在現(xiàn)代造紙機(jī)械中廣泛應(yīng)用靴壓進(jìn)行壓榨脫水。靴壓的工作線壓是傳統(tǒng)壓榨的10倍，達(dá)到1400kN/m，脫水能力強(qiáng)，因此靴壓成為現(xiàn)代造紙機(jī)的首選壓榨技術(shù)。
1　可控中高輥中的多油墊流體靜力支承
1.1 流體靜力支承理論
紙機(jī)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)不可避免地存在各種摩擦，如靴壓設(shè)備的靴板和靴套的接觸、可控中高輥的輥殼和加壓靴的接觸等。全液體潤滑的滑動(dòng)支承，分為靜摩擦和動(dòng)摩擦，靜摩擦是在滑動(dòng)表面之間輸入足以平衡外載荷的高壓潤滑劑，人為地迫使兩個(gè)接觸表面完全分離，這種借助流體靜壓力來承載的方法稱為流體“靜”力潤滑；而動(dòng)摩擦則利用相對(duì)運(yùn)動(dòng)副兩表面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和幾何形狀，借助流體勁性，把潤滑劑帶進(jìn)摩擦面之間，依靠速度差建立起的流體壓力膜將兩表面完全分離。靜壓支承的使用條件是必須有一套液壓系統(tǒng)。而動(dòng)壓支承使用的先決條件之一是必須有足夠大的相對(duì)速度，否則設(shè)備在啟動(dòng)和停車階段難以形成全液體潤滑，會(huì)導(dǎo)致表面直接接觸引起摩擦磨損。
1.2 靴壓工作原理分析
靴壓是依靠液壓力使靴板和可控中高輥相互作用而產(chǎn)生非常高的線壓以大量去除濕紙幅的水分。其中靴輥的加壓靴和可控中高輥的加壓靴采用的是同一個(gè)液壓油源，靴壓工作原理如圖1所示。靴板通過加壓活塞連接在中心梁上，產(chǎn)生的反作用力由靴輥的中心梁承擔(dān)，中心梁不旋轉(zhuǎn)。靴套由專用軸套固定并張緊，隨著可控中高輥一起高速旋轉(zhuǎn)，靴套與靴板之間采用流體動(dòng)力學(xué)的潤滑方式。可控中高輥內(nèi)部有很多加壓靴，通過加壓活塞連接在中心梁上，加壓靴上開孔并裝入毛細(xì)管，通過毛細(xì)管給加壓靴的油袋充滿液壓油，平衡靴輥的線壓力。加壓靴的線壓力也由中心梁承擔(dān)，中心梁不轉(zhuǎn)而輥殼旋轉(zhuǎn)，輥殼和加壓靴之間采用流體靜力學(xué)的潤滑方式。當(dāng)可控中高輥加壓時(shí)，靴輥和可控中高輥的兩根中心梁同時(shí)受力，大小相同、方向相反，靴輥和可控中高輥對(duì)紙機(jī)壓榨部機(jī)架不產(chǎn)生額外的力。

1.3 多油墊靜壓支承的承載能力和剛度計(jì)算
靜壓支承一般由多個(gè)支承單元組成。根據(jù)靜壓支承的原理，靠油腔及封油面上的靜壓力來平衡外載荷。可控中高輥的設(shè)計(jì)采用了這種多油墊流體靜力支承原理，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中，紙機(jī)橫幅方向上根據(jù)紙機(jī)幅寬采用相應(yīng)數(shù)量的對(duì)稱油墊。這屬于相隔的多油腔靜力支承，采用毛細(xì)管的壓力補(bǔ)償方式防止偏載。
在靴輥和可控中高輥中，靴壓的線壓來源于靴輥和可控中高輥的相互作用。它們采用的是同一液壓油源，使得負(fù)載就是液壓油源壓力，既是靴輥的加壓力，也是可控中高輥的加壓力。當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，壓力油源成比例變化，流量也會(huì)相應(yīng)變化，但是油膜厚度始終保持不變，該設(shè)計(jì)對(duì)油膜的剛度非常有利。油膜厚度取決于液阻比，而液阻比與油墊壓力和油源壓力之比有關(guān)系。當(dāng)負(fù)載減小時(shí)，油墊壓力減小，油源壓力也減小，負(fù)載的大小與油源壓力成線性關(guān)系，油墊壓力與油源壓力的比值不變，由于負(fù)載減小，毛細(xì)管的壓力差也減小，因此流量也相應(yīng)減小，保持了油膜的厚度不變。
可控中高輥加壓靴靜壓支承的油膜厚度不隨負(fù)載變化而變化。油膜的兩個(gè)重要指標(biāo)是承載能力和剛度，承載能力與壓力有關(guān)。剛度是產(chǎn)生單位油膜厚度變化所需的載荷變動(dòng)量。由于剛度基本不變，所以可以認(rèn)為油膜剛度接近無窮大。事實(shí)上這僅僅是針對(duì)改變靴壓和可控中高輥的加壓壓力，靴壓工作線壓發(fā)生改變，油膜厚度保持不變。當(dāng)負(fù)載由于操作不當(dāng)?shù)仍虍a(chǎn)生變化時(shí)，如靴壓和可控中高輥之間進(jìn)入異物或有外力加載靴壓上，油膜厚度會(huì)發(fā)生變化。負(fù)載大的地方油墊的油膜變薄，流量減小；負(fù)載小的地方油墊的油膜變厚，流量增加壓力減小以適應(yīng)負(fù)載變化。 
為了保證整個(gè)靴壓整體受力為零，靴輥加壓活塞的進(jìn)油壓力和可控中高輥加壓活塞的進(jìn)油壓力采用同一壓力油源。這種特殊的設(shè)計(jì)使得負(fù)載的大小跟油源壓力成線性變化的關(guān)系，因此在任意工況和負(fù)載下，油膜厚度幾乎不變。
2　多油墊靜壓支承應(yīng)用實(shí)例
國內(nèi)某涂布白紙板紙機(jī)，幅寬4600mm、車速650m/min。采用了這種靴壓配置可控中高輥的形式。可控中高輥共34個(gè)毛細(xì)管和油袋，毛細(xì)管的直徑是1.6mm，長度為96.7mm，液壓系統(tǒng)采用ISO VG150液壓油，工作線壓Z大為1250kN/m，當(dāng)操作員設(shè)定線壓為1250kN/m時(shí)，負(fù)載Z大，相應(yīng)的液壓油源壓力輸出Z大，設(shè)計(jì)比例閥工作壓力為8.22MPa，油膜的設(shè)計(jì)厚度為0.15mm，油墊壓力為3.65MPa，工作線壓Z大時(shí)系統(tǒng)需要的流量Z大。
靴壓輥和可控中高輥的設(shè)計(jì)，保證了靴壓液壓系統(tǒng)的工作壓力不隨紙機(jī)幅寬改變。所以當(dāng)紙機(jī)橫幅變化時(shí)，只是機(jī)械結(jié)構(gòu)上的變化，只要靴壓設(shè)計(jì)線壓不變，紙機(jī)橫幅單位長度的液壓加壓壓力始終保持不變，在8~9 MPa之間。紙機(jī)幅寬增大，靴板和可控中高輥加壓靴的長度相應(yīng)增加，可控中高輥毛細(xì)管的數(shù)量增加，流量就會(huì)增加，但是每個(gè)毛細(xì)管或油袋所需要的流量幾乎不變或者改變較小，前提是毛細(xì)管的直徑和長度不發(fā)生改變。
可控中高輥的設(shè)計(jì)使得油墊的油膜厚度在任何工作線壓下都能保持不變。當(dāng)操作員因工藝要求，將靴壓線壓減小到800kN/m時(shí)，由于工作負(fù)載減小，比例溢流閥的設(shè)定壓力減小，多余的油溢流回油箱，油源壓力減小，造成毛細(xì)管壓力差降低，進(jìn)入可控中高輥的矩形平面油墊的流量相應(yīng)減小。毛細(xì)管節(jié)流器的矩形平面油墊的液阻比只與油膜厚度有關(guān)，毛細(xì)管節(jié)流器和矩形平面油墊的尺寸均不變，壓力比(油墊壓力P0、油源壓力Ps)也不變，油源壓力減小后，油墊壓力也成比例減小，液阻比保持不變，油膜厚度不變，相當(dāng)于油膜的剛度無限大。
3　結(jié)語
多油墊靜壓支承應(yīng)用于紙機(jī)設(shè)備的靴壓模塊，充分利用了帶毛細(xì)管補(bǔ)償?shù)亩嘤蛪|承載能力強(qiáng)和油膜度大的特點(diǎn)，相比傳統(tǒng)的靴壓設(shè)備，提高了紙機(jī)壓榨部的脫水能力，減小了紙機(jī)在高車速下的振動(dòng)，有利于紙機(jī)向更高車速發(fā)展。

（來源：漿紙技術(shù)）