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【摘要】：由于不同可控挠度辊的使用要求、标准等的不同，因此其可用于不同用途的造纸。本文对不同用途造纸可控挠度辊进行分类，并结合当今高新技术的使用，探讨了不同可控挠度辊的优化设计。
【关键词】：造纸；可控挠度辊；优化
可控挠度辊是造纸行业中一种精度高、受力大、结构复杂的，大型关键技术部件。好的可控挠度辊可以大大的提高造纸中纸张的质量，还可以达到更高效及更低能耗的作用。研究可控挠度辊，意义重大。
1.造纸行业中可控挠度辊的应用。
可控挠度辊在造纸机械中应用非常广泛，可以用作造纸机内、机外涂布机的光泽压光辊、涂布辊、压榨辊、张力脱水辊、施胶辊等，还可用于超级压光机、软压光机等的顶辊、底辊等。[1]
2.造纸行业中可控挠度辊的基本要求
为尽可能的降低由自重和工作负荷引起的辊面自身挠度，保证设备正常运转，对可控挠度辊的基本要求是：
2.1.能够具备设备所要求的挠度可控调节功能和范围，其中包括对称、不对称、大小和局部调节等。
2.2.要在两端支点等量或不等量施加负载和向辊面施加不同程度载荷大小时随时对辊面局部和整体进行调节，并能改变相应线压和压区间隙的分布规律和大小，以满足造纸机稳定可靠的工作要求。
2.3.具有操作方便、显示直观的优点，且具有自动安保功能，能够在设备上配置相应的变送装置、在线测量后实现闭环自控的措施。
2.3.1.能耗较低
2.3.2.根据不同设备要求达到相应的辊面挠度调节精度
2.3.3.生产、维护成本较低，满足造纸机要求
为满足以上基本要求，要合理挑选适合的可控挠度辊的结构特点和工作机理；应按照挠度辊纵向剪刀挠度、纵向弯矩挠度和横向弯曲挠度组合计算结果进行辊壳结构优化、挠度计算； 要进行计算机优化静压支承的布置和大小，在关键结构上采用分路自控装置、机械引导和液压定位等；要根据市场供应要求，配用高质量计算机关键件、进口液压、电气等，自主研发相应仿真显示、安全保护软件等；要尽可能采用先进处理工艺和具有高强度、高质量的材料以提高挠度辊性能和寿命；要重视提高轴承深加工精度计算和辊壳内外表面加工精度，实现精确动平衡。[2]
3.造纸行业中可控挠度辊的分类
根据工作机理、使用要求和结构特点等的不同，造纸可控挠度辊可分为多种。就使用要求将可控挠度辊分为以下几类：
3.1.低线压可控挠度辊
其挠度调节阈限较大，张力脱水辊等的调节量最大能达到几毫米；但其工作线压比较低，一般在20～30kN/m范围以下波动。比较常用的有宽幅机机内、机外涂布机的涂布辊和宽幅纸板机、造纸机的张力脱水辊等。
3.2.中线压可控挠度辊
其最大挠度调节范围大约在1mm以下，可有效抵消辊面母线和自身挠度之间的直线度误差；其挠度控制的要求比较高，特别是在硬压区可控挠度辊上的挠度控制精度至少要达到微米级；其最高工作线压一般控制在100～120kN/m以下。比较常用的有机外、机内涂布机的光泽压光辊，纸板机、造纸机的窄压区压榨辊和纸机硬压光机的顶辊、底辊等。[3]
3.3.高线压软压区可控挠度辊。
由于主要用于抵消自身挠度，其最大挠度可调节范围较小；但其所承受的工作线压很高，一般都在250～850kN/m的范围内。比较常用的有软压光机、超级压光机的顶辊、底辊和纸板机、造纸机的高压区压榨辊等。
4.不同用途造纸可控挠度辊的优化
要想研发出性能优越、工作稳定、操作容易、成本低廉的可控挠度辊，要根据造纸具体要求、结构、用料、设计、制作工艺等方面进行不同程度的综合优化：
4.1.低线压可控挠度辊
因为宽幅纸板机、造纸机的张力脱水辊等需要较大的挠度调节量，所以辊壳要采用高强度材料保持尽量小的壁厚和外径，一般采用无缝钢管等制作；挠度辊控制部分尽量配备相应的计算机显示装备，能够同时模拟显示辊面的挠度分布曲线；尽量采用钢管焊接结构制作辊芯部分；最好采用大间隔、单个控制、大尺寸的辊内静压支撑。[4]
4.2.中线压可控挠度辊
根据各种挠度辊用途不同，压榨辊壳表面常采用盲孔、带沟纹或者平面高线压等包胶层，压光辊表面常采用淬火硬化或高硬度涂熔层等硬化结构；应用计算机模拟显示操作数据、辊间线压分布曲线和辊面挠度分布曲线，不仅能够自动调整由于磨损、安装、气温变化等造成的误差，还能够自动在线检测纵向横向控制装置连接，自动给定控制辊内、辊端各支承压力，实现节能、精度等的共同控制。
4.3.高线压软压区可控挠度辊
由于超级软压光机顶辊、底辊等辊壳外径较大，其壁厚主要取决于弯、剪、拉联合作用下的相当支撑疲劳强度。根据使用的不同用途，辊面可采用涂熔硬质层、表面淬火的硬化表面或者高线压、耐高温的可包覆的塑胶层等；一般采用高强度钢、工字型截面制作辊芯；根据不等距、小间隔原理放置辊内静压支承，利用分组液压进行控制，利用自动给定、自动控制辊内和滚段各支承压力，采用编程自动弥补间隔误差，可以在工作中进行在线检测仪表和横向分区控制装置连接，还可以进行随时手动控制调节等。
结束语：
由于可控挠度辊在结构、材料、参数、性能、控制系统和操作等方面的差别很大，因此研发中的难点重点较多，要根据其特点分类优化，在先进、经济前提下，不断攻破技术难点，革新关键技术，开发具有优良性能的大型可控挠度辊，以满足先进造纸设备的应用需要，这样才能保证企业在市场竞争中有竞争力。
【参考文献】：
[1]王锡元.造纸压光设备的发展趋势及其辊间线压分布调控装置的优化配置[J].轻工机械.1998，05（35）：57-58
[2]毛全有，李国强.高速宽幅造纸机可控挠度辊关键技术与应用[J].装备制造技术.2011，12（29）：62-63
[3]王锡元，王晓彬，张春林.分区可控挠度辊静压支承和液压系统的研究改进[J]. 轻工机械.2010，13（14）：74-75
[4]丁斐，欧阳小平，杨华勇.造纸机可控挠度辊的发展历程[J].流体传动与控制. 2011，06（10）：61-62
【作者简介】：
陈加添（1986-）男，汉，广东云浮人，本科学历，机械自动化设计方向。
【关键词】：造纸；可控挠度辊；优化
可控挠度辊是造纸行业中一种精度高、受力大、结构复杂的，大型关键技术部件。好的可控挠度辊可以大大的提高造纸中纸张的质量，还可以达到更高效及更低能耗的作用。研究可控挠度辊，意义重大。
1.造纸行业中可控挠度辊的应用。
可控挠度辊在造纸机械中应用非常广泛，可以用作造纸机内、机外涂布机的光泽压光辊、涂布辊、压榨辊、张力脱水辊、施胶辊等，还可用于超级压光机、软压光机等的顶辊、底辊等。[1]
2.造纸行业中可控挠度辊的基本要求
为尽可能的降低由自重和工作负荷引起的辊面自身挠度，保证设备正常运转，对可控挠度辊的基本要求是：
2.1.能够具备设备所要求的挠度可控调节功能和范围，其中包括对称、不对称、大小和局部调节等。
2.2.要在两端支点等量或不等量施加负载和向辊面施加不同程度载荷大小时随时对辊面局部和整体进行调节，并能改变相应线压和压区间隙的分布规律和大小，以满足造纸机稳定可靠的工作要求。
2.3.具有操作方便、显示直观的优点，且具有自动安保功能，能够在设备上配置相应的变送装置、在线测量后实现闭环自控的措施。
2.3.1.能耗较低
2.3.2.根据不同设备要求达到相应的辊面挠度调节精度
2.3.3.生产、维护成本较低，满足造纸机要求
为满足以上基本要求，要合理挑选适合的可控挠度辊的结构特点和工作机理；应按照挠度辊纵向剪刀挠度、纵向弯矩挠度和横向弯曲挠度组合计算结果进行辊壳结构优化、挠度计算； 要进行计算机优化静压支承的布置和大小，在关键结构上采用分路自控装置、机械引导和液压定位等；要根据市场供应要求，配用高质量计算机关键件、进口液压、电气等，自主研发相应仿真显示、安全保护软件等；要尽可能采用先进处理工艺和具有高强度、高质量的材料以提高挠度辊性能和寿命；要重视提高轴承深加工精度计算和辊壳内外表面加工精度，实现精确动平衡。[2]
3.造纸行业中可控挠度辊的分类
根据工作机理、使用要求和结构特点等的不同，造纸可控挠度辊可分为多种。就使用要求将可控挠度辊分为以下几类：
3.1.低线压可控挠度辊
其挠度调节阈限较大，张力脱水辊等的调节量最大能达到几毫米；但其工作线压比较低，一般在20～30kN/m范围以下波动。比较常用的有宽幅机机内、机外涂布机的涂布辊和宽幅纸板机、造纸机的张力脱水辊等。
3.2.中线压可控挠度辊
其最大挠度调节范围大约在1mm以下，可有效抵消辊面母线和自身挠度之间的直线度误差；其挠度控制的要求比较高，特别是在硬压区可控挠度辊上的挠度控制精度至少要达到微米级；其最高工作线压一般控制在100～120kN/m以下。比较常用的有机外、机内涂布机的光泽压光辊，纸板机、造纸机的窄压区压榨辊和纸机硬压光机的顶辊、底辊等。[3]
3.3.高线压软压区可控挠度辊。
由于主要用于抵消自身挠度，其最大挠度可调节范围较小；但其所承受的工作线压很高，一般都在250～850kN/m的范围内。比较常用的有软压光机、超级压光机的顶辊、底辊和纸板机、造纸机的高压区压榨辊等。
4.不同用途造纸可控挠度辊的优化
要想研发出性能优越、工作稳定、操作容易、成本低廉的可控挠度辊，要根据造纸具体要求、结构、用料、设计、制作工艺等方面进行不同程度的综合优化：
4.1.低线压可控挠度辊
因为宽幅纸板机、造纸机的张力脱水辊等需要较大的挠度调节量，所以辊壳要采用高强度材料保持尽量小的壁厚和外径，一般采用无缝钢管等制作；挠度辊控制部分尽量配备相应的计算机显示装备，能够同时模拟显示辊面的挠度分布曲线；尽量采用钢管焊接结构制作辊芯部分；最好采用大间隔、单个控制、大尺寸的辊内静压支撑。[4]
4.2.中线压可控挠度辊
根据各种挠度辊用途不同，压榨辊壳表面常采用盲孔、带沟纹或者平面高线压等包胶层，压光辊表面常采用淬火硬化或高硬度涂熔层等硬化结构；应用计算机模拟显示操作数据、辊间线压分布曲线和辊面挠度分布曲线，不仅能够自动调整由于磨损、安装、气温变化等造成的误差，还能够自动在线检测纵向横向控制装置连接，自动给定控制辊内、辊端各支承压力，实现节能、精度等的共同控制。
4.3.高线压软压区可控挠度辊
由于超级软压光机顶辊、底辊等辊壳外径较大，其壁厚主要取决于弯、剪、拉联合作用下的相当支撑疲劳强度。根据使用的不同用途，辊面可采用涂熔硬质层、表面淬火的硬化表面或者高线压、耐高温的可包覆的塑胶层等；一般采用高强度钢、工字型截面制作辊芯；根据不等距、小间隔原理放置辊内静压支承，利用分组液压进行控制，利用自动给定、自动控制辊内和滚段各支承压力，采用编程自动弥补间隔误差，可以在工作中进行在线检测仪表和横向分区控制装置连接，还可以进行随时手动控制调节等。
结束语：
由于可控挠度辊在结构、材料、参数、性能、控制系统和操作等方面的差别很大，因此研发中的难点重点较多，要根据其特点分类优化，在先进、经济前提下，不断攻破技术难点，革新关键技术，开发具有优良性能的大型可控挠度辊，以满足先进造纸设备的应用需要，这样才能保证企业在市场竞争中有竞争力。
【参考文献】：
[1]王锡元.造纸压光设备的发展趋势及其辊间线压分布调控装置的优化配置[J].轻工机械.1998，05（35）：57-58
[2]毛全有，李国强.高速宽幅造纸机可控挠度辊关键技术与应用[J].装备制造技术.2011，12（29）：62-63
[3]王锡元，王晓彬，张春林.分区可控挠度辊静压支承和液压系统的研究改进[J]. 轻工机械.2010，13（14）：74-75
[4]丁斐，欧阳小平，杨华勇.造纸机可控挠度辊的发展历程[J].流体传动与控制. 2011，06（10）：61-62
【作者简介】：
陈加添（1986-）男，汉，广东云浮人，本科学历，机械自动化设计方向。