Papīra mašīnu ražošanas procesā dažādiem ruļļiem ir neaizstājama loma, sākot no mitru papīra ruļļu atūdeņošanas līdz sausu papīra ruļļu ieklāšanai. Kā viena no galvenajām tehnoloģijām papīra mašīnu ruļļu projektēšanā, "vainags" — neskatoties uz šķietami nelielo ģeometrisko atšķirību, ko tas ietver — tieši nosaka papīra kvalitātes vienmērīgumu un stabilitāti. Šajā rakstā tiks vispusīgi analizēta papīra mašīnu ruļļu vainaga tehnoloģija no definīcijas, darbības principa, klasifikācijas, galveno ietekmējošo faktoru projektēšanā un apkopes aspektiem, atklājot tās svarīgo vērtību papīra ražošanā.

1. Krona definīcija: nozīmīga funkcija nelielās atšķirībās

“Crown” (angliski izrunāts kā “Crown”) attiecas uz papīrmašīnas ruļļu īpašu ģeometrisku struktūru aksiālā virzienā (gareniski). Ruļļa korpusa vidējās zonas diametrs ir nedaudz lielāks nekā gala zonu diametrs, veidojot kontūru, kas līdzīga “vidukļa cilindram”. Šī diametra atšķirība parasti tiek mērīta mikrometros (μm), un dažu lielu presēšanas ruļļu kronas vērtība var sasniegt pat 0,1–0,5 mm.

Galvenais rādītājs vainaga dizaina mērīšanai ir “vainagvērtība”, ko aprēķina kā starpību starp ruļļa korpusa maksimālo diametru (parasti aksiālā virziena viduspunktā) un ruļļa galu diametru. Būtībā vainaga dizains ietver šīs nelielās diametra starpības iepriekšēju iestatīšanu, lai kompensētu ruļļa “vidējās nokarenās” deformāciju, ko faktiskās darbības laikā izraisa tādi faktori kā spēks un temperatūras izmaiņas. Galu galā tas panāk vienmērīgu kontakta spiediena sadalījumu visā ruļļa virsmas un papīra tīmekļa (vai citu kontakta komponentu) platumā, liekot stabilu pamatu papīra kvalitātei.

2. Krona pamatfunkcijas: deformācijas kompensēšana un vienmērīga spiediena uzturēšana

Papīra mašīnu ruļļu darbības laikā deformācija ir neizbēgama mehānisko slodžu, temperatūras izmaiņu un citu faktoru dēļ. Bez vainaga konstrukcijas šī deformācija novedīs pie nevienmērīga kontakta spiediena starp ruļļa virsmu un papīra tīklu — "augstāks spiediens abos galos un zemāks spiediens vidū" —, kas tieši rada nopietnas kvalitātes problēmas, piemēram, nevienmērīgu bāzes svaru un nevienmērīgu papīra atūdeņošanos. Vainaga galvenā vērtība ir šo deformāciju aktīva kompensēšana, kas īpaši atspoguļojas šādos aspektos:

2.1 Velmēšanas lieces deformācijas kompensācija

Kad darbojas papīra mašīnu serdes ruļļi, piemēram, preses ruļļi un kalandra ruļļi, tiem ir jāpieliek ievērojams spiediens uz papīra tīmekli. Piemēram, preses ruļļu lineārais spiediens var sasniegt 100–500 kN/m. Ruļļiem ar lielu garuma un diametra attiecību (piemēram, platleņķa papīra mašīnu preses ruļļu garums var būt 8–12 metri) spiediena ietekmē notiek elastīgā deformācija, liekot tos uz leju vidū, līdzīgi kā “pleca stieņa liekšanās slodzes ietekmē”. Šī deformācija rada pārmērīgu kontakta spiedienu starp ruļļa galiem un papīra tīmekli, savukārt spiediens vidū ir nepietiekams. Līdz ar to papīra tīmeklis tiek pārmērīgi atūdeņots abos galos (kā rezultātā rodas augsts sausuma saturs un zems bāzes svars) un nepietiekami atūdeņots vidū (kā rezultātā rodas zems sausuma saturs un augsts bāzes svars).

Tomēr vainaga dizaina "bungas formas" struktūra nodrošina, ka pēc ruļļa saliekšanās visa ruļļa virsma paliek paralēlā saskarē ar papīra tīmekli, panākot vienmērīgu spiediena sadalījumu. Tas efektīvi novērš kvalitātes riskus, ko rada lieces deformācija.

2.2 Ruļļa termiskās deformācijas kompensācija

Daži ruļļi, piemēram, vadrullīši un kalandra ruļļi žāvēšanas sekcijā, darbības laikā termiski izplešas, saskaroties ar augstas temperatūras papīra ruļļiem un tvaika sildīšanu. Tā kā ruļļa korpusa vidusdaļa ir pilnīgāk uzkarsēta (gali ir savienoti ar gultņiem un ātrāk izkliedē siltumu), tās termiskā izplešanās ir lielāka nekā galiem, kā rezultātā veidojas ruļļa korpusa "vidus izliekums". Šajā gadījumā parastā vainaga konstrukcijas izmantošana saasinās nevienmērīgo kontakta spiedienu. Tāpēc ir jāprojektē "negatīvs vainags" (kur vidusdaļas diametrs ir nedaudz mazāks nekā galu diametrs, pazīstams arī kā "apgrieztais vainags"), lai kompensētu papildu izliekumu, ko rada termiskā izplešanās, nodrošinot vienmērīgu kontakta spiedienu uz ruļļa virsmas.

2.3 Nelīdzena ruļļa virsmas nodiluma kompensācija

Ilgstošas ​​darbības laikā daži ruļļi (piemēram, preses gumijas ruļļi) biežāk saskaras ar berzi papīra tīkla malās (jo papīra tīkla malās mēdz būt piemaisījumi), kā rezultātā gali nodilst ātrāk nekā vidū. Bez vainaga konstrukcijas ruļļa virsma pēc nodiluma parādīs "izliekumu vidū un nokarāšanos galos", kas savukārt ietekmē spiediena sadalījumu. Iepriekš iestatot vainagu, ruļļa virsmas kontūras vienmērīgumu var saglabāt agrīnā nodiluma stadijā, pagarinot ruļļa kalpošanas laiku un samazinot nodiluma izraisītās ražošanas svārstības.

3. Kroņa klasifikācija: tehniskās izvēles, kas pielāgotas dažādiem darba apstākļiem

Atkarībā no papīrmašīnas veida (zema ātruma/ātrgaitas, šaura platuma/plata platuma), ruļļa funkcijas (presēšana/kalandrēšana/vadīšana) un procesa prasībām, vainagus var iedalīt dažādos veidos. Dažādi vainagu veidi atšķiras pēc konstrukcijas īpašībām, regulēšanas metodēm un pielietojuma scenārijiem, kā sīkāk norādīts šajā tabulā:

4. Galvenie ietekmējošie faktori kroņa dizainā: precīzs aprēķins, lai pielāgotos ražošanas prasībām

Krona vērtība netiek noteikta patvaļīgi; tā ir jāaprēķina vispusīgi, pamatojoties uz ruļļa parametriem un procesa apstākļiem, lai nodrošinātu tās efektīvu darbību. Galvenie faktori, kas ietekmē krona dizainu, galvenokārt ietver šādus aspektus:

4.1 Ruļļa izmēri un materiāls

1. Ruļļa korpusa garums (L)Jo garāks ir ruļļa korpuss, jo lielāka ir lieces deformācija pie tāda paša spiediena un līdz ar to jo lielāka ir nepieciešamā kronas vērtība. Piemēram, gariem ruļļiem plata platuma papīra mašīnās ir nepieciešama lielāka kronas vērtība nekā īsiem ruļļiem šaura platuma papīra mašīnās, lai kompensētu deformāciju.
2. Ruļļa korpusa diametrs (D)Jo mazāks ir ruļļa korpusa diametrs, jo zemāka ir stingrība un jo vairāk rullis ir pakļauts deformācijai spiediena ietekmē. Tāpēc ir nepieciešama lielāka vainaga vērtība. Savukārt ruļļiem ar lielāku diametru ir lielāka stingrība, un vainaga vērtību var attiecīgi samazināt.
3. Materiāla stingrībaDažādiem ruļļu korpusu materiāliem ir atšķirīga stingrība; piemēram, tērauda ruļļiem ir daudz lielāka stingrība nekā čuguna ruļļiem. Materiāliem ar zemāku stingrību spiediena ietekmē ir ievērojamāka deformācija, tāpēc ir nepieciešama lielāka kronas vērtība.

4.2 Darba spiediens (lineārais spiediens)

Ruļļu, piemēram, presēšanas ruļļu un kalandrēšanas ruļļu, darba spiediens (lineārais spiediens) ir svarīgs faktors, kas ietekmē vainaga konstrukciju. Jo lielāks lineārais spiediens, jo nozīmīgāka ir ruļļa korpusa lieces deformācija, un vainaga vērtība ir jāpalielina atbilstoši, lai kompensētu deformāciju. To attiecību var aptuveni izteikt ar vienkāršotu formulu: Vainaga vērtība H ≈ (P×L³)/(48×E×I), kur P ir lineārais spiediens, L ir ruļļa garums, E ir materiāla elastības modulis un I ir ruļļa šķērsgriezuma inerces moments. Piemēram, iepakošanas papīra presēšanas ruļļu lineārais spiediens parasti ir lielāks par 300 kN/m, tāpēc atbilstošajai vainaga vērtībai ir jābūt lielākai nekā kultūras papīra presēšanas ruļļiem ar zemāku lineāro spiedienu.

4.3 Ierīces ātrums un papīra veids

1. Mašīnas ātrumsKad darbojas ātrgaitas papīrmašīnas (ātrums > 1200 m/min), papīra tīmeklis ir daudz jutīgāks pret spiediena vienmērīgumu nekā lēngaitas papīrmašīnās. Pat nelielas spiediena svārstības var izraisīt papīra kvalitātes defektus. Tāpēc ātrgaitas papīrmašīnas parasti izmanto “vadāmu vainagu”, lai reāllaikā kompensētu dinamisko deformāciju un nodrošinātu stabilu spiedienu.
2. Papīra veidsDažādiem papīra veidiem ir atšķirīgas prasības attiecībā uz spiediena vienmērīgumu. Salvešu papīram (piemēram, tualetes papīram ar pamatmasu 10–20 g/m²) ir mazs pamatmasa un tas ir ārkārtīgi jutīgs pret spiediena svārstībām, tāpēc ir nepieciešama augstas precizitātes vainaga konstrukcija. Turpretī biezam papīram (piemēram, kartonam ar pamatmasu 150–400 g/m²) ir labāka spēja izturēt spiediena svārstības, tāpēc vainaga precizitātes prasības var atbilstoši samazināt.

5. Biežākās vainaga problēmas un apkope: savlaicīga pārbaude, lai nodrošinātu stabilu ražošanu

Nepamatots vainaga dizains vai nepareiza apkope tieši ietekmēs papīra kvalitāti un radīs virkni ražošanas problēmu. Bieži sastopamās vainaga problēmas un atbilstošie pretpasākumi ir šādi:

5.1 Pārmērīgi liela kroņa vērtība

Pārāk liela vainaga vērtība rada pārmērīgu spiedienu ruļļa virsmas vidū, kā rezultātā papīram ir mazs pamatmasa un augsts sausuma līmenis vidū. Smagos gadījumos tas var pat izraisīt "saspiešanu" (šķiedru lūzumu), ietekmējot papīra izturību un izskatu.

PretpasākumiZema ātruma papīra mašīnās izmantotajiem fiksēta vainaga ruļļiem ir jānomaina ruļļi ar atbilstošu vainaga vērtību. Ātrgaitas papīra mašīnās izmantotajiem regulējamiem vainaga ruļļiem hidraulisko vai pneimatisko spiedienu var samazināt, izmantojot regulējamu vainaga sistēmu, lai samazinātu vainaga vērtību, līdz spiediena sadalījums ir vienmērīgs.

5.2 Pārmērīgi maza kronas vērtība

Pārāk maza vainaga vērtība rada nepietiekamu spiedienu ruļļa virsmas vidū, kas savukārt noved pie nepietiekamas papīra atūdeņošanās vidū, zema sausuma, augsta bāzes svara un kvalitātes defektiem, piemēram, “slapjiem plankumiem”. Vienlaikus tas var ietekmēt arī turpmākā žāvēšanas procesa efektivitāti.

PretpasākumiRuļļiem ar fiksētu vainagu ir nepieciešams atkārtoti apstrādāt ruļļa korpusu, lai palielinātu vainaga vērtību. Ruļļiem ar regulējamu vainagu var palielināt hidraulisko vai pneimatisko spiedienu, lai paaugstinātu vainaga vērtību, nodrošinot, ka spiediens vidū atbilst procesa prasībām.

5.3 Nevienmērīgs vainaga kontūras nodilums

Pēc ilgstošas ​​darbības ruļļa virsma nodilst. Ja nodilums ir nevienmērīgs, vainaga kontūra deformējas un uz ruļļa virsmas parādās "nelīdzeni plankumi". Tas vēl vairāk izraisa defektus, piemēram, "svītras" un "iespiedumus" uz papīra, nopietni ietekmējot papīra izskatu.

PretpasākumiRegulāri pārbaudiet ruļļa virsmu. Kad nodilums sasniedz noteiktu līmeni, savlaicīgi noslīpējiet un salabojiet ruļļa virsmu (piemēram, atkārtoti noslīpējiet preses gumijas ruļļu vainaga kontūru), lai atjaunotu vainaga normālu formu un izmēru un novērstu pārmērīga nodiluma ietekmi uz ražošanu.

6. Secinājums

Kā šķietami smalka, bet izšķiroša tehnoloģija, papīrmašīnu ruļļu vainags ir pamatā vienmērīgas papīra kvalitātes nodrošināšanai. No fiksēta vainaga zema ātruma papīrmašīnās līdz kontrolējamam vainagam ātrgaitas, plata platuma papīrmašīnās, vainaga tehnoloģijas nepārtrauktā attīstība vienmēr ir bijusi vērsta uz galveno mērķi "kompensēt deformāciju un panākt vienmērīgu spiedienu", pielāgojoties dažādu papīra ražošanas darba apstākļu vajadzībām. Saprātīgs vainaga dizains ne tikai atrisina tādas kvalitātes problēmas kā nevienmērīgs papīra pamatsvars un slikta atūdeņošana, bet arī uzlabo papīrmašīnu darbības efektivitāti (samazinot papīra pārtraukumu skaitu) un samazina enerģijas patēriņu (izvairoties no pāržāvēšanas). Tas ir neaizstājams galvenais tehniskais atbalsts papīra rūpniecības attīstībā virzienā uz "augstu kvalitāti, augstu efektivitāti un zemu enerģijas patēriņu". Nākotnes papīra ražošanā, nepārtraukti uzlabojot iekārtu precizitāti un nepārtraukti optimizējot procesus, vainaga tehnoloģija kļūs izsmalcinātāka un inteliģentāka, sniedzot lielāku ieguldījumu papīra rūpniecības augstas kvalitātes attīstībā.