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软辊压光机的工作原理及特点默认分类2007-01-15 21:31:16 阅读352 评论1 字号：大中小软辊压光机由可加热调温的冷硬铸铁辊和可控制中高外包覆弹性材料的软辊组成。
同普通纸机压光机使用效果比较，其具有平滑度增加显著、松厚度损失减少、纸张强度得以保持等特点。
软辊压光机作为造纸机和涂布机的机内或机外整饰设备,由于其性能优越、操作简便、纸幅压光断头少、压光后成纸质量提高、设备运行作业率高，得到迅速的发展。
世界上当前可以提供软辊压光机的厂家有Voith Sulzer-Hunt & Moscrop,Valmet,Küsters和Allimand等。
软辊压光机的工作原理软辊压区由一根可加热调温的冷硬铸铁辊和一根可控制中高、其辊壳外包覆弹性材料的软辊组成。
软辊辊面在压力作用下变形，使压区形成面接触，而使单位面积的压强较低，纸幅表面受到温和的处理，所以纸幅整饰均匀，松厚度损失少。
按辊径大小，软辊面包覆材料的硬度以及施加压力的不同，软辊压光压区的宽度可达5～10mm，为纸机压光(硬压区)的5～8倍，其单位压力一般为20～40N/mm2。
即使软压光的线压力较高，其单位压力也不过是纸机压光机的1/3～1/4。
由于压区较宽，纸幅在压区停留时间长，其增加的能耗变成为热的形式传给纸幅，软化纸幅表面的纤维，使其容易压光，增加平滑度。
权衡压力和温度之间的效果，在上述压区温度较高时，压区压力相对可低些，这样可减少松厚度的损失，从而得到满意的纸面整饰。
又由于软压光压区的比压力较低，纤维压溃的现象大大减少，使纸张的强度得以保持。
纸张纵向和横向的拉力强度好，这就意味着纸机和后续的印刷机运转率会有提高。
由于软辊面材料的回弹性，使辊面可适应纸幅任何不好的匀度和定量的变化，因此可以比常规的硬压区压光机有更均匀的平滑度和均匀的紧度。
纸幅较薄区和加热辊接触良好;同时对厚区而言，其厚度不会有大的减少，这样在厚薄区都可增加其细微平滑度，因而整个纸幅都有非常均匀的细微平滑度，消除了色斑，印刷性能大大改善。
摘要：软辊在日常使用和现场长期存放过程中会出现多种问题,主要包括辊体变形、轮廓变形超差、轴承故障和结构松动、胶层厚度过小等问题,以上因素都会导致软辊工作性能的变化。
辊子的各种性能变化又会影响到超级压光机工作状态的变化。
关键词：压光机；振动；胶层；共振Abstract: There are many problems in the daily use and long-term storage of soft rolls, including roll body deformation, contour deformation, bearing failure and structural loosening, and small thickness of rubber layer. The above factors will lead to the change of the working performance of the soft roll, thus affecting the working state of the super calender.Key words: calender; vibration; glue layer; resonance软辊性能变化对超级压光机运行的影响⊙ 陈赛 徐鹤 贾荣智（山东太阳纸业股份有限公司，山东兖州 272100)The Influence of Soft Roll Performance Change on the Operation of Super Calender⊙ Chen Sai, Xu He, Jia Rongzhi (Shandong Sun Paper Co., Ltd., Jining, Shandong 272100, China)中图分类号：TS734+.7; TS755文献标志码：B 文章编号：1007-9211(2023)24-0057-03陈赛 先生机械电气工程师、钳工高级技师，山东太阳纸业20#、38#设备主管；研究方向：设备维护、状态检测与故障诊断。
软压光的原理及优缺点软辊压光是由硬辊和软辊组合成的压光机组。
硬辊：即热辊，冷铸辊，表面硬度高，光洁尤如镜面，用油或水在机外加热送到辊内，也有用感应电加热，辊面温度从120度到200度，最高可达230度。
软辊：可控中高辊，表面以特殊的聚合物制成，要求耐高温高压，弹性好，能承受负荷频繁的变化。
目前使用的材料主要有环氧树脂、尼龙、合成橡胶、聚酯尿烷等。
软压光的作用原理在运行中，纸页和热辊接触，短时间内，热辊把热能传到纸内，并深入到一定的临界深度（通常认为是在0.007μм）时，这时纸面的温度达到或接近玻璃软化点，此时纸面塑性加强，而软辊在受压时，弹性变形，压区形成面接触。
镜面的硬辊就象压模似的把蒴化的纸面，变的平滑又_泽，且保留了好厚度。
软压光的优点和硬压光相比有以下优点：①压出的纸紧度一致具有较高弹性模数的压光辊，一般要比钢辊柔软500-50倍，当弹性辊以一定的线压压到硬辊或冷淬铸铁辊时，其压区宽度就变得比钢-钢辊相接触时要宽得多。
峰压随压区宽度的倒数而下降，接触表面不再是一个平面，而且沿着钢辊的曲率半径，钢辊的总径向压缩变形很小（0.2-2%）。
在钢-钢压区，如果纸页中有高低不平的斑块，压力就不均一。
进入压区的的纸页，高厚斑块或絮凝块太多时，此处压力将达到最多，周围地区则比较低。
总的结果是，纸幅的高纤维密度区会在同样纸页厚度的低纤维密度区显现出来，后者所受到的压区压力冲击力度较低。
纸页在弹性面层的压光辊中受压时，硬辊压入面层的下凹深度大到足以使纸页厚度的改变不会使峰压有多大变化（峰压即压区中心线的最高压力）。
②即使纸张匀度不好，其不透明度可得到改善，并消除色斑。
由于软辊面材料得回弹，使辊面可以适应纸页任何不良的匀度和定量变化。
纸张较薄区和热辊接触，同时对厚区来说，厚度不会有较大的减少，这样的厚薄区都可增加其细微平滑度，消除了色斑。
③印刷油墨吸受性良好因纸页紧度一纸致，且厚度减少不是很大，因而压出的纸吸油膜性好且均一。
软辊压光机1. 软辊压光机从80年代开始，已经正式成功并广泛地应用在造纸行业，作为造纸机和涂布机的机内或机外的整饰设备。
由于其性能优越、操作简单、纸幅压光断头少、压光后成纸质量提高、设备运行作业率高，得到迅速的发展。
世界上当前可以提供软辊压光机的厂家有Voith Sulzer-Hunt&Moscrop，Valmet、Künters和Allimand等。
我院和江阴市国光压光机纤维辊公司通力合作，正在开发和研制中，可望不久将会问世。
2．软辊压光机的作用原理压区由一根可加热调温的冷硬铸铁辊和一根可控制中高，其辊壳外包覆弹性材料的软辊组成。
软辊辊面在压力作用下的变形，使压区形成面接触，而使单位面积的压强较低，纸幅表面受到温和的处理，所以纸幅整饰均匀，松厚度损失少。
按辊径大小，软辊面包覆材料的硬度以及施加压力的不同，软辊压光压区的宽度，可达5～10mm，为纸机压光（硬压区）的5～8倍，其单位压力一般为20～40N/m㎡。
即使软压光的线压力较高，其单位压力也不过是纸机压光机的l／3～1／4。
由于压区较宽，纸幅在压区停留时间长，其增加的能耗变成为热的形式传给纸幅，软化纸幅表面的纤维，使其容易压光，增加平滑度。
权衡压力和温度之间的效果，在上述压区温度较高时，压区压力相对可低些，这样可减少松厚度的损失，从而得到满意的纸面整饰。
又由于软压压光区的比压力较低，纤维压溃的现象大大减少，使纸张的强度得以保持。
纸张纵向和横向的拉力强度好，这就意味着纸机和后续的印刷机运转率会有提高。
由于软辊面材料的回弹性，使辊面可适应纸幅任何不好的匀度和定量的变化，因此可以比常规的硬压区压光机有更均匀的平滑度和均匀的紧度。
纸幅较薄区和加热辊接触良好，同时对厚区而言，其厚度不会有重大减少，这样一来在厚薄区都可增加其细微平滑度，因而整个纸幅都有非常均匀的细微平滑度，消除了色斑，印刷性能大大改善。
软压光的另一好处是在纸张压黑和色斑问题基本消除的前提下，允许纸幅可在水份较高情况下运行，这不仅有利于纸幅的压光整饰作用，同时使纸卷的水份可保持较高，纸幅的水份大、温度高，使其纤维组分得到软化以利于压光。
软压光机计算说明书2.硬压光棍的强度及中高计算设计初始参数(1)轴承间距l1=6130mm(2)辊筒参数B=5050mm(3)辊筒外径D0=760mm(4)辊体材料HT250(5)重量G=170000N=170kN(6)辊体中间最大内径d=380mm(7)最大工作线压150kN/m(8)最大设计线压150kN/m2.1 辊筒强度计算(1)辊筒的总负荷P=qB+G=150×5050+170000=927500N=9.28×105N(2)辊筒的弯曲应力校核a.许用弯曲应力[σw1]=25Mpab.辊筒的抗弯模量W=π(D4-d4)32D=3.14×(0.764-0.384)32×0.76=4.04×10-2 m3最大工作线压150kN/m(3)辊筒的弯曲应力校核a.许用弯曲应力[σw]=20Mpa辊筒的最大弯曲力矩M=p(2l-B)/8=9.28×105×(2×6.13-5.05)/8=8.36×105 N·m b.计算弯曲应力c. σ=MW=8.36×1054.04×10-2=2.07×107 Pa=20.7Mpa＞20Mpa=[σw]强度不合适。
故调整辊筒外径D0=800mm则W=π(D4-d4)32D=3.14×(0.804-0.384)32×0.80=4.77×10-2 m3. σ=MW=8.36×1054.77×10-2=1.75×107 Pa=17.5Mpa＜20Mpa=[σw]强度合适(1)转动惯矩I=π(D4-d4)/64=π×(0.804-0.384)/64=1.91×10-2 m4 (2)辊筒挠度(当位于下辊时)f=P1B2(12l1-7B)384EI=9.28×105×5.052×(12×6.13-7×5.05)384×1.2×1011×1.91×10-2=1.05×10-3 m=1.05mm (当位于上辊时)f=P 2B 2(12l 1-7B)384EI =5.85×105×5.152×(12×6.13-7×5.15)384×1.2×1011×1.91×10-2=7.05×10-4 m=0.705mm1.软压光辊强度计算辊子设计外形如图。
关于压光和软辊软辊压光机是近年来由德国Kuster—Beloit公司开发研究出来的，后来Valmet、Voith公司相继生产这种压光机。
它由可加热调温的冷硬铸铁辊和可控制中高外包覆弹性材料的软辊组成。
硬热辊的表面是一种特殊的表面硬镀层，厚度约150um，硬度达1000HV；软辊表面硬度一般为91SHD，耐温为105℃。
同普通纸机压光机使用效果比较，其具有平滑度增加显著、松厚度损失减少、纸张强度得以保持等特点。
机型分类软辊压光机根据软辊本身的设备结构不同，可分为固定中高软辊压光机、单区可控中高软辊压光机、可控中高软辊压光机三种类型。
根据压区数量，可分为单压区软辊压光机、双压区软辊压光机、复合多压区软辊压光机。
辊面材料常用的辊面材料有聚氨酯、复合材料、冷硬合金、高硬度表面喷涂等。
针对生产纸品种的特殊要求，可对材料进行任意组合。
在线压力基本一致的前提下，辊面材质的硬度越高，线的紧度越大；辊面材质的粗糙度越低，纸的平滑度越高。
因此选择符合纸的辊面材质，有助于改善压光机本身的缺陷。
热辊材质的选择1.当选择冷硬合金时，冷硬合金的硬度一般在HS70°左右，且误差范围在±2°以内，若超差在5°—10°范围，则辊面硬度的均一性差，从而导致辊面的热稳定差。
2.以环氧树脂为主体材料,添加玻璃纤维、芳纶纤维和白炭黑等改性补强材料, 经过独特工艺制备的复合材料, 用来替代冷硬铸铁合金材料。
环氧树脂覆面材料通过无纺布浸渍缠绕成型工艺包覆在金属辊芯上, 制成软压光胶辊。
3.国外技术可以把辊面硬度做到HS70°±1°以内，使用时辊面的一致性非常好。
4.国内某企业采用世界上最为先进的二次离心浇筑工艺，可将冷硬层的硬度提高到HS75°以上，并且误差可控制在±2°以内，使用时热变形非常小。
此外，若将国内普通的冷硬合金硬辊表面喷涂碳化钨合成材料，将表面硬度提高到HS88°±2°，也将改善辊子的热稳定性，降低辊子的受热变形量。
关于压光和软辊软辊压光机是近年来由德国Kuster—Beloit公司开发研究出来的，后来Valmet、Voith公司相继生产这种压光机。
它由可加热调温的冷硬铸铁辊和可控制中高外包覆弹性材料的软辊组成。
硬热辊的表面是一种特殊的表面硬镀层，厚度约150um，硬度达1000HV；软辊表面硬度一般为91SHD，耐温为105℃。
同普通纸机压光机使用效果比较，其具有平滑度增加显著、松厚度损失减少、纸张强度得以保持等特点。
机型分类软辊压光机根据软辊本身的设备结构不同，可分为固定中高软辊压光机、单区可控中高软辊压光机、可控中高软辊压光机三种类型。
根据压区数量，可分为单压区软辊压光机、双压区软辊压光机、复合多压区软辊压光机。
辊面材料常用的辊面材料有聚氨酯、复合材料、冷硬合金、高硬度表面喷涂等。
针对生产纸品种的特殊要求，可对材料进行任意组合。
在线压力基本一致的前提下，辊面材质的硬度越高，线的紧度越大；辊面材质的粗糙度越低，纸的平滑度越高。
因此选择符合纸的辊面材质，有助于改善压光机本身的缺陷。
热辊材质的选择1.当选择冷硬合金时，冷硬合金的硬度一般在HS70°左右，且误差范围在±2°以内，若超差在5°—10°范围，则辊面硬度的均一性差，从而导致辊面的热稳定差。
2.以环氧树脂为主体材料,添加玻璃纤维、芳纶纤维和白炭黑等改性补强材料, 经过独特工艺制备的复合材料, 用来替代冷硬铸铁合金材料。
环氧树脂覆面材料通过无纺布浸渍缠绕成型工艺包覆在金属辊芯上, 制成软压光胶辊。
3.国外技术可以把辊面硬度做到HS70°±1°以内，使用时辊面的一致性非常好。
4.国内某企业采用世界上最为先进的二次离心浇筑工艺，可将冷硬层的硬度提高到HS75°以上，并且误差可控制在±2°以内，使用时热变形非常小。
此外，若将国内普通的冷硬合金硬辊表面喷涂碳化钨合成材料，将表面硬度提高到HS88°±2°，也将改善辊子的热稳定性，降低辊子的受热变形量。
研究表明，热辊表面的硬度越高，热稳定性越好，热变性量越小，对纸页的负作用小。
软辊材质的选择1.聚氨酯橡胶，硬度在SHA95°±2°至SHA100°以上，使用它能达到一定的效果，但是以Pu材料为主的聚氨酯橡胶，存在缺陷(1)表面耐温性差，一般不过80℃；(2)硬度提高后，使用过程中热稳定性较差，造成表面胶料变软。
2.进口合成材料，硬度在SHD88°——92°，表面耐温可达130℃，压光效果相对于聚氨酯橡胶的，有明显的改善。
热辊的加热方式热辊加热的热源通常有两种：蒸汽，导热油。
1.采用蒸汽加热的热辊通常是中空表面冷硬铸铁辊，只能采用同侧进汽回水蒸汽旋转接头，往往会造成辊面温度不均，影响纸幅厚薄不均一。
2.采用导热油加热的热辊都是采用周边打孔厚壁表面冷硬铸铁辊，设计巧妙的导热油进回油通道可以做到热辊表面温度差全幅在2°以内，使辊面温度一致，可以达到非常好的压光效果。
导热油加热一个非常有利的特点是温度可调范围广，通常在20℃——200℃之间可以任意设置，导热油的热量是采用有机热载锅炉热交换获得的，现在的自动化控制非常好，可以做到导热油温度在2℃范围内。
实践表明，热辊表面温度高低对同一纸种的平滑度影响很大，利用导热油加热的温度任意设置可控的特点，可以解决同一机台不同产品纸种紧度与平滑度同时提高的问题。
单压区与双压区的比较单压区软辊压光机在使用过程，由于辊子内在的质量差异，如热辊的表面硬度差别大就会受热变形大，或辊子研磨曲线不好，或使用一段时间后表面磨损不一致，以上问题都会在造纸过程出现纸卷链条印，采用辊面吹风补救措施也很难彻底解决问题。
采用双压区软压光机有时会相互弥补减少链条印的产生。
压区的数量取决于不同的用途。
单压区结构是软压光所具有的特点与超压光相比．各压区内的线压力分布大大改善，同时，由于软辊的辊面转动一周时只受一次挤压，辊面有足够的时问恢复原状，因此，即使是在很高车速下，其加压效率也很高，并且使用寿命长。
单压区软压光的一个主要特点是易于引纸，这对高速纸机更加重要。
压区内温度和线压力在很大程度上可单独控制，所以压光效果可变化多端，而且纸幅的两面差被降低到最小。
双压区软压光机比单压区软压光机能更多的提高纸业表面的平滑度。
若对各压区的热辊与软辊上下位置任意互相调整组合，可以获得不同机台同一纸种或同一机台不同纸种纸页正反面平滑度差别的客户适用性。
压光辊辊面的研磨压光辊的表面研磨质量对纸的压光是至关重要的。
特别是固定中高辊的中高曲线，若中高选择正确而中高曲线部标准可以通过静动态压印试验立即发现，要达到理想的中高曲线是由研磨工艺和磨床机械精度两方面保证的。
在造纸机上所有辊子研磨要求只有压光机辊子是最高的，也是最难研磨的，我们目前压光辊表面材料多为进口复合材料、聚氨酯、冷硬合金。
都是比较难磨削的材料，研磨时容易出现砂轮印，需要加强对研磨后辊面质量验收。
另外还要注意对轴承档位的检查经常修复，辊面的不圆度，辊体的动平衡状态。
压光辊辊面的保护软压软辊的寿命较短，是存在于造纸行业的普遍现象。
造纸企业的压光机维护人员希望在设计和制造压光机时就已经采取了有效的技术措施或者选择了适宜的压光辊辊面材料，来预防压光辊辊面的失效。
压光辊辊面磨损时，能采取有效的修复措施修复辊面。
保护软辊压光机辊面的措施有：(1)其1压下辊和2压上辊为软辊；辊壳上包有辊面弹性材料；芯轴与辊壳间的密封条将压力油腔与回流油腔隔离，通过调节辊内的油压，可获得理想中高。
(2)为了确保软辊的安全运行，用辊边上的吹风装置冷却；软辊辊面任何位置不能直接与热辊接触，辊边一般都需倒一定的斜角，保证纸页宽度大于软辊接触面的宽；软辊表面全幅吹冷风并可调节，确保辊面温度最高不能超过110℃。
整饰时,纸机车速为650m/min，压区压力为90 --100N/mm ，压区温度为95℃，效果良好。
(3)铸铁辊壳上包有一层约11.5mm厚的聚氨酯材料，辊筒内衬有用于产生中高的辊芯，外软辊的外层包覆聚氨酯。
(4)软辊覆面是Dura聚合物达到100℃时或者在10cm的范围内温差超过5℃，也很容易变形。
OptiLoad装备的软辊温度平衡系统是使低温的软水不停地在中空的软辊中循环，防止软辊局部温差过大（>5℃）(5) 一般厂家供货的软辊为StoweWoodward(德国)的JalonYel-low 9607，底胶耐温只有80℃，表面胶层耐温为105℃，不适合生产轻涂纸的要求，改为JalonOrange，耐温100℃，表面瞬时耐温180℃，长时间耐温为160℃，能够满足生产轻涂纸的需要。
(6)使用材料为Elagiass ZE-200、耐表面温度125℃、辊面硬度Shore D92 度的日本树脂辊替代纸粕底辊以后，研磨周期每2～6个月一次；每年可减少研磨费用约57.5万元，减少因纸病造成的损失约40.8万元。
(7)铸辊材料为含碳3.65%，含镍1.80%的灰口铸铁，铸辊的螺孔涂防锈油，尽可能使铸辊芯部组织变为球状石墨，以防铸辊爆裂或者出现裂纹。
(8)HVO/AF 超音速火焰喷涂制备的WC涂层压光辊，比冷硬铸铁更耐磨，能承受压光辊的辗压力，涂层致密，可以磨削至镜面，耐腐蚀性也优于电镀辊面(9)超大型碳钢压光辊表面喷涂WC尤其适合，因为钢不存在冷硬铸铁的铸造缺陷。
准400mm、长度2 400mm、表面粗糙度Ra0.16、肖氏硬度68度的压光辊表面等离子喷涂碳化钨后以棕刚玉砂轮细磨使表面粗糙度恢复，可以延长压光辊使用寿命。
软辊压光机的结构软辊压光机由软辊、热辊、刮刀、液压系统、加热系统、辊端吹风系统、张力辊、活动弧形辊、机架、电气传动和自控系统等组成。
压光机最普通的排列是二组串联双压区形式，每个压区由一个软辊和一个冷硬铸铁加热辊组成。
这两个压区的上、下辊分别由各自的传动系统带动，其线压力和热辊温度均可分别控制、调节，以使纸幅的两面差得到最大程度的纠正。
两个压区可以相背地装在同一机架上，中间开有操作维修通道。
也可如两台压光机一样各装在各自的机架上，中间有一通道。
有的纸张只需单面压光整饰，则只用一个压区。
需双面压光整饰的，要用二个压区，且软辊要分别装在上辊或底辊的位置。
二组三辊(二压区)布置(称2×2布置)，中间辊为加热的冷硬铸铁辊，上、下辊均为软辊，这种型式多用于机外，用于两面压光整饰要求高的纸张。
软辊软辊一般为可控中高辊，辊壳外包覆层厚度为12～15mm。
4m以下净纸宽的多用游动可控辊(swim-ming roll)；4m以上的用分区可控中高辊(EConip roll)。
如岳阳纸业集团1997年引进的3800/800软辊压光机，最大线压为350kN/m，软辊为游动辊；南纸股份有限公司1999年引进的5500/1800Valmet Opti-Soft 软辊压光机，设计线压为200kN/m，软辊为分区可控中高辊。
包覆层又分底层和可磨层，可磨层厚度一般为3～5mm，生产涂布纸时约3个月磨一次，生产印刷书写纸时约半年磨一次，每次磨去0.12～0.2mm，磨到不能再磨的时候就需要重新包覆了。
包覆层为人工合成弹性材料，目前由奥地利、法国、美国、日本等塑料厂供货。
按纸种和压光要求不同，来选择材料及硬度。
如Valmet用Dura，可承受350kN/m线压及280℃温度。
原Beloit用90顶尖级XCC系列材料，硬度为88～95邵尔D，可承受62MPa、230℃。
Voith Sulzer用Elaplast 及Top Tec等材料，可承受160℃、400kN/m，硬度为86～91邵尔D。
MuⅢHv辊为控制纸页横幅厚度提供了有效的工具，厚度的调整可在瞬间完成，无需增加能耗。
PROSOFT压光机适用于机内或机外对纸幅进行高质量压光。
这种多压区压光机与一般软压光机相比其压应力要太得多。
同时，由于采用压区能量控制系统，压区线压力分布得到完善的控制+无剪切应力产生辊面使用寿命长，包覆层断裂的可能性极小，纸页强度得以保证。
加热辊每个纸种需要特定的压光温度(见表2)。
若温度始终保持一致，则整饰的结果越好。
软压区内加热辊的辊温一般要超过纸机压光机和超级压光机的压区辊温。
采用高温、降线压的特殊压光方法，可以尽量保持纸幅的松厚度，并且还具有最佳的运行性能和印刷性能。
加热辊是离心浇铸的合金冷硬铸铁辊或者是高合金硬面辊，要求辊面组织细致，硬度高，传热均匀性好，受热变形小。
国外加热辊的辊面硬度Vicres为544～460（肖氏62～69度）。
国内中合金冷硬铸铁辊面硬度为肖氏70～74度。
