束手無策”。企業(yè)則有相當(dāng)一部份依然存在設(shè)備“頭痛治頭,腳痛治腳”的不正?，F(xiàn)象，且設(shè)備完好率跟不上造紙發(fā)展的要求。目前國內(nèi)高速復(fù)卷機因加工精度、使用材料等技術(shù)上仍然存在“先天不足”的缺陷，影響復(fù)卷紙的質(zhì)量不穩(wěn)定。有實力企業(yè)具有良好的技術(shù)挖潛能力，對復(fù)卷機進行技術(shù)改造采取了安全生產(chǎn)措施，使操作工人得到無“后顧之憂”的安全感。

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圖7制動發(fā)電機的張力控制系統(tǒng)