В производствения процес на хартиени машини, различните ролки играят незаменима роля, от обезводняването на мокрите хартиени ленти до фиксирането на сухите хартиени ленти. Като една от основните технологии в проектирането на ролките на хартиените машини, „короната“ – въпреки привидно малката геометрична разлика, която включва – директно определя еднородността и стабилността на качеството на хартията. Тази статия ще анализира цялостно технологията на короната на ролките на хартиените машини от гледна точка на дефиницията, принципа на работа, класификацията, ключовите фактори, влияещи върху проектирането и поддръжката, разкривайки нейната важна стойност в производството на хартия.

1. Определение на короната: Значителна функция при малки разлики

„Корона“ (на английски „Crown“) се отнася конкретно до специална геометрична структура на ролките на хартиената машина по аксиална посока (по дължина). Диаметърът на средната област на тялото на ролката е малко по-голям от този на крайните области, образувайки контур, подобен на „талиен барабан“. Тази разлика в диаметъра обикновено се измерва в микрометри (μm), а стойността на короната на някои големи пресови ролки може дори да достигне 0,1-0,5 мм.

Основният индикатор за измерване на дизайна на короната е „стойността на короната“, която се изчислява като разлика между максималния диаметър на тялото на ролката (обикновено в средата на аксиалната посока) и диаметъра на краищата на ролката. По същество, дизайнът на короната включва предварително задаване на тази малка разлика в диаметъра, за да се компенсира деформацията на „средното провисване“ на ролката, причинена от фактори като промени в силата и температурата по време на реална работа. В крайна сметка, той постига равномерно разпределение на контактното налягане по цялата ширина на повърхността на ролката и хартиената лента (или други контактни компоненти), полагайки солидна основа за качеството на хартията.

2. Основни функции на короната: Компенсиране на деформацията и поддържане на равномерно налягане

По време на работа на ролките на хартиените машини, деформацията е неизбежна поради механични натоварвания, температурни промени и други фактори. Без дизайн с корона, тази деформация ще доведе до неравномерно контактно налягане между повърхността на ролката и хартиената лента – „по-високо налягане в двата края и по-ниско налягане в средата“ – което ще причини директно сериозни проблеми с качеството, като неравномерно тегло и неравномерно обезводняване на хартията. Основната стойност на короната се състои в активното компенсиране на тези деформации, което се отразява по-специално в следните аспекти:

2.1 Компенсиране на деформация от огъване на валцоване

Когато сърцевинните ролки на хартиените машини, като пресови ролки и каландрови ролки, работят, те трябва да прилагат значително налягане върху хартиената лента. Например, линейното налягане на пресовите ролки може да достигне 100-500 kN/m. При ролки с голямо съотношение дължина към диаметър (напр. дължината на пресовите ролки в хартиени машини с голяма ширина може да бъде 8-12 метра), под налягане възниква еластична деформация на огъване надолу в средата, подобна на „огъване на раменния стълб под товар“. Тази деформация причинява прекомерно контактно налягане между краищата на ролката и хартиената лента, докато налягането в средата е недостатъчно. В резултат на това хартиената лента се преобезводнява в двата края (което води до висока сухота и ниско тегло) и недообезводнява в средата (което води до ниска сухота и високо тегло).

Въпреки това, „барабаннообразната“ структура на короната гарантира, че след огъване на ролката, цялата ѝ повърхност остава в успореден контакт с хартиената лента, постигайки равномерно разпределение на налягането. Това ефективно се справя с рисковете за качеството, причинени от деформацията при огъване.

2.2 Компенсиране на термичната деформация на ролките

Някои ролки, като например водещите ролки и каландровите ролки в секцията за сушене, претърпяват термично разширение по време на работа поради контакт с високотемпературни хартиени ленти и нагряване с пара. Тъй като средната част на тялото на ролката е по-пълно нагрята (краищата са свързани с лагери и разсейват топлината по-бързо), нейното термично разширение е по-голямо от това на краищата, което води до „средна издутина“ на тялото на ролката. В този случай използването на конвенционална конструкция на короната ще изостри неравномерното контактно налягане. Следователно, „отрицателна корона“ (където диаметърът на средната част е малко по-малък от този на краищата, известна още като „обратна корона“) трябва да бъде проектирана, за да компенсира допълнителното издутина, причинено от термичното разширение, осигурявайки равномерно контактно налягане върху повърхността на ролката.

2.3 Компенсиране на неравномерно износване на повърхността на ролката

По време на продължителна работа, някои ролки (като например гумените пресови ролки) изпитват по-често триене по краищата на хартиената лента (тъй като краищата на хартиената лента са склонни да носят примеси), което води до по-бързо износване в краищата, отколкото в средата. Без дизайн на короната, повърхността на ролката ще покаже „издутина в средата и провисване в краищата“ след износване, което от своя страна влияе върху разпределението на налягането. Чрез предварително настройване на короната, равномерността на контура на повърхността на ролката може да се поддържа в ранния етап на износване, удължавайки експлоатационния живот на ролката и намалявайки колебанията в производството, причинени от износването.

3. Класификация на короната: Технически решения, адаптирани към различни условия на работа

Въз основа на вида на машината за хартия (нискоскоростна/високоскоростна, тясно/широкоскоростна), функцията на ролката (пресоване/каландиране/водене) и изискванията към процеса, короните могат да бъдат разделени на различни видове. Различните видове корони се различават по конструктивни характеристики, методи на регулиране и сценарии на приложение, както е описано подробно в следващата таблица:

4. Ключови фактори, влияещи върху дизайна на короната: Прецизно изчисление за адаптиране към производствените изисквания

Стойността на короната не се определя произволно; тя трябва да бъде изчислена комплексно въз основа на параметрите на валцоването и условията на процеса, за да се осигури ефективното ѝ функциониране. Ключовите фактори, влияещи върху дизайна на короната, включват главно следните аспекти:

4.1 Размери и материал на ролката

1. Дължина на тялото на ролката (L)Колкото по-дълго е тялото на ролката, толкова по-голяма е деформацията на огъване при същото налягане и следователно толкова по-голяма е необходимата стойност на короната. Например, дългите ролки в машини за хартия с широка ширина изискват по-голяма стойност на короната, отколкото късите ролки в машини за хартия с тясна ширина, за да компенсират деформацията.
2. Диаметър на тялото на ролката (D)Колкото по-малък е диаметърът на тялото на ролката, толкова по-ниска е твърдостта и толкова по-склонна е ролката към деформация под налягане. Следователно е необходима по-голяма стойност на короната. Обратно, ролките с по-голям диаметър имат по-висока твърдост и стойността на короната може да бъде съответно намалена.
3. Твърдост на материалаРазличните материали на ролковите тела имат различна твърдост; например, стоманените ролки имат много по-висока твърдост от чугунените. Материалите с по-ниска твърдост показват по-значителна деформация под налягане, което изисква по-голяма стойност на короната.

4.2 Работно налягане (линейно налягане)

Работното налягане (линейно налягане) на ролките, като пресови ролки и каландрови ролки, е важен фактор, влияещ върху дизайна на короната. Колкото по-голямо е линейното налягане, толкова по-значителна е деформацията на огъване на тялото на ролката и стойността на короната трябва да се увеличи съответно, за да се компенсира деформацията. Връзката им може да се изрази грубо с опростената формула: Стойност на короната H ≈ (P×L³)/(48×E×I), където P е линейното налягане, L е дължината на ролката, E е модулът на еластичност на материала, а I е моментът на инерция на напречното сечение на ролката. Например, линейното налягане на пресовите ролки за опаковъчна хартия обикновено е по-голямо от 300 kN/m, така че съответната стойност на короната трябва да бъде по-голяма от тази на пресовите ролки за културна хартия с по-ниско линейно налягане.

4.3 Скорост на машината и вид хартия

1. Скорост на машинатаКогато работят високоскоростни машини за хартия (скорост > 1200 м/мин), хартиената лента е много по-чувствителна към равномерността на налягането, отколкото при нискоскоростните машини за хартия. Дори малки колебания в налягането могат да причинят дефекти в качеството на хартията. Следователно, високоскоростните машини за хартия обикновено използват „контролируема корона“, за да реализират компенсация в реално време за динамична деформация и да осигурят стабилно налягане.
2. Вид хартияРазличните видове хартия имат различни изисквания за равномерност на налягането. Хартията тип „тиси“ (напр. тоалетна хартия с тегло 10-20 g/m²) има ниско тегло и е изключително чувствителна към колебанията на налягането, което изисква високопрецизен дизайн на короната. За разлика от това, дебелата хартия (напр. картон с тегло 150-400 g/m²) има по-силна способност да издържа на колебания на налягането, така че изискванията за прецизност на короната могат да бъдат съответно намалени.

5. Често срещани проблеми с короната и поддръжка: Навременна проверка за осигуряване на стабилно производство

Неразумният дизайн на короната или неправилната поддръжка ще повлияят пряко на качеството на хартията и ще причинят редица производствени проблеми. Често срещаните проблеми с короната и съответните контрамерки са следните:

5.1 Прекалено висока стойност на короната

Прекалено голямата стойност на короната води до прекомерно налягане в средата на повърхността на ролката, което води до ниско тегло и висока сухота на хартията в средата. В тежки случаи може дори да причини „смачкване“ (счупване на влакната), което влияе на здравината и външния вид на хартията.

КонтрамеркиЗа неподвижни ролки с корона, използвани в нискоскоростни машини за хартия, е необходимо ролките да се заменят с такива с подходяща стойност на короната. За управляеми ролки с корона във високоскоростни машини за хартия, хидравличното или пневматичното налягане може да се намали чрез системата с управляема корона, за да се намали стойността на короната, докато разпределението на налягането стане равномерно.

5.2 Прекалено малка стойност на короната

Прекалено малката стойност на короната води до недостатъчно налягане в средата на повърхността на ролката, което води до недостатъчно обезводняване на хартията в средата, ниска сухота, високо тегло и дефекти в качеството, като например „мокри петна“. В същото време това може да повлияе и на ефективността на последващия процес на сушене.

КонтрамеркиПри ролките с фиксирана корона, тялото на ролката трябва да се обработи повторно, за да се увеличи стойността на короната. При ролките с контролируема корона, хидравличното или пневматичното налягане може да се увеличи, за да се повиши стойността на короната, като се гарантира, че налягането в средата отговаря на изискванията на процеса.

5.3 Неравномерно износване на контура на короната

След продължителна работа, повърхността на ролката ще се износи. Ако износването е неравномерно, контурът на короната ще се деформира и по повърхността на ролката ще се появят „неравномерни петна“. Това допълнително причинява дефекти като „ивици“ и „вдлъбнатини“ върху хартията, което сериозно влияе на външния вид на хартията.

КонтрамеркиРедовно проверявайте повърхността на ролките. Когато износването достигне определено ниво, своевременно шлайфайте и поправете повърхността на ролките (напр. повторно шлайфайте контура на короната на пресоващите гумени ролки), за да възстановите нормалната форма и размер на короната и да предотвратите прекомерното износване, което да повлияе на производството.

6. Заключение

Като на пръв поглед фина, но решаваща технология, короната на ролките на хартиените машини е ядрото за осигуряване на еднакво качество на хартията. От фиксирана корона в нискоскоростните хартиени машини до контролируема корона във високоскоростните хартиени машини с голяма ширина на обработка, непрекъснатото развитие на технологията на короната винаги е било съсредоточено върху основната цел „компенсиране на деформацията и постигане на равномерно налягане“, адаптирайки се към нуждите на различните работни условия при производството на хартия. Разумният дизайн на короната не само решава проблеми с качеството, като неравномерно тегло на хартията и лошо обезводняване, но също така подобрява оперативната ефективност на хартиените машини (намаляване на броя на скъсванията на хартията) и намалява консумацията на енергия (избягване на пресушаване). Тя е незаменима ключова техническа подкрепа в развитието на хартиената индустрия към „високо качество, висока ефективност и ниска консумация на енергия“. В бъдещото производство на хартия, с непрекъснатото подобряване на прецизността на оборудването и непрекъснатата оптимизация на процесите, технологията на короната ще стане по-усъвършенствана и интелигентна, допринасяйки повече за висококачественото развитие на хартиената индустрия.