衛生紙復卷機的打孔設計及計算

摘 要：探討了衛生紙復卷機上打孔輥組的設計原理及其主要設計參數的計算關系，提出了成品卷紙上打孔節距的計算方法，并以此指導復卷機的打孔設計。

關鍵詞：復卷機；打孔輥組；打孔節距；設計計算

中圖分類號：TS735+.7

文獻標識碼：A

DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2018.09.007

Abstract：The design principle of perforating rollers for toilet paper rewinder， and the calculation relationship of the main design parameters of these rollers were discussed. The paper put forward the calculating method about the perforation pitch of finished paper roll. According to these results， the paper presented guidance for the design of rewinder perforation.

Key words：rewinder； perforating rollers； perforation pitch； design & calculation

1 復卷機上打孔輥組的設計原理

衛生卷紙上加工有一道道平行的虛線狀的孔眼線，稱為打孔線（見圖1）。打孔線把衛生卷紙分割成節，方便人們按需拉取并扯斷使用。相鄰兩條打孔線之間的紙幅長度稱為打孔節距。通常打孔節距在80～150 mm范圍內。

圖2為復卷機的打孔輥組及打孔底刀示意圖。由圖2可知，打孔輥組主要由打孔面刀輥和打孔底刀輥組成，兩者平行安裝。當衛生原紙通過打孔輥組時，打孔面刀輥（以下簡稱“面刀輥”）回轉運行，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間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間接觸平穩，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 打孔輥組的主要設計參數

2.1 面刀輥和底刀輥的輥面寬幅Lg

面刀輥和底刀輥的輥面寬幅Lg，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[1]和三面刀的打孔結構已不能適應其使用要求，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，大多使用5片或者6片面刀。

2.3 螺旋刀槽的旋轉角度β

在實際生產使用中，加工有4條刀槽的面刀輥僅安裝兩把面刀，或者加工有6條刀槽的面刀輥僅安裝3把面刀，兩者都可以使生產出來的打孔節距翻倍，增大復卷機適用的打孔節距范圍。實際生產時更為靈活，因此4刀槽面刀輥和6刀槽面刀輥在復卷機的制造生產中最為常用。

5 結 論

在復卷機的打孔設計過程中，可以根據以下步驟確定打孔輥組的主要設計參數：

5.1 根據復卷機的設計車速，面刀輥和底刀輥的輥面幅寬，選擇合理的打孔面刀數目，并且確定面刀輥螺旋刀槽的旋轉角度。

5.2 確定復卷機的打孔節距范圍，得出平均打孔節距，并計算出平均打孔節距對應的打孔輥組的安裝斜角。

5.3 根據打孔節距范圍，分別計算出對應的打孔輥組安裝斜角范圍，而它們之中與α的最大差值，就是在節距范圍內打孔線在紙面上的最大傾斜角。

5.4 校驗打孔線的傾斜角最大時在成品紙卷上是否明顯，若打孔線過于傾斜，則重新選擇面刀數目，或者改變打孔輥組的安裝斜角。

參 考 文 獻

[1] ZHOU Shi-tang. Optimal Design of the Rotational Tool Mechanism Attached to a Model WZJ-KJ Rewinder Punching Toilet Paper[J]. China Pulp & Paper， 1985（2）： 39.

周世堂. WZJ-KJ型衛生紙開線復卷機飛刀開線機構的優化設計[J]. 中國造紙， 1985（2）： 39.

[2] LIU Tian-lei. Parameters calculation on perforation drums of rewinders and its application[J]. China Pulp & Paper Industry， 2016， 37（20）： 46.

柳天磊. 復卷機打孔刀軸參數計算及應用[J]. 中華紙業， 2016， 37（20）： 46.

[3] LI Jie-chao. Web Tension Calculation of Rewinder[J]. Transactions China Pulp and Paper， 2015， 30（1）： 50.

李杰超. 復卷機的紙幅張力計算[J]. 中國造紙學報， 2015， 30（1）： 50. CPP

（責任編輯：常 青）