复卷机压纸辊气动控制系统设计

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液压与气动
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式中
— —压纸辊部件的总重量 %"— — —单个悬秤气缸的工作面积 (—
"
— —气动行程压力 ’— 气动控制系统的设计 根据复卷纸的工艺要求， 设计了气动控制回路 （见
图 ’2） ， 其主要有远程控制调压阀 & （ 大通径） 、 行程压 力发信阀 +、 远程和手动并控式调压阀 - 和一些常规 的气动元件及气源处理元件组成， 控制压纸辊下降、 平 万方数据 衡 （即复卷纸时作用力自动调整） 和上升动作。
的控制原理进行了分析， 并设计了气动控制回路和专用控制阀。 关键词： 复卷机； 气动控制； 调压阀 中图分类号： !CADE ! 前言 在造纸生产过程中， 由圆筒卷纸机卷得的纸卷比 较松软， 纸卷两侧边缘不整齐， 纸幅宽度不能直接使用 于纸加工或印刷等机械。为适应印刷和纸加工中对卷 筒纸的要求， 都要在复卷机上， 根据纸幅宽要求， 切割 并复卷以生产出合格的成品卷筒纸。复卷机上纸卷的 质量主要指标之一是均匀的紧度。合适的紧度是保证 纸卷在运输和储存过程中不发生裂口、 断裂和变形的 必要条件。卷纸的紧度有多种因素影响， 其中主要的 因素是要保证复卷纸有适当的线压力， 并能随着纸卷 直径和重量的增大而适当调整。 " 压纸辊控制线压力的原理 复卷机为防止在初卷时因卷纸轴太轻而打滑以及 在复卷后期因纸卷质量太大而卷得太紧， 采用了压纸 文献标识码： （?@@D） F 文章编号： A@@@=GEHE @I=@@?E=@D 辊压力调整机构， 以保证纸卷与支轴辊间压区的压力 稳定在 A J AK? LM N ’。 支轴辊上的总垂直负载 ! 由纸卷的重量 !A 、 卷纸 轴的重量 !（常数） 和压纸辊对纸卷的作用力 !D 所组 ? 。 成 （图 A(） ! O !A P !? P !D
王孝聪， 王增豪
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;(%4 <*(-=+-%4， ;(%4 >#%4="(（上海第二工业大学， 上海 ?@A?@B）
摘
要： 在复卷纸过程中， 压纸辊作用力的控制是保证卷纸紧度均匀一致的重要因素， 文章对卷纸紧度
图!
系统原理图
纸卷和支承辊之间的线压力为： 式中 ! ! " # $ ! % # " $ #$% ! — —纸卷与支承辊之间的作用力 "— （&）
’）下降控制 电磁换向阀 ’" 通电 （电磁换向阀 ’’ 断电） ， 气源 阀 ’, 切换至右端， 调压阀 3 无 输入至阀 ’, 右控制口， 阀 输出。同时气源输入到单气控换向阀 / 的控制端， 阀无输出。梭阀两端均无输出， 远程调 / 切换到右端， 输出为零。气缸上腔压力经单向 压阀 & 无控制信号， 节流阀 ’ 和快排阀 " 排空， 压纸辊在重力作用下下降 至纸卷轴， 复卷机引纸复卷。两单向节流阀 ’ 用于控 制压纸辊下降速度及两端的同步。 "）平衡控制 电磁换向阀 ’’、 气控回路处图 ’2 所 ’" 均不通电， 示工作状态， 随筒纸复卷直径增大， 按复卷纸工艺要求 设计的凸轮转动并顶住行程压力发信阀 +， 阀 + 发出相 该控制信号至远程和手动并控式调压 应的压力信号 ’ ， 阀 - 的遥控口， 阀 - 输出压力信号经过调压阀 /、 梭阀 1 至远程调压阀 & 的控制口， 阀 & 输出相应的气压作用在 悬秤气缸的上腔， 产生一个向下的作用力， 减小压纸辊 对复卷纸的作用力， 使纸卷和支承辊之间的线压力保持 不变， 以保证复卷筒纸有均匀的紧度。远程调压阀 & 的 控制压力和输出压力比为 ’4’。对远程和手动并控式调 压阀 -， 遥控气信号和其输出信号之比亦为 ’ 4 ’， 但如果 复卷的纸种类变化或压力有偏差需调整时， 可调整阀上 的手轮， 其输出的信号压力为 ’ " ! ’ * ’,。调压阀 / 起限压作用， 限定平衡控制的最高压力。 &）上升控制 （电磁换向阀 ’" 断电） ， 双气 电磁换向阀 ’’ 通电 控换向阀 ’, 切换到左端， 气源经调压阀 3、 梭阀 1 至远 该阀输出的气压至压纸辊上腔， 程调压阀 & 的遥控口， 活塞杆退回， 链轮装置牵吊压纸辊上升， 脱开复卷筒 纸。此时压力由调压阀 3 设定。
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! 远程和手动并控式调压阀
液压与气动
该阀结构参数取：
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参考文献： ［#］ 气动技术编写组 ; 气动技术 ［<］ 北京出版社， 9 北京： #+5# ; ［!］ 日本液压气动协会 ; 液压气动手册 ［ <］ 机械工业 9 北京： 出版社， #+5) ; ［-］ 华南理工大学， 等 ; 制浆造纸机械与设备 ［ <］ 轻工 9 北京： 业出版社， #+++ ; ［(］ 路甬祥 ; 液压气动技术手册 ［<］ 机械工业出版社， 9 北京： !66!; 图# 特性曲线 图" 调压阀
活塞直径 % # 2 -6 77； 顶杆直径 % - 2 ( 77； 阀芯 直径 % ( 2 #6 77； 调压弹簧 & # 2 -! 8 4 77； 复位弹簧 & ! 2 69% 8 4 77。
#）工作原理 （#）初始状态
为减小摩擦力对阀性能的影响， 阀的控制活塞和 平衡活塞上的密封圈采用了进口薄唇软质 : 密封圈。 图 -" 是所测阀的流量特性曲线， 图 -/ 是测得的输出 压力、 遥控压力和手控压力的关系曲线。
若要保证纸卷和支承辊之间的线压力 ! 为常数， %& 将 按上式随" 的增大而减小。 根据压纸辊作用力控制要求， 我们设计了气压式 悬秤机构 （见图 ’)） ， 在复卷纸过程中， 由凸轮控制气 动行程压力发信阀， 该信号通过一套全气控比例放大 系统， 控制悬秤气缸的气压， 以达到控制压纸辊对纸卷 的作用力。凸轮的摆角为 , . "/,0， 设计的凸轮曲线必 须满足其转角和位移， 控制气动行程压力发信阀发出 的压力信号 ’ 符合以下关系式：
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复卷机压纸辊气动控制系统设计
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 电磁阀动作情况见表 A。 （D）升降机停止 当电磁铁 AST、 换向 ?ST 断电， 阀处于中位， 泵不停机卸载， 升降平台停止运动， 这样 升降平台可在任一需要位置停止。 DK? 液压系统的特点
动作 上 下 停 升 降 止
参考文献： ［A］ 雷天觉 U 液压工程手册 ［:］ 机械工业出版社， U 北京： ABB@ U ［?］ 章宏甲， 黄谊 U 液压传动 ［:］ 机械工业出版社， K 北京： ABBDU ［D］ 姜佩束 U 液压与气压技术 ［:］ 高等教育出版社， K 北京： ?@@@U ［G］ 姚祈， 刘民钢 U 液压与气动 ［ :］ 中国人民大学出版 K 北京： 社， ?@@@ U
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（A） （?）
式中 "— — —纸卷半径 （复卷中逐渐增大） — —卷纸轴半径 "@— — —纸卷宽度 #— — —纸的比重 #—
收稿日期： ?@@D $ @D $ AI 作者简介： 王孝聪 （ABR?—） ， 男， 上海市人， 工程师， 学士， 主 要从事液压气动的教学和研究工作。
表!
电磁阀动作表
AST P Q Q ?ST Q P Q
电磁阀
（A）平台上升时， 其速度可用调速器设定。因调 速器的速度负载特性较好， 因而确保了上升的平稳性 和安全性； （?）采用了液压单向阀的锁紧回路。当换向阀处 于中位时， 其 C 型的中位机能既能使泵在不停机的状 态下卸载， 减少功率浪费， 又能使液控单向阀的控制油 口接油箱， 这样可以利用液压锁的良好密封性能阻止 立式液压缸及平台不致因自重或泄漏而下滑； 油路简单， 价格便宜， 重 （D）采用单作用液压缸， 万方数据 量较轻。装拆时只需一个快换管接头， 方便简捷。
— —纸宽 $— — —垂直线与纸卷和支承辊的连心线之间的 !— 夹角
" （ ) #" * & ） #$% ! ! !’ ( — —’ # " 两支承辊间中心距 )— — —支承辊半径 &—
（ห้องสมุดไป่ตู้）
将式 （’） （"） 、 （+） 、 代入式 （&） 得
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