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衛生紙復卷機的打孔設計及計算

2021/7/16 13:30:39 次瀏覽

打孔面刀輥（以下簡稱“面刀輥”）同轉運行，打孔底刀輥（簡稱“底刀輥”）固定不動，安裝在面刀輥上的面刀刀刃依次與安裝在底刀輥上的底刀刀刃發生接觸，切割紙面。因為底刀刀刃上有一排均勻的小缺口，在缺口處紙面不被切斷，所以在紙面上形成了虛線狀的孔眼線。

當今的衛生紙復卷機，其面刀輥上安裝面刀的刀槽一般被加工成沿刀輥軸線螺旋回轉的形狀，因此面刀輥也被稱為螺旋刀輥，其旋向一般為左旋(見圖3)，底刀輥為直線底刀刀槽（見圖4）。把面刀緊貼固定在螺旋形的刀槽上時，面刀扭轉變形，形成螺旋線形狀的面刀刀刃。相比平直安裝的面刀，螺旋安裝的面刀主要有以下幾個優點：

(1)打孔時，螺旋面刀刀刃與直線底刀刀刃之問的接觸理論上是點接觸，因此沖擊較小，打孔更平穩，對刀輥的性能要求較低。

(2)面刀刀刃和底刀刀刃對紙面的切割力較小，原紙高速通過打孔輥組時不易發生斷紙。

(3)在接觸點上，螺旋面刀刀刃的切線與直線底刀刀刃呈一夾角，打孔時面刀刀刃以一斜角高速劃過底刀刀刃，產生鋒利的裁切效果，讓打孔線的切口更加平整美觀。

(4)面刀刀刃與底刀刀刃之問接觸平穩，沖擊小，不容易發生刀刃蹦口、刀面崩裂等失效現象，刀具更加耐用。

2　打孔輾組的主要設計參數

2.1面刀輥和底刀輥的輥面寬幅

面刀輥和底刀輥的輥面寬幅L。即用于安裝面刀或底刀的輥面長度，與衛生紙復卷機所使用的原紙幅寬相匹配。

2.2打孔面刀的數量N

為了提高打孔效率以及保證面刀輥的回轉平衡，通常在面刀輥上均布安裝多片面刀，面刀的數量一般可為2、3、4、5、6片。隨著復卷機設計速度的提高，合理增加面刀數量，能降低面刀輥的轉速和性能要求，并延長面刀的使用壽命。而當今復卷機的設計車速多在200 m/min以上，雙面刀和三面刀的打孔結構已不能適應其使片j要求，因此現復卷機的面刀數量通常為4、5、6片。

一般設計車速在200 - 400 m/min、輥面幅寬在3.2 m及以下的復卷機大多使用4片面刀。設計車速在400 m/min以上或者輥面幅寬在3 5 m及以上的復卷機，大多使片j 5片或者6片面刀。

2.3螺旋刀槽的旋轉角度β

在面刀輥上，刀槽沿刀輥軸線方向前進同時繞軸線回轉，而刀槽從刀輥一端面開始到另一端面結束所回轉過的角度就是刀槽的旋轉角度啟。

當旋轉角度啟過小時，螺旋面刀刀刃與直線底刀刀刃在接觸點的夾角過小，刀刃對紙面產生明顯的刮扯作用，當原紙的層數較多，厚度較大時，容易造成打孔絨破口、翻邊。

當旋轉角度啟過大時，面刀的扭轉變形太大，不利于面刀的安裝，并F1．容易使面刀發生疲勞斷裂，縮短面刀的使用壽命。

在便于面刀安裝及保證使用壽命的前提下，為達到理想的打孔效果，一般螺旋刀槽的旋轉角度β與輥面寬幅L。，滿足以下關系：50> β/Ｌ≥30

　β單位為：(。)/m，并且β≥60

設計面刀輥時，可根據面刀輥的輥面寬幅、面刀的材質及熱處理、復卷機的設計速度等合理地選擇刀槽的旋轉角度口，以達到理想的打孔效果。

2.4打孔輥組的安裝斜角α

因螺旋面刀打孔的緣故，當手J孔輥組垂直于原紙前進方向安裝時，存紙面上加工出米的打孔線為傾斜的，如圖5所示。

由圖5可知，K為面刀輥的巾心軸線在紙面上的投影，K垂直于紙面前進方向。手J孔時，螺旋面刀刀州從ao點開始切入紙面，與底刀刀州接觸進行打孔。隨著面刀輥的轉動，打孔接觸點沿著投影線K逐漸由ao點移動到6點。因為面刀輥同轉的同時原紙存不斷地前進，當打孔點到達6點時，打孔線的起始點已由a點位置移動到n．點，此時，手J孔線a，6在原紙紙面上呈傾斜。明顯傾斜的打孔線不利于成品紙卷的使用，影響紙卷的美觀程度，是不允許的。

為了使打孔線垂直于紙面前進有向，必須把打孔輥組傾斜于紙面前進方向安裝，面刀輥巾心軸線存紙面上的投影線K5紙面前進方向成一夾角d，即面刀輥的安裝斜角（如圖6所示）。因面刀輥與底刀輥是平行安裝的，所以面刀輥的安裝斜角即為整個打孔輥組的安裝斜角。

3　打孔輥組主要設計參數的分析計算

為了使打孔線垂直于原紙前進方向，面刀輥的主要設計參數必須滿足某一計算關系。柳天磊‘21曾嘗試導出這一關系，仙其提出的多個計算公式都僅僅表達了面刀輥相關參數巾某幾個參數之問的計算關系，并不能將主要的設計參數全部聯系起米。并且存這些計算公式巾引入了許多不必要的參數，如復卷機埔板厚度、埔板問距、面刀輥一端巾心距離端板底面的高度、面刀輥螺旋線導程角等，使計算公式錯綜復雜，不便于設計參數的計算。因此，筆者針對面刀輥的主要設計參數進行推導計算，得出面刀輥主要設計參數之問的計算關系。