No proceso de produción das máquinas de papel, varios rolos desempeñan un papel indispensable, dende a deshidratación das bandas de papel húmidas ata a fixación das bandas de papel secas. Como unha das tecnoloxías principais no deseño dos rolos das máquinas de papel, a "coroa" —a pesar da aparentemente lixeira diferenza xeométrica que implica— determina directamente a uniformidade e a estabilidade da calidade do papel. Este artigo analizará exhaustivamente a tecnoloxía da coroa dos rolos das máquinas de papel desde os aspectos da definición, o principio de funcionamento, a clasificación, os factores clave que inflúen no deseño e o mantemento, revelando o seu importante valor na produción de papel.

1. Definición de coroa: función significativa en diferenzas menores

«Coroa» (expresado en inglés como «Crown») refírese especificamente a unha estrutura xeométrica especial dos rolos das máquinas de papel ao longo da dirección axial (lonxitudinalmente). O diámetro da zona central do corpo do rolo é lixeiramente maior que o das zonas finais, formando un contorno similar a un «tambor de cintura». Esta diferenza de diámetro mídese normalmente en micrómetros (μm), e o valor da coroa dalgúns rolos de prensa grandes pode incluso alcanzar os 0,1-0,5 mm.

O indicador principal para medir o deseño da coroa é o "valor da coroa", que se calcula como a diferenza entre o diámetro máximo do corpo do rolo (xeralmente no punto medio da dirección axial) e o diámetro dos extremos do rolo. En esencia, o deseño da coroa implica predefinir esta pequena diferenza de diámetro para compensar a deformación do "affundimento medio" do rolo causada por factores como a forza e os cambios de temperatura durante o funcionamento real. En definitiva, conséguese a distribución uniforme da presión de contacto en todo o ancho da superficie do rolo e da banda de papel (ou outros compoñentes de contacto), sentando unha base sólida para a calidade do papel.

2. Funcións principais da coroa: compensar a deformación e manter unha presión uniforme

Durante o funcionamento dos rolos das máquinas de papel, a deformación é inevitable debido ás cargas mecánicas, aos cambios de temperatura e a outros factores. Sen un deseño de coroa, esta deformación provocará unha presión de contacto desigual entre a superficie do rolo e a banda de papel («maior presión en ambos os extremos e menor presión no medio»), o que causará directamente graves problemas de calidade, como un peso base desigual e unha deshidratación desigual do papel. O valor fundamental da coroa reside en compensar activamente estas deformacións, o que se reflicte especificamente nos seguintes aspectos:

2.1 Compensación da deformación por flexión do rolo

Cando os rolos centrais das máquinas de papel, como os rolos de prensado e os rolos de calandrado, están en funcionamento, necesitan aplicar unha presión significativa á lámina de papel. Por exemplo, a presión lineal dos rolos de prensado pode alcanzar os 100-500 kN/m. Para rolos cunha gran relación lonxitude-diámetro (por exemplo, a lonxitude dos rolos de prensado nas máquinas de papel de ancho ancho pode ser de 8-12 metros), prodúcese unha deformación elástica de flexión cara abaixo no medio baixo presión, similar a unha "flexión do polo do ombreiro baixo carga". Esta deformación provoca unha presión de contacto excesiva entre os extremos do rolo e a lámina de papel, mentres que a presión no medio é insuficiente. En consecuencia, a lámina de papel deshidratase en exceso en ambos os extremos (o que resulta nunha alta sequidade e un baixo gramaxe) e deshidratase en exceso no medio (o que resulta nunha baixa sequidade e un alto gramaxe).

Non obstante, a estrutura en forma de "tambor" do deseño da coroa garante que, despois de dobrar o rolo, toda a superficie do rolo permaneza en contacto paralelo coa banda de papel, conseguindo unha distribución uniforme da presión. Isto aborda eficazmente os riscos de calidade causados ​​pola deformación por flexión.

2.2 Compensación da deformación térmica do rolo

Algúns rolos, como os rolos guía e os rolos de calandrar na sección de secado, sofren expansión térmica durante o funcionamento debido ao contacto con láminas de papel a alta temperatura e ao quecemento por vapor. Dado que a parte central do corpo do rolo quéntase máis (os extremos están conectados a rolamentos e disipan a calor máis rápido), a súa expansión térmica é maior que a dos extremos, o que leva a un "abombamento central" do corpo do rolo. Neste caso, o uso dun deseño de coroa convencional exacerbará a presión de contacto desigual. Polo tanto, é necesario deseñar unha "coroa negativa" (onde o diámetro da parte central é lixeiramente menor que o dos extremos, tamén coñecida como "coroa inversa") para compensar o abombamento adicional causado pola expansión térmica, garantindo unha presión de contacto uniforme na superficie do rolo.

2.3 Compensación do desgaste irregular da superficie do rolo

Durante o funcionamento a longo prazo, algúns rolos (como os rolos de goma das prensas) experimentan friccións máis frecuentes nos bordos da banda de papel (xa que os bordos da banda de papel tenden a levar impurezas), o que resulta nun desgaste máis rápido nos extremos que no medio. Sen un deseño de coroa, a superficie do rolo mostrará un "abultamento no medio e afundimento nos extremos" despois do desgaste, o que á súa vez afecta á distribución da presión. Ao predefinir a coroa, pódese manter a uniformidade do contorno da superficie do rolo na fase inicial do desgaste, prolongando a vida útil do rolo e reducindo as flutuacións de produción causadas polo desgaste.

3. Clasificación da coroa: opcións técnicas adaptadas a diferentes condicións de traballo

Segundo o tipo de máquina de papel (baixa velocidade/alta velocidade, ancho estreito/ancho ancho), a función do rolo (prensado/calandrado/guiado) e os requisitos do proceso, a coroa pódese dividir en varios tipos. Os diferentes tipos de coroa difiren nas características de deseño, métodos de axuste e escenarios de aplicación, como se detalla na seguinte táboa:

4. Factores clave que inflúen no deseño da coroa: cálculo preciso para adaptarse aos requisitos de produción

O valor da coroa non se establece arbitrariamente; cómpre calculalo exhaustivamente en función dos parámetros do rolo e as condicións do proceso para garantir o seu funcionamento eficaz. Os factores clave que inflúen no deseño da coroa inclúen principalmente os seguintes aspectos:

4.1 Dimensións e material do rolo

1. Lonxitude do corpo do rolo (L)Canto máis longo sexa o corpo do rolo, maior será a deformación por flexión baixo a mesma presión e, polo tanto, maior será o valor de coroa necesario. Por exemplo, os rolos longos nas máquinas de papel de ancho ancho requiren un valor de coroa maior que os rolos curtos nas máquinas de papel de ancho estreito para compensar a deformación.
2. Diámetro do corpo do rolo (D)Canto menor sexa o diámetro do corpo do rolo, menor será a rixidez e máis propenso será o rolo a deformarse baixo presión. Polo tanto, requírese un valor de coroa maior. Pola contra, os rolos cun diámetro maior teñen unha maior rixidez e o valor de coroa pódese reducir adecuadamente.
3. Rixidez do materialOs diferentes materiais dos corpos dos rolos teñen diferentes rixidez; por exemplo, os rolos de aceiro teñen unha rixidez moito maior que os rolos de ferro fundido. Os materiais con menor rixidez presentan unha deformación máis significativa baixo presión, o que require un valor de coroa maior.

4.2 Presión de funcionamento (presión lineal)

A presión de funcionamento (presión lineal) de rolos como os rolos de prensado e os rolos de calandrado é un factor importante que inflúe no deseño da coroa. Canto maior sexa a presión lineal, maior será a deformación por flexión do corpo do rolo, e o valor da coroa debe aumentarse en consecuencia para compensar a deformación. A súa relación pódese expresar aproximadamente coa fórmula simplificada: Valor da coroa H ≈ (P×L³)/(48×E×I), onde P é a presión lineal, L é a lonxitude do rolo, E é o módulo elástico do material e I é o momento de inercia da sección transversal do rolo. Por exemplo, a presión lineal dos rolos de prensado para papel de embalaxe adoita ser superior a 300 kN/m, polo que o valor da coroa correspondente debe ser maior que o dos rolos de prensado para papel cultural con menor presión lineal.

4.3 Velocidade da máquina e tipo de papel

1. Velocidade da máquinaCando funcionan máquinas de papel de alta velocidade (velocidade > 1200 m/min), a banda de papel é moito máis sensible á uniformidade da presión que nas máquinas de papel de baixa velocidade. Mesmo pequenas flutuacións de presión poden causar defectos na calidade do papel. Polo tanto, as máquinas de papel de alta velocidade adoitan adoptar unha "coroa controlable" para lograr unha compensación en tempo real da deformación dinámica e garantir unha presión estable.
2. Tipo de papelOs diferentes tipos de papel teñen diferentes requisitos de uniformidade da presión. O papel tisú (por exemplo, o papel hixiénico cun gramaxe de 10-20 g/m²) ten un gramaxe baixo e é extremadamente sensible ás flutuacións de presión, o que require un deseño de coroa de alta precisión. Pola contra, o papel groso (por exemplo, o cartón cun gramaxe de 150-400 g/m²) ten unha maior capacidade para soportar as flutuacións de presión, polo que os requisitos de precisión da coroa pódense reducir adecuadamente.

5. Problemas comúns da coroa e mantemento: inspección oportuna para garantir unha produción estable

Un deseño irracional da coroa ou un mantemento inadecuado afectarán directamente a calidade do papel e causarán unha serie de problemas de produción. Os problemas comúns da coroa e as contramedidas correspondentes son os seguintes:

5.1 Valor excesivamente grande da coroa

Un valor de coroa excesivamente grande provoca unha presión excesiva no medio da superficie do rolo, o que resulta nun baixo gramaxe e nunha alta sequidade do papel no centro. En casos graves, pode incluso causar "esmagamento" (rotura das fibras), o que afecta á resistencia e ao aspecto do papel.

ContramedidasPara os rolos de coroa fixa empregados en máquinas de papel de baixa velocidade, é necesario substituír os rolos por un valor de coroa axeitado. Para os rolos de coroa controlable en máquinas de papel de alta velocidade, a presión hidráulica ou pneumática pódese reducir mediante o sistema de coroa controlable para diminuír o valor da coroa ata que a distribución da presión sexa uniforme.

5.2 Valor da coroa excesivamente pequeno

Un valor de coroa excesivamente pequeno resulta nunha presión insuficiente no medio da superficie do rolo, o que leva a unha deshidratación inadecuada do papel no medio, baixa sequidade, alto gramaxe e defectos de calidade como "puntos húmidos". Ao mesmo tempo, tamén pode afectar á eficiencia do proceso de secado posterior.

ContramedidasPara os rolos de coroa fixa, o corpo do rolo debe ser reprocesado para aumentar o valor da coroa. Para os rolos de coroa controlables, a presión hidráulica ou pneumática pode aumentarse para elevar o valor da coroa, garantindo que a presión no medio cumpra os requisitos do proceso.

5.3 Desgaste irregular do contorno da coroa

Despois dun funcionamento a longo prazo, a superficie do rolo experimentará desgaste. Se o desgaste é irregular, o contorno da coroa deformarase e aparecerán "puntos irregulares" na superficie do rolo. Isto provocará ademais defectos como "raias" e "indentacións" no papel, o que afectará gravemente a calidade do aspecto do papel.

ContramedidasInspeccione regularmente a superficie do rolo. Cando o desgaste alcance un certo nivel, rectifique e repare oportunamente a superficie do rolo (por exemplo, rectifique o contorno da coroa dos rolos de goma da prensa) para restaurar a forma e o tamaño normais da coroa e evitar que o desgaste excesivo afecte á produción.

6. Conclusión

Como tecnoloxía aparentemente sutil pero crucial, a coroa dos rolos das máquinas de papel é o núcleo para garantir unha calidade uniforme do papel. Desde a coroa fixa en máquinas de papel de baixa velocidade ata a coroa controlable en máquinas de papel de alta velocidade e gran ancho, o desenvolvemento continuo da tecnoloxía da coroa sempre se centrou no obxectivo fundamental de "compensar a deformación e lograr unha presión uniforme", adaptándose ás necesidades das diferentes condicións de traballo na fabricación de papel. Un deseño razoable da coroa non só resolve problemas de calidade como o gramaxe desigual do papel e a deshidratación deficiente, senón que tamén mellora a eficiencia operativa das máquinas de papel (reducindo o número de roturas do papel) e reduce o consumo de enerxía (evitando o secado excesivo). É un apoio técnico clave indispensable no desenvolvemento da industria papeleira cara a "alta calidade, alta eficiencia e baixo consumo de enerxía". Na futura produción de papel, coa mellora continua da precisión dos equipos e a optimización continua dos procesos, a tecnoloxía da coroa farase máis refinada e intelixente, contribuíndo máis ao desenvolvemento de alta calidade da industria papeleira.