17.6.1 芯轴制动纸卷受力和给纸张力控制系统
正常印刷过程中，纸卷受力情况如图17-25所示。
1.纸卷受力
作用在纸卷上的各种力及它们形成的力矩，应该处于平衡状态。这些力形成的力矩如下：
（1）张力形成的力矩Mt纸卷以速度v在张力Ft的作用下不断打开。由纸卷张力Ft的作用而形成力矩Mt，其方向与纸卷转动方向相同，力矩的计算公式为
Mt=Ftr
式中 r——纸卷半径，是一个变量。
（2）纸卷制动力矩Mb为了保证纸带具有一定张力，需在纸卷上施加一个制动力矩Mb，用于阻止纸卷转动。显然Mb的方向与纸卷转动方向相反。
图17-25 纸卷受力情况
对于如图17-10所示的圆周制动，Mb是由皮带或钢带作用在纸卷表面的力产生的。对于如图17-11所示的芯轴制动，Mb是由作用在摩擦片、磁粉转子等上面的合力产生的。
（3）阻力力矩Mc在运转过程中，纸卷支承点的摩擦力及空气阻力等，也会形成阻止纸卷转动的阻力矩Mc，显然它的方向也与纸卷转动方向相反。
（4）惯性力矩Mj纸卷在机器升速过程中会有一个角加速度ε。在正常印刷过程中，纸带速度v保持不变，但纸卷直径r不断减小，因此纸卷角速度ω在不断增大。也就是说，纸卷以一个方向与ω相同的角加速度ε旋转，因而产生一个惯性力矩Mj。显然Mj的方向也与纸卷转动方向相反。
Mj=Jε
式中 J—纸卷转动惯量。
（5）变静力矩Mg在展开非理想纸卷时，由于纸卷重心和纸卷旋转中心不重合，产生一个变静力矩Mg。Mg与纸卷重心和纸卷旋转中心偏心距e成正比。它的方向与纸卷转动方向相同。
2.张力和纸卷半径的关系
纸卷在Mt、Mb、Mc、Mj和Mg作用下，达到平衡，才能保证纸带张力不变。因此纸卷的平衡方程为：
Mt=Mj+Mb+Mc+Mg
由于阻力力矩Mc很小，故可略去不计；并假设纸卷为理想纸卷，则Mg=0。因此
Mt=Mj+Mb
这个方程适用于各种型式制动的纸卷，因此称为纸卷制动的基本方程。方程表明，纸带张力所产生的力矩Mt，总是等于制动力矩Mb与惯性力矩Mj之和。
在稳定印刷阶段，纸卷的角加速度ε很小。为了简单明了地看出纸带张力和制动力矩的关系，把惯性力矩Mj也视为0，则Mt=Mb。对于芯轴制动，张力形成的力矩为
Mt=Mb=Ftr所以 Ft=Mb/r
因此，要保证纸带张力不变，在印刷过程中，随着纸卷直径r的不断减小，必须不断地减小纸卷的制动力（力矩）。
实际上正常印刷过程中，惯性力矩还是存在的，因此，实际的芯轴制动的制动力和纸卷直径r并非反比直线关系，而是一个函数曲线关系。
3.给纸张力控制系统
（1）理想纸卷展开张力控制 主要控制由于纸卷不断减小而引起的张力变化。详见17.6.2节至17.6.4节。
（2）非理想纸卷展开和突发张力变化控制 实际上，非理想纸卷是大量存在的。因此实际印刷过程中，由于纸卷重心和纸卷旋转中心不重合，产生一个变静力矩Mg也是不能忽略的。同时，由于外界因素引起纸带张力变化的情况也时有发生。这些问题主要由给纸机的浮动辊、阻尼器等机构控制。详见17.6.5节。