史發(fā)軍

如今，單張紙膠印機(jī)正朝著“高速、高效、自動(dòng)、智能”的方向深入發(fā)展，“高速”則是單張紙膠印機(jī)發(fā)展的基本要求。然而，隨著單張紙膠印機(jī)速度的提升，整個(gè)機(jī)體的振動(dòng)幅值也會(huì)顯著增大。其中，滾筒作為單張紙膠印機(jī)的重要部件，其振動(dòng)情況直接影響著印品質(zhì)量，如常見(jiàn)的重影、條痕和遞紙規(guī)矩誤差等故障，往往都是由滾筒振動(dòng)異常引起的。此外，滾筒的振動(dòng)還會(huì)加劇印版、軸承等部件的磨損，導(dǎo)致印版耐印力下降?？梢?jiàn)，要想在高速單張紙膠印機(jī)上實(shí)現(xiàn)精美印刷，就必須保證滾筒平穩(wěn)運(yùn)行，而了解滾筒的振動(dòng)原因與振動(dòng)形式，并對(duì)滾筒進(jìn)行合理設(shè)計(jì)是最為關(guān)鍵的基礎(chǔ)工作之一。

滾筒振動(dòng)原因與振動(dòng)形式

在印刷過(guò)程中，印刷單元擔(dān)負(fù)著圖像轉(zhuǎn)移的主要職能，可以說(shuō)是單張紙膠印機(jī)的核心。單張紙膠印機(jī)的印刷單元由印版滾筒、橡皮滾筒、壓印滾筒（包括印版、橡皮包襯的夾緊固定裝置、叼紙牙機(jī)構(gòu)、滾筒相對(duì)位置調(diào)節(jié)裝置等）、齒輪傳動(dòng)部分、離合壓機(jī)構(gòu)、傳紙裝置及有關(guān)控制器件組成。在紙張從上一色組被傳遞到下一色組的過(guò)程中，誘發(fā)滾筒振動(dòng)的原因有很多，主要包括以下幾個(gè)方面。

1.滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡

印刷過(guò)程中，滾筒一直都在高速旋轉(zhuǎn)，有時(shí)會(huì)因質(zhì)量分布不均而造成運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡，在此過(guò)程中，滾筒必然會(huì)產(chǎn)生一定的慣性力，這種慣性力若沒(méi)有得到有效消除，將會(huì)引起滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生突變，從而使?jié)L筒的振動(dòng)幅值增大。在不考慮軸承剛度差異和傳動(dòng)不平衡的影響時(shí)，滾筒在這種情況下產(chǎn)生的振動(dòng)稱之為諧振。

2.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)不均衡

單張紙膠印機(jī)通過(guò)滾筒軸端的斜齒輪來(lái)傳遞動(dòng)力，當(dāng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)不均衡時(shí)，滾筒就會(huì)受到徑向力和軸向力的綜合作用，從而使其兩端受力不一致，進(jìn)而產(chǎn)生振動(dòng)。滾筒的這種振動(dòng)形式屬于扭振。

3.往復(fù)或間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)受到?jīng)_擊

單張紙膠印機(jī)的結(jié)構(gòu)組成中有許多往復(fù)或間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如叼紙牙、擺動(dòng)式遞紙牙、前規(guī)等，當(dāng)凸輪進(jìn)行加速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)很容易對(duì)這些運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)造成不同程度的沖擊，尤其是離合壓機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的沖擊，更會(huì)嚴(yán)重影響滾筒的運(yùn)行狀況，從而導(dǎo)致滾筒發(fā)生振動(dòng)。滾筒因以上原因而產(chǎn)生的振動(dòng)形式除了有諧振、扭振之外，還有沖擊振動(dòng)。

4.滾筒軸承發(fā)生磨損

滾筒軸承的磨損狀況會(huì)直接影響滾筒振動(dòng)幅值的大小。軸承與軸頸的配合間隙越大，軸承的磨損就會(huì)越嚴(yán)重，滾筒振動(dòng)也會(huì)隨之變得更加劇烈。另外，滾筒軸承兩端支承剛度的不一致，也使得印刷過(guò)程中滾筒的振動(dòng)形式變得更為復(fù)雜，除了出現(xiàn)諧振、扭振的振動(dòng)形式之外，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)擺振。

5.滾筒空檔帶來(lái)的沖擊

膠印過(guò)程中，印刷壓力是通過(guò)兩個(gè)滾筒之間接觸來(lái)獲取的。對(duì)于單張紙膠印機(jī)來(lái)說(shuō)，由于滾筒空檔的存在，使得印刷壓力在一個(gè)印刷周期內(nèi)呈現(xiàn)規(guī)律性的產(chǎn)生和消失，而在此過(guò)程中，滾筒將反復(fù)承受較大的瞬間沖擊，從而產(chǎn)生振動(dòng)。滾筒的這種振動(dòng)形式是沿軸線方向整體平移振動(dòng)與彎曲振動(dòng)的疊加。

避免滾筒振動(dòng)的措施

（1）避免滾筒振動(dòng)的常用措施之一就是采用減振方法，首先要對(duì)選用的減振方法進(jìn)行分析，以確定適合單張紙膠印機(jī)滾筒的減振方案。

（2）將滾筒軸承與軸頸的配合間隙控制在10～15μm，另外，要盡可能地選用高精度的軸承和齒輪。

（3）在滾筒齒輪之間的交接位置，增加調(diào)隙裝置，以控制側(cè)隙大小。

（4）對(duì)離合壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，為保證合壓位置的準(zhǔn)確，在離合壓機(jī)構(gòu)操作面的墻板內(nèi)側(cè)安裝一個(gè)離合壓限位機(jī)構(gòu)（如圖1），以確保離合壓機(jī)構(gòu)平穩(wěn)運(yùn)行、無(wú)沖擊波。另外，在制作墻板時(shí)應(yīng)選用合適的材料及結(jié)構(gòu)。

滾筒設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在新滾筒的設(shè)計(jì)中，一定要根據(jù)已確定的減振方案，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)有滾筒的尺寸數(shù)據(jù)，通過(guò)編程重新設(shè)計(jì)滾筒的截面以及軸向尺寸，建立現(xiàn)有滾筒與新設(shè)計(jì)滾筒實(shí)體模型，使用SolidWorks和ANSYS軟件對(duì)兩個(gè)滾筒的靜態(tài)特性進(jìn)行模擬研究，檢驗(yàn)新設(shè)計(jì)滾筒的靜態(tài)特性是否達(dá)到使用要求。

為保證所設(shè)計(jì)滾筒的靜態(tài)特性達(dá)到要求，筆者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和驗(yàn)證，總結(jié)了在滾筒設(shè)計(jì)工作中需要注意的幾點(diǎn)事項(xiàng)。

（1）新滾筒的設(shè)計(jì)方案必須要保證滾筒的可加工性，并且加工成本不宜太高。

（2）由于在設(shè)計(jì)過(guò)程中，滾筒的直徑、空檔角等主要參數(shù)一旦確定，便不能改變，因此在確定這些主要參數(shù)之前，一定要經(jīng)過(guò)科學(xué)的計(jì)算和軟件模擬，經(jīng)過(guò)測(cè)試合格之后才可確定。

（3）在設(shè)計(jì)中要保證在一定印刷壓力下，滾筒的撓度盡可能小。

（4）新滾筒截面形心相對(duì)于其回轉(zhuǎn)中心的偏移量應(yīng)盡可能小，從而有助于滾筒保持平衡。

我公司在滾筒設(shè)計(jì)工作中就遵循了以上幾點(diǎn)注意事項(xiàng)，隨后在對(duì)新滾筒的偏心、重量以及抗彎剛度進(jìn)行了計(jì)算與研究后發(fā)現(xiàn)，新滾筒的靜態(tài)特性較現(xiàn)有滾筒得到了明顯提高，這為滾筒的平穩(wěn)運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。