在現(xiàn)代造紙機械中廣泛應用靴壓進行壓榨脫水。靴壓的工作線壓是傳統(tǒng)壓榨的10倍，達到1400kN/m，脫水能力強，因此靴壓成為現(xiàn)代造紙機的首選壓榨技術(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。全液體潤滑的滑動支承，分為靜摩擦和動摩擦，靜摩擦是在滑動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；而動摩擦則利用相對運動副兩表面之間的相對運動和幾何形狀，借助流體勁性，把潤滑劑帶進摩擦面之間，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)。而動壓支承使用的先決條件之一是必須有足夠大的相對速度，否則設(shè)備在啟動和停車階段難以形成全液體潤滑，會導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，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力學的潤滑方式。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管，通過毛細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，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的潤滑方式。當可控中高輥加壓時，靴輥和可控中高輥的兩根中心梁同時受力，大小相同、方向相反，靴輥和可控中高輥對紙機壓榨部機架不產(chǎn)生額外的力。

1.3 多油墊靜壓支承的承載能力和剛度計算
靜壓支承一般由多個支承單元組成。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)計采用了這種多油墊流體靜力支承原理，所以在實際設(shè)計中，紙機橫幅方向上根據(jù)紙機幅寬采用相應數(shù)量的對稱油墊。這屬于相隔的多油腔靜力支承，采用毛細管的壓力補償方式防止偏載。
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。當負載變化時，壓力油源成比例變化，流量也會相應變化，但是油膜厚度始終保持不變，該設(shè)計對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。當負載減小時，油墊壓力減小，油源壓力也減小，負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，由于負載減小，毛細管的壓力差也減小，因此流量也相應減小，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載變化而變化。油膜的兩個重要指標是承載能力和剛度，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量。由于剛度基本不變，所以可以認為油膜剛度接近無窮大。事實上這僅僅是針對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。當負載由于操作不當?shù)仍虍a(chǎn)生變化時，如靴壓和可控中高輥之間進入異物或有外力加載靴壓上，油膜厚度會發(fā)生變化。負載大的地方油墊的油膜變薄，流量減小；負載小的地方油墊的油膜變厚，流量增加壓力減小以適應負載變化。 
為了保證整個靴壓整體受力為零，靴輥加壓活塞的進油壓力和可控中高輥加壓活塞的進油壓力采用同一壓力油源。這種特殊的設(shè)計使得負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載下，油膜厚度幾乎不變。
2　多油墊靜壓支承應用實例
國內(nèi)某涂布白紙板紙機，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個毛細管和油袋，毛細管的直徑是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，當操作員設(shè)定線壓為1250kN/m時，負載Z大，相應的液壓油源壓力輸出Z大，設(shè)計比例閥工作壓力為8.22MPa，油膜的設(shè)計厚度為0.15mm，油墊壓力為3.65MPa，工作線壓Z大時系統(tǒng)需要的流量Z大。
靴壓輥和可控中高輥的設(shè)計，保證了靴壓液壓系統(tǒng)的工作壓力不隨紙機幅寬改變。所以當紙機橫幅變化時，只是機械結(jié)構(gòu)上的變化，只要靴壓設(shè)計線壓不變，紙機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。紙機幅寬增大，靴板和可控中高輥加壓靴的長度相應增加，可控中高輥毛細管的數(shù)量增加，流量就會增加，但是每個毛細管或油袋所需要的流量幾乎不變或者改變較小，前提是毛細管的直徑和長度不發(fā)生改變。
可控中高輥的設(shè)計使得油墊的油膜厚度在任何工作線壓下都能保持不變。當操作員因工藝要求，將靴壓線壓減小到800kN/m時，由于工作負載減小，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，造成毛細管壓力差降低，進入可控中高輥的矩形平面油墊的流量相應減小。毛細管節(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，相當于油膜的剛度無限大。
3　結(jié)語
多油墊靜壓支承應用于紙機設(shè)備的靴壓模塊，充分利用了帶毛細管補償?shù)亩嘤蛪|承載能力強和油膜度大的特點，相比傳統(tǒng)的靴壓設(shè)備，提高了紙機壓榨部的脫水能力，減小了紙機在高車速下的振動，有利于紙機向更高車速發(fā)展。

（來源：漿紙技術(shù)）