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卷筒紙膠印機離合壓機構(gòu)設(shè)計畢業(yè)論文
畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書
課題名稱 卷筒紙膠印機離合壓機構(gòu)設(shè)計
學院(部)
專 業(yè)
班 級
學生姓名
學 號
指導教師(簽字)
教學院長(簽字)
2014年 4月 17日
摘要
離合壓機構(gòu)是印刷機的一個重要部件，當印刷機發(fā)生雙張、超張等故障的時候，印刷機要及時離壓；而當故障解除開始印刷時，印刷機要及時的合壓。當前膠印機的離合壓機構(gòu)大部分是采用凸輪連桿式的離合壓機構(gòu)，這種機械式的離合壓機構(gòu)隨著印刷速度的提高，由凸輪產(chǎn)生的振動和沖擊也越來越大，且傳遞到印刷滾筒上，在一定的程度上影響印刷質(zhì)量離合壓的方式有兩種，一種是同時離合壓；另一種是順序離合壓。根據(jù)滾筒的排列可以看出：同時離合壓，即橡皮滾筒同壓印滾筒和印版滾筒同時接觸和分離，滾筒的缺口必須和滾筒的排列角一樣大，防止第一張紙一半印上，一半印不上。滾筒的排列角一般占滾筒的三分之一以上，這樣大大地降低了滾筒表面的利用率。要完成大幅面的印刷，必須增大滾筒的直徑。滾筒的直徑越大，帶來的問題就越多，這種結(jié)構(gòu)現(xiàn)已被淘汰。順序合壓，即橡皮滾筒先同印版滾筒合壓，后同壓印滾筒合壓；離壓時，先同壓印滾筒離壓，后同印版滾筒離壓。
關(guān)鍵詞：離合壓機構(gòu)；印刷機；滾筒
Abstract
The on-off pressure mechanism is an important part of the printing machine, when the double Zhang, Zhang faults such as the printing machine, printing machine time away from the pressure; and when the failure to lift started printing, printing machine and timely closure pressure. Most of the current offset press clutch mechanism adopts a clutch cam connecting rod type pressure mechanism, clutch the mechanical pressure mechanism with the printing speed, vibration and impact generated by the cam is also growing, and passed on to the printing roller, in a certain extent impact on printing quality clutch pressure in two ways at the same time, a clutch pressure; another is the order of clutch pressure According to the cylinder arrangement can be seen: the clutch pressure, rubber roller with nano imprint lithography drum and. a printing plate roller and contact and separation, must drum gap and roller arrangement angle as large, prevent the first piece of paper printed on India half half, not. The cylinder is arranged for the 1/3 roller angle, thus greatly reduces the utilization rate of the drum surface. To complete the large format printing, you must increase the diameter of the cylinder. The diameter of the cylinder is bigger, bring more problems, this structure has been eliminated. The order of pressing, namely the rubber drum with a printing plate cylinder and pressure, with nano imprint lithography drum pressure; away from the pressure, first with nano imprint lithography drum pressure, with a printing plate cylinder from the pressure.
Keyword：The on-off Pressure Mechanism; Printing Machine; Roller
目 錄
摘要 2
Abstract 3
第1章 緒論 5
1.1 課題研究的目的和意義 5
1.2 卷筒紙印刷機的發(fā)展趨勢 6
1.2.1 卷筒紙印刷機的發(fā)展趨勢 7
1.3 國內(nèi)外卷筒紙印刷機的特點 8
1.4卷筒紙印刷機的分類 9
第2章 卷筒膠印機離合壓機構(gòu)設(shè)計 12
2.1離合壓機構(gòu)的工作原理 12
2.2調(diào)壓機構(gòu) 13
2.3離合壓機構(gòu)的限位裝置 14
2.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動分析 14
第3章 滾筒紙膠印機離合壓機零部件設(shè)計 17
3.1 氣缸支座的設(shè)計校核 17
3.2 軸的設(shè)計及強度校核 18
3.2.1 軸強度計算 19
3.2.2 軸的疲勞強度校核 20
3.2.3 軸的接觸應(yīng)力校核 22
3.3 圓柱銷的設(shè)計與校核 23
3.4 氣缸撥叉的校核 25
3.5 氣缸的設(shè)計計算 26
3.6 氣缸的校核 30
3.7螺栓的校核 31
致謝 33
參考文獻 34
第1章 緒論
1.1 課題研究的目的和意義
印刷在國民經(jīng)濟占有重要的地位，它是人們進行信息交流、文化和科學技術(shù)傳播的手段，它是一個重要的宣傳工具。它與人們的日常生活密切相關(guān)，任何人都離不開印刷，印刷工業(yè)是永不衰落的工業(yè)。在世界范圍內(nèi)，印刷機械行業(yè)已是世人普遍關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域之一，成為各國經(jīng)濟發(fā)展中新的經(jīng)濟增長點。不少發(fā)達國家把印刷工業(yè)的發(fā)展水平看成是一個國家經(jīng)濟發(fā)展程度的標志。近十幾年來，印刷工業(yè)得到飛速發(fā)展，其產(chǎn)品集機、電、光于一體，產(chǎn)品的質(zhì)量不斷提高。目前，不僅印刷機的工作性能和技術(shù)水平有了顯著的提高，而且使用范圍和引用領(lǐng)域也得到了擴大。例如：首先，它可以儲存大量紙張，減少換紙和停機次數(shù)，提高其利用率；其次，卷筒紙比單張紙便宜，可降低5%～25%的紙張成本，若是涂覆的紙板或薄膜，用卷材還可獲得更高的經(jīng)濟效益；第三，紙張裁切長度可無級調(diào)整，使用方便，不會產(chǎn)生單張紙印刷前天頭等原因造成的紙張浪費；第四，可以使用單張紙膠印機不能使用的薄紙、薄塑料進行印刷；第五，徹底解決雙張或多張進紙故障；第六，操作人員無需堆紙，降低勞動強度。但是單張紙膠印機如今增添了在機直接制版技術(shù)、墨色預置和閉環(huán)檢測反饋控制、套準棱測反饋控制、紙張尺寸自動預置、流線型的造型設(shè)計等功能技術(shù)，使得印刷的輔助時間明顯減少，機器的可操作性明顯提高。對環(huán)境和操作人員的能力要求大幅度降低，一系列的改變使之變得更加功能化、人性化了。然而這對于卷筒紙膠印機形成了一定的威脅。想要改變這種局面,我們只有對卷筒紙膠印印刷機中不完善的部分加以完善,通過閱讀大量文獻,對卷筒紙印刷機進行充分的了解,發(fā)現(xiàn)卷筒紙的走紙張力是影響卷筒紙印刷機性能的一項重要指標,因此本次課題對卷筒紙膠印機走紙張力進行研究,主要是針對卷筒紙印刷機走紙張力進行理論的計算,考慮在實際生產(chǎn)中的影響因素,得出實際生產(chǎn)中,從進紙到出紙的過程中走紙張力的改變規(guī)律。
膠印印刷過程是一個非常復雜的過程，是由相互聯(lián)系又相互作用的多個要素及印刷機各部分系統(tǒng)組成的。離合壓機構(gòu)是膠印印刷機的一個重要組成部分。根據(jù)印刷工藝過程及印刷機操作程序的要求，膠印機的三個滾筒應(yīng)能互相離合，即必須有離壓和合壓兩個工作狀態(tài)。當紙張進入印刷部件進行正常印刷時，三滾筒合上—處于合壓狀態(tài)，相互滾壓，完成圖文轉(zhuǎn)移得到印張；而當輸紙系統(tǒng)發(fā)生如出現(xiàn)雙張、空張、歪張、紙晚到等故障或當調(diào)機或其他需要時，滾筒應(yīng)及時脫開，使其處于離壓狀態(tài)。否則橡皮滾筒上的墨跡就會印到壓印滾筒的表面，待以后正常印刷時又轉(zhuǎn)印到印張背面造成廢品。所以在單張紙膠印機上都裝有用于控制滾筒離合的離合壓機構(gòu)，通過改變滾筒中心距來實現(xiàn)滾筒的離合壓。單張紙膠印機的橡皮滾筒進行離合時，要求橡皮滾筒離合壓動作平穩(wěn)，無沖擊現(xiàn)象，兩端位移始終保持一致。并且要求離合壓機構(gòu)能夠自鎖，保證印刷壓力穩(wěn)定。
1.2 卷筒紙印刷機的發(fā)展趨勢
目前，在中國印刷機市場上，高端的印刷機可以說仍被國外企業(yè)壟斷著（例如海德堡，羅蘭，高斯，小森，三菱等），當然國內(nèi)外的差距是多方面的，金屬材料、加工工藝、制造水平、生產(chǎn)管理、機械設(shè)計等等方面都制約著我國的印刷機的生產(chǎn)水平。不過經(jīng)過多年的努力，國內(nèi)的一些企業(yè)在各方面都取得了很大的進步，縮小了與國外企業(yè)的差距。隨著科學技術(shù)的全面進步，人們對生產(chǎn)的效率要求越來越高，推動生產(chǎn)設(shè)備向輕量化、高速化、精密化、智能化方向發(fā)展。在印刷領(lǐng)域也毫不例外，單張紙印刷機的印速從原來的5000～8000轉(zhuǎn)/小時，發(fā)展到現(xiàn)在的每小時最高速度15000轉(zhuǎn)/小時甚至18000轉(zhuǎn)/小時，而國產(chǎn)的膠印機的速度還很難突破10000轉(zhuǎn)/小時，關(guān)鍵是國產(chǎn)膠印機在高速印刷時，套印精度較差和故障率比較高。影響印刷機精度的原因有很多，但是膠印機中機構(gòu)的振動是主要因素之一。首屆中國(廣東)國際印刷技術(shù)展覽會(Print China 2007)于2007年4月10～14日在廣東現(xiàn)代國際展覽中心舉辦。其中數(shù)國際印刷設(shè)備制造三巨頭的產(chǎn)品最引人注目。他們都帶來了各自的新產(chǎn)品、新技術(shù)和適合不同客戶、不同印刷的解決方案。顯而易見，單張紙膠印機正向著高速度、高度自動化、高精度印刷質(zhì)量、高水平的維護性的方向發(fā)展。然而卷筒紙膠印機印刷技術(shù)也正處在高速發(fā)展的階段，相對于單張紙膠印機，卷筒紙之所以能快速的發(fā)展，在市場上有著很多的占有率，主要原因是卷筒紙膠印機有著自己獨特的優(yōu)勢。據(jù)有關(guān)史料記載，1905年美國人威廉．羅倍爾(W．Rubel)和他的助手操作一臺直接印刷的平版印刷機，為了提高印刷質(zhì)量，他們在壓印滾筒上包了一塊橡皮布。在一次印刷中，他的助手沒有把紙續(xù)進印刷機，機器空轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)，印版上的圖文直接印在了橡皮布上。此時，他接著又續(xù)了一張紙，于是這張紙的兩面全都印上了圖文。結(jié)果，羅倍爾發(fā)現(xiàn)從橡皮布上間接印刷的圖文比直接從印版上印刷的圖文質(zhì)量好。根據(jù)這一無意發(fā)現(xiàn)，羅倍爾把機器進行改裝，在直接印刷的兩個滾筒之間增加了一個包橡皮布的滾筒。最初的膠印機就這樣發(fā)明了。羅倍爾發(fā)明膠印機及膠印工藝后，當時在美國哈里斯公司工作的德籍美國人卡斯帕．赫爾曼(CaspaHermann)把這個重要發(fā)明帶回德國。于1906-1907年在德國制造成功了第一臺3滾筒的膠印機。又于1907年設(shè)計生產(chǎn)了第一臺卷筒紙膠印機并在1908年獲得了專利權(quán)。
1.2.1 卷筒紙印刷機的發(fā)展趨勢
雖然卷筒紙膠印機與單張紙膠印機幾乎同時發(fā)明，但由于卷筒紙膠印機涉及更多的技術(shù)問題一直發(fā)展緩慢。至到上世紀60年代后才有了突飛猛進的發(fā)展，其印刷質(zhì)量與單張紙膠印機并駕齊驅(qū)。這主要是技術(shù)的進步和社會發(fā)展的結(jié)果。制版工藝不斷改進和完善。上世紀60年代后，制版工藝由熱排向冷排轉(zhuǎn)變。自動照排機和電子分色機的發(fā)明和推廣應(yīng)用，不但提高了膠印制版的質(zhì)量，更重要的是大大縮短了膠印制版周期。使膠印制版簡單、便捷、成本低。制版工藝的變革，由“鉛與火”向“光與電”的發(fā)展和推廣，促使印刷方式向膠印方向發(fā)展，膠印市場迅速擴大。到了上世紀90年代，膠印印版的計算機直接制版(CTP)的發(fā)明，更鞏固了膠印印刷的地位。研制成功了耐印力高的多層合金版、予涂感光版(PS版)及為計算機直接制版配套的專用CTP版材和涂感光版(PS版)的CTcP制版設(shè)備。為高速印刷和進一步改進、發(fā)展制版工藝，提高效率創(chuàng)造了條件。數(shù)字印刷的發(fā)展，在機制版的有版數(shù)字印刷機，首推的也是數(shù)字膠印機。無版的數(shù)字印刷機中采用膠印方式間接印刷也是重要發(fā)展方向之一。研制成功了各種各樣的適應(yīng)高速印刷的油墨。膠印水性油墨、無水印刷油墨、膠印用UV油墨等的研制和逐步推廣，都將進一步促進膠印的發(fā)展。造紙工，藝的改進，提高了紙張質(zhì)量。紙張的抗拉強度和印刷適性的不斷提高，為膠印高速印刷，特別是卷筒紙膠印機的發(fā)展創(chuàng)造了條件。高新技術(shù)的應(yīng)用使膠印機逐步盡善盡美。計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、光纖通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)代制造技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展及在卷筒紙膠印機上的應(yīng)用，大大地提高了卷筒紙膠印機的精度、質(zhì)量和自動化、智能化水平。技術(shù)問題的解決為膠印機特別是卷筒紙膠印機的迅速發(fā)展創(chuàng)造了客觀條件。社會的發(fā)展，人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)、文化需求，彩色電視、互聯(lián)網(wǎng)、多媒體出版的出現(xiàn)和發(fā)展，對傳統(tǒng)印刷提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。不僅要求印刷多色化、高質(zhì)量的印品，而且要求周期短、價格低，有很強的時效性。卷筒紙膠印機的發(fā)展恰恰可以滿足這些要求。所以得到了快速發(fā)展。
商業(yè)卷筒紙印刷機市場需求呈增長趨勢已經(jīng)成為現(xiàn)實。該種機型市場需求不斷增長有三種原因：首先是商業(yè)卷筒紙印刷機有高的生產(chǎn)率，因為是雙面印刷，印刷速度是單張紙四色印刷機的2～3倍，生產(chǎn)效率是單張紙四色印刷機4～6倍以上，從縮短高檔印刷品的印刷周期，降低印刷品的加工成本的角度，受到印刷企業(yè)的垂青。其次是由于商業(yè)卷筒紙印刷機在技術(shù)上已經(jīng)取得突破，銅板紙的印刷質(zhì)量已經(jīng)接近單張紙印刷機的印刷質(zhì)量。商業(yè)卷筒紙印刷機的印刷質(zhì)量和高速度的技術(shù)保障，諸如零速自動接紙、高速自動接紙、二次張力控制、烘干裝置、冷卻系統(tǒng)、上光裝置等機構(gòu)已經(jīng)成為成功技術(shù)。最后是印刷市場的需求增長，如彩色雜志印品的不斷增加，報紙彩色銅板紙插頁的增加，彩色商品廣告及彩色課本、圖書、電話簿類書籍的增加，使商業(yè)卷筒紙印刷機市場不斷擴展，從而形成商業(yè)卷筒紙印刷機進口的高峰[2]。
1.3 國內(nèi)外卷筒紙印刷機的特點
卷筒紙膠印機是以紙帶的形式連續(xù)供紙，連續(xù)不斷的高速完成印刷、折頁、收帖等過程的印刷機。它是現(xiàn)代新聞出版、商業(yè)印刷、書刊雜志印刷最重要的高效印刷設(shè)備。生產(chǎn)效率特別高是卷筒紙膠印機的一個突出優(yōu)點。僅僅這一點，就使卷筒紙膠印機在與其他印刷機的競爭中占據(jù)了優(yōu)勢。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，高新技術(shù)在卷筒紙膠印機上的廣泛應(yīng)用，如數(shù)字技術(shù)、無軸傳動、自動套印、水墨自動控制、閉環(huán)色彩控制系統(tǒng)、在線印刷質(zhì)量自動檢測和控制等，使得卷筒紙膠印機的印刷質(zhì)量完全可以達到單張紙膠印機的質(zhì)量水平。卷筒紙膠印機使用的紙張范圍較寬，可用新聞紙、膠版紙、凸版紙、字典紙燈，許多紙張都可以印刷出符合要求的印刷品。各種批量的印件均可適應(yīng)。由于卷筒紙膠印機效率高、換版快及其他自動化、智能化控制的應(yīng)用，卷筒紙膠印機印刷輔助時間大大縮短，廢品率大大降低?？勺兂叽缬∷ⅰo軸傳動技術(shù)的應(yīng)用，無縫滾筒的出現(xiàn)，為解決卷筒紙膠印機印刷尺寸不能變化這一問題創(chuàng)造了條件。折頁開本多樣化。由于卷筒紙膠印機效益高、質(zhì)量好、適應(yīng)性強，而且有折頁機構(gòu)，在印刷的同時，將印刷品按要求折好，打大大縮短了印刷周期，滿足了用戶周期短、高質(zhì)量的要求；由于印刷周期縮短，資金周轉(zhuǎn)快，減少了資金的占用，提高了資金利用率；由于卷筒紙膠印機印刷折頁一體化，減少了單張紙折頁機的數(shù)量和投資；由于效率高，減少了印刷設(shè)備的臺數(shù)，效益好。
隨著科技的高速發(fā)展，很多科技成果已經(jīng)在卷筒紙印刷機中進行了應(yīng)用，應(yīng)用的主要科技成果有以下四個方面：無軸技術(shù)商業(yè)卷筒紙印刷機高科技含量體現(xiàn)在各功能機組采用獨立傳動技術(shù)，使印刷機的傳動結(jié)構(gòu)大大簡化，使操作脫離傳統(tǒng)的手工作業(yè)，使設(shè)備智能化。無水膠印為解決水墨平衡問題，采用網(wǎng)紋輥定量輸墨技術(shù)，可以使輸墨系統(tǒng)簡化。這種印刷起源于柔性版印刷技術(shù)，應(yīng)用前景較好。無縫滾筒膠版印刷機由于滾筒存在上版版口，在印刷過程中容易產(chǎn)生振動影響印刷質(zhì)量。采用沒有版口的無縫滾筒，就要求版的形狀是圓筒狀，印刷機的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)直接從一端將圓筒狀的印版軸向裝入。無扎針折頁：卷筒紙印刷機經(jīng)過多組印刷以后進入三角板進行對折，折疊以后再進入滾筒進行裁切、一折、二折。為減少印刷外的輔助操作時間，排除人為因素對質(zhì)量的影響，必須提高印刷機自動化水平，通常采用的新技術(shù)有以下幾種：自動上版、自動洗橡皮布、自動換開本、自動穿紙、自動接紙、自動套準、自動供墨。印刷機成為名副其實的印刷生產(chǎn)線。主要聯(lián)機功能有：聯(lián)機裝訂、聯(lián)機堆積打捆、聯(lián)機加硅上光、聯(lián)機復卷、聯(lián)機燙金。零速自動接紙機：全球市場占有率高達90%，對于中低速接紙機印刷速度可以達到7m/s，高速自動接紙機最高線速度可以達到l3-17m/s。張力控制系統(tǒng)(我國使用日本三菱的技術(shù))。大型烘干箱(我國企業(yè)采用MEGTEC的產(chǎn)品)。環(huán)保廢氣處理裝置(我國尚沒有應(yīng)用此項技術(shù)，MEGIEC已經(jīng)向美國提供這種產(chǎn)品)。商業(yè)卷筒紙印刷機在新技術(shù)應(yīng)用方面還包括變頻調(diào)速技術(shù)、調(diào)偏技術(shù)、可編程序控制器技術(shù)、墨色遙控技術(shù)、墨輥控溫技術(shù)等。
1.4卷筒紙印刷機的分類
國內(nèi)卷筒紙膠印機紙帶“幅”品種少，一般只有雙幅紙、單幅紙、半幅紙[6]。國外的規(guī)格比較多。目前國內(nèi)卷筒紙膠印機按紙帶寬度可以分為以下三種：雙幅卷筒紙膠印機紙帶寬為兩個標準紙幅寬。目前，我國常用的有1575mm，即兩個787mm標準幅寬。主要用于報紙印刷。單幅卷筒紙膠印機紙帶寬為一個標準紙幅寬。這是使用最多的卷筒紙膠印機。我國新聞用卷筒紙膠印機和書刊兩用機采用的標準寬為787mm，書刊卷筒紙膠印機和商業(yè)卷筒紙膠印機采用的標準寬為880mm和890mm。半幅卷筒紙膠印機這種機器使用的比較少。半幅小卷筒機又叫4開卷筒紙膠印機。報紙機和書報兩用機采用的標準寬度是394mm，書刊、商業(yè)卷筒紙膠印機采用的標準寬是440mm或445mm。卷筒紙主要應(yīng)用領(lǐng)域有報紙印刷、包裝印刷、書刊雜志印刷、畫冊、宣傳廣告產(chǎn)品。四色印刷已經(jīng)被看成是報紙印刷的一般趨勢，特別是在印刷半商業(yè)印品以填補生產(chǎn)能力的印刷機數(shù)量不斷增加的情況下。這是相當有關(guān)系的，因為報紙印刷機每天只操作大約6個小時。除此之外，更靈活的印刷機領(lǐng)域需要有可變卷筒紙寬度和幅面的更高自動化程度的印刷機，處理也必須更加靈活。如果安裝了更多的熱固型干燥裝置，則從一開始就能與熱固型的雜志印刷機進行競爭。從已經(jīng)推出的這些印刷機所顯示出的概念來看是可行的，在經(jīng)濟上也是有意義的。
（1） 報紙卷筒紙膠印機主要用途是印刷報紙。目前，報紙卷筒紙膠印機，大部分是采用非熱固型油墨，油墨干燥主要是靠紙張吸收，因此，不需要配備烘干裝置。但是由于近年來報紙商業(yè)廣告的增長，特別是高檔商業(yè)廣告，需要用熱固性油墨印刷，因此對報紙卷筒紙膠印機進行部分改進，配備烘干裝置，形成用于報紙的商業(yè)用卷筒紙膠印機。報紙卷筒紙膠印機的主要特點是：大型、高速，只有8開折頁，對印刷速度和可靠性要求高。
（2） 商業(yè)卷筒紙膠印機主要印刷彩色期刊雜志、各種商業(yè)廣告、畫報、商品目錄、宣傳畫、掛歷和部分包裝等。商業(yè)卷筒紙膠印機，一般采用熱固性油墨，因此，需要配備烘干裝置、冷卻裝置、加硅裝置等。
（3） 書刊卷筒紙膠印機。這是一種介于報紙卷筒紙膠印機和商業(yè)卷筒紙膠印機之間的一種機型。報紙卷筒紙膠印機主要保證高速、高效及時效性。印刷質(zhì)量相對來說是第二位的。商業(yè)卷筒紙膠印機對效率的要求相對來說是處于第二位。書刊卷筒紙膠印機，其質(zhì)量要求比報紙印刷高，而比商業(yè)印刷要求低。在速度和效率上不像報紙卷筒紙要求那樣高。在機器精度上又沒必要像商業(yè)卷筒紙膠印機那樣要求嚴格。書刊卷筒紙膠印機的市場需求量又比較大，從經(jīng)濟和使用的角度出發(fā)，便出現(xiàn)了這種介于報紙卷筒紙膠印機和商業(yè)卷筒紙膠印機之間的書刊卷筒紙膠印機。
（4） 書報兩用機。由于我國的小開本書刊的印刷幅面和報紙相同，為了一機多用，便出現(xiàn)了書刊和報紙兩用的卷筒紙膠印機。這種機器主要是折頁部分配備綜合折頁機，以便適應(yīng)書刊印刷。
第2章 卷筒膠印機離合壓機構(gòu)設(shè)計
2.1離合壓機構(gòu)的工作原理
離合壓的方式有兩種，一種是同時離合壓；另一種是順序離合壓。根據(jù)滾筒的排列可以看出：同時離合壓，即橡皮滾筒同壓印滾筒和印版滾筒同時接觸和分離，滾筒的缺口必須和滾筒的排列角一樣大，防止第一張紙一半印上，一半印不上。滾筒的排列角一般占滾筒的三分之一以上，這樣大大地降低了滾筒表面的利用率。要完成大幅面的印刷，必須增大滾筒的直徑。滾筒的直徑越大，帶來的問題就越多，此處不詳敘，這種結(jié)構(gòu)現(xiàn)已被淘汰。順序合壓，即橡皮滾筒先同印版滾筒合壓，后同壓印滾筒合壓；離壓時，先同壓印滾筒離壓，后同印版滾筒離壓?？偫ㄒ痪湓?，不管合壓還是離壓，其動作都是按順序進行的。以順序合壓為例，當橡皮滾筒與印版滾筒合壓時，橡皮滾筒的缺口剛好與印版滾筒的缺口相對，如圖2-1所示。
圖2-1 順序離合壓示意圖
把這個合壓也叫做第一次合壓。第一次合壓完后，橡皮滾筒繼續(xù)向前轉(zhuǎn)，當其缺口與壓印滾筒的缺口相對時，橡皮滾筒與壓印滾筒合壓，把這個合壓通常也叫做第二次合壓。離壓過程相反，把橡皮滾筒與壓印滾筒的離壓叫做第一次離壓，而橡皮滾筒與印版滾筒的離壓叫做第二次離壓。這樣滾筒上的缺口與滾筒的排列角沒有任何關(guān)系，因此其缺口可以做得盡可能小，從而可以縮小滾筒的直徑。縮小滾筒的直徑會帶來很多益處，所以目前幾乎所有的印刷機采用的都是順序離合壓。 離合壓時，為了使其滾筒迅速能進入穩(wěn)定狀態(tài)開始印刷，一般情況下，離合壓時都有一個提前角，這個角度基本上都在10°左右?？刂葡鹌L筒同印版滾筒和壓印滾筒之間的離合，合壓機構(gòu)動作使橡皮滾筒同壓印滾筒和印版滾筒接觸，完成油墨到紙張上的轉(zhuǎn)移過程；不印刷時，離壓機構(gòu)動作，使橡皮滾筒與壓印滾筒和印版滾筒離開，防止油墨轉(zhuǎn)移到壓印滾筒背面，使紙張背面蹭臟。當機器出現(xiàn)故障時，離壓機構(gòu)自動工作，從而避免非正常輸入的紙張或其它異物進入滾筒之間，硌壞橡皮布。
2.2調(diào)壓機構(gòu)
調(diào)壓機構(gòu)的作用就是改變滾筒的中心距，即橡皮滾筒與印版滾筒的中心距，橡皮滾筒與壓印滾筒的中心距。調(diào)壓機構(gòu)的動作都是單獨進行的，即每一套機構(gòu)只負責調(diào)節(jié)一處的中心距。調(diào)壓機構(gòu)有的機器上一套，有的機器上兩套；有的機器上兩邊一起調(diào)，有的兩邊單獨調(diào)。帶有一套調(diào)壓機構(gòu)的機器，只能調(diào)節(jié)橡皮滾筒和壓印滾筒之間的中心距，另一處的中心距都能調(diào)。從機器設(shè)計的角度來看，帶有兩套調(diào)壓機構(gòu)的意義并不大，因為橡皮滾筒與印版滾筒之間只有油墨傳遞，一般情況下一次調(diào)好后，可很長時間不需要調(diào)整。橡皮滾筒和壓印滾筒之間的調(diào)壓機構(gòu)是必須的，改變襯墊很麻煩，而動一下中心距則很方便。 一邊單調(diào)的調(diào)壓機構(gòu)(即在一邊調(diào)節(jié)，兩邊的調(diào)壓機構(gòu)同時工作)，只要機器的精度保證，調(diào)壓時就能夠始終保持滾筒軸線平行，但在墻板間需要一個傳動軸把兩邊的調(diào)壓機構(gòu)連在一起。兩邊單獨調(diào)的調(diào)壓機構(gòu)，即兩邊的調(diào)壓機構(gòu)單獨進行調(diào)節(jié)，互不影響。由于人為因素的存在，有時兩邊不能調(diào)的完全一樣，這對機器的工作很不利，所以這種結(jié)構(gòu)在新的機器上已逐步開始淘汰。調(diào)壓機構(gòu)和離合壓機構(gòu)一樣，也是通過改變凸套或偏心套的位置來實現(xiàn)調(diào)節(jié)滾筒中心距的。三個滾筒中壓印滾筒的軸心線是不動的，因此能調(diào)的只能是橡皮滾筒和印版滾筒，印版滾筒的軸心位置的變化只影響其和橡皮滾筒之間的中心距，而橡皮滾筒的位置變化時對兩滾筒的中心距都可能有影響，因此在設(shè)計時，總是想辦法使調(diào)節(jié)橡皮滾筒和壓印滾筒的中心距對另一中心距影響最小或無任何影響。調(diào)壓機構(gòu)上安裝的限位裝置就決定了凸套或偏心套所移動的最大幅度。一旦超出這個范圍，兩個中心距之間的相互影響就會顯著增大。
2.3離合壓機構(gòu)的限位裝置
離合壓機構(gòu)的限位裝置是保證離合壓機構(gòu)始終工作在有效的范圍內(nèi)的一個重要裝置。沒有此裝置，合壓時，由于機構(gòu)的慣性，就有可能超過最大的合壓位置；離壓時，同樣因機構(gòu)的慣性存在，就有可能起過最大的離壓位置。速度過高時，限位裝置有可能造成離合壓機構(gòu)的反彈，從而造成離合壓機構(gòu)到不了位。如何消除離合壓機構(gòu)的慣性成了設(shè)計中心必須考慮的一個問題，目前有的設(shè)備上采用了摩擦制動裝置。這樣能使離合壓機構(gòu)達到最大的位置時速度減為零，從而不產(chǎn)生任何沖擊，也沒有反彈的現(xiàn)象存在。采用摩擦制動裝置可不必安裝限位裝置，事實上有的廠家已經(jīng)開始這樣做了。離合壓機構(gòu)和調(diào)壓機構(gòu)都引起中心距的變化，因此必須盡可能消除它們之間的相互影響。也就是說，無論調(diào)壓量多大，離壓合機構(gòu)的兩個工作狀態(tài)不應(yīng)改變。這就是要求調(diào)壓時，連桿只能以和主動桿的連拉點為支點擺動，設(shè)計時必須滿足這個條件。離合壓機構(gòu)的限位靠塞必須正確安裝，即在最大離合壓量時，使主動桿與靠塞的距離為0.1mm。大了起不到限位的作用，小了有可能使離合壓機構(gòu)不到位。
2.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動分析
離合壓的傳動機構(gòu)一般采用凸輪-連桿機構(gòu),它要滿足在離合壓過程中印刷滾筒平移、無沖擊現(xiàn)象和離壓或合壓位置的定位穩(wěn)定可靠兩個基本要求,這就有賴于正確設(shè)計離合壓機構(gòu)的各個部件.而平面機構(gòu)的運動學分析則包括機構(gòu)的位移、速度和加速度的分析。
P
O
L1
L3
L4
(a) 離合壓機構(gòu)簡圖 (b)等效離合壓機構(gòu)簡圖
圖2.4 離合壓機構(gòu)和等效離合壓機構(gòu)簡圖
圖2.4(a)為三點懸浮式離合壓機構(gòu)簡圖,凸輪套被支撐在三個滾子央,其中兩個滾子固定,另外一個滾子受到撐力彈簧作用。為便于分析, 將離合壓機構(gòu)等效成一個曲柄滑塊機構(gòu),一個四桿機構(gòu)和一個凸輪滾子從動件機構(gòu)。等效后的結(jié)構(gòu)簡圖可知,首先要通過分析凸輪的運動規(guī)律來計算從動件的運動，然后在對與從動件相連的四桿機構(gòu)緊系分析，從而獲得合壓和離壓過程中P點相對于O點的位移、速度和加速度分析結(jié)果。機構(gòu)運動分析的方法可分為圖解法和解析法兩大類。圖解法比較直觀，但結(jié)果不夠精確，解析法可獲得精確的結(jié)果，還可用于計算機的運算。設(shè)從橡皮滾筒與印版滾筒合壓到橡皮滾筒與壓印滾筒合壓所經(jīng)過的時間相當于滾筒轉(zhuǎn)角θ,橡皮滾筒與印版滾筒的合壓提前角為γ。如橡皮滾筒與印版滾筒的咬口邊在到達壓印點A之前合壓,為了保證橡皮滾筒與壓印滾筒是在圖文的托梢邊通過壓印點B之后才
開始合壓,則應(yīng)有:
θ >α +γ - β
其中, α為滾筒排列角;β為滾筒空檔角.
θ值取得大一些有利于保證橡皮滾筒與壓印滾筒在圖文托梢邊通過壓印點B之后合壓,但若過大,可能會使橡皮滾筒與壓印滾筒的咬口邊經(jīng)過C點后才合壓,仍然不能滿足要求. 所以為了保證橡皮滾筒與壓印滾筒的咬口邊在B點前合壓,則
θ <α +γ
因此,從橡皮滾筒與印版滾筒合壓到橡皮滾筒與壓印滾筒合壓這段時間內(nèi),滾筒的轉(zhuǎn)角θ
應(yīng)滿足下式:
α +γ - β <θ <α +γ
順序離合壓機構(gòu)簡單、易于調(diào)節(jié),并且有利于提高滾筒表面利用系數(shù)和滿足印刷工藝的要求, 因而現(xiàn)代單張紙膠印機均采用順序離合壓方式。
第3章 滾筒紙膠印機離合壓機零部件設(shè)計
制造任何產(chǎn)品的第一步工作都是設(shè)計。機械設(shè)計是一門通過設(shè)計新產(chǎn)品或者改進老產(chǎn)品來滿足人類需求的應(yīng)用技術(shù)科學。它是一個廣闊的工程技術(shù)領(lǐng)域，不僅要研究產(chǎn)品在尺寸、形狀和詳細結(jié)構(gòu)等方面的基本構(gòu)思，還要考慮產(chǎn)品在制造、銷售和使用等方面的有關(guān)問題。膠印機離合壓機構(gòu)設(shè)計中十分關(guān)鍵，選擇的過程要根據(jù)軸的環(huán)境狀況和操作方的要求來進行。
3.1 氣缸支座的設(shè)計校核
氣缸支座的的材料為Q235。結(jié)構(gòu)如圖3.1所示，總長為140mm。
圖3.1 氣缸支座
在實際工作中氣缸支座只受到支撐力的作用，因此只要校核氣缸支座的壓應(yīng)力即可。從圖3.1可以看出，氣缸支座在連接處的面積最小，即屬于危險截面。作用在氣缸支座上的最大力。
上端連接處最大應(yīng)力
下端連接處的最大應(yīng)力
通過對氣缸支座的以上校核，可知所設(shè)計的氣缸支座符合設(shè)計要求。
3.2 軸的設(shè)計及強度校核
軸的材料為20Cr，設(shè)計如圖3.2所示：
圖9：軸零件圖
3.2.1 軸強度計算
拉力
式中：——軸的均布載荷；
——力；
——寬度。
式中： ——均布載荷；
——反力；
——長度
式中： ——前后均布載荷
式中： ——平面上附加的均布力矩
按扭轉(zhuǎn)條件計算Ⅰ－Ⅰ截面的強度
因此Ⅰ－Ⅰ截面安全。
按彎扭合成條件計算Ⅳ－Ⅳ截面
因此Ⅳ－Ⅳ截面安全。
3.2.2 軸的疲勞強度校核
Ⅰ截面直徑最小，且有應(yīng)力集中；Ⅱ截面為連接處，由于直徑發(fā)生實然變化，產(chǎn)生明顯的應(yīng)力集中；由于直徑最大且無應(yīng)力集中，故不必對其他地方處進行校核，而只需對Ⅰ、Ⅱ截面進行校核。
截面Ⅰ右側(cè)
因為Ⅰ截面受扭矩作用，所以
由于變化形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)由表查取。因，，經(jīng)插值后可查得
軸的材料的敏性系數(shù)為
有效應(yīng)力集中系數(shù)為
尺寸系數(shù)
表面質(zhì)量系數(shù)為
處未經(jīng)表面強化處理，即，則得綜合系數(shù)值為
取
計算安全系數(shù)
可知其安全。
截面Ⅱ左側(cè)
彎曲應(yīng)力
所以 ，
扭轉(zhuǎn)應(yīng)力
所以
由于軸徑變化形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)因，，經(jīng)插值后可查得
，
軸的材料的敏性系數(shù)為
，
有效應(yīng)力集中系數(shù)為
尺寸系數(shù)
尺寸系數(shù)
表面質(zhì)量系數(shù)為
此處未經(jīng)表面強化處理，即，則得綜合系數(shù)值為
取 ，
計算系數(shù)值
故安全。
3.2.3 軸的接觸應(yīng)力校核
最大壓應(yīng)力
式中：——均布載荷；
——接觸區(qū)寬度的一半。
式中：——模數(shù)；
——半徑；
——半徑。
所以
故安全。
3.3 圓柱銷的設(shè)計與校核
圓柱銷的設(shè)計數(shù)據(jù)如圖3.3所示：
圖3.3：圓柱銷零件圖
（2）校核
許用應(yīng)力 用插入法查得：
許用應(yīng)力值
應(yīng)力校正系數(shù)
當量彎矩
設(shè)計的直徑
（3）疲勞強度校核
初步分析、兩個截面有較大的應(yīng)力和應(yīng)力集中，下面以截面為例進行安全系數(shù)校核。
材料選用不銹鋼調(diào)質(zhì)，，
對稱循環(huán)疲勞極限
脈動循環(huán)疲勞極限
等效系數(shù)
截面上的應(yīng)力彎矩
彎曲應(yīng)力幅
彎曲平均應(yīng)力
扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力
如果一個截面上有多種產(chǎn)生應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)，則分別求出其有效應(yīng)力集中系數(shù)，從而取最大值，驗算強度合格。
3.4 氣缸撥叉的校核
氣缸撥叉的設(shè)計數(shù)據(jù)如圖3.5所示：
圖3.4：氣缸撥叉
在長時間的來回運動中如果只靠螺紋連接的話，那么氣缸撥叉與氣缸活塞桿之間的連接將會變得松動，在松動的情況下氣缸進行頻繁的往復運動會導致連接處螺紋的損傷。
氣缸撥叉連接處的抗剪強度校驗：
故抗剪強度足夠。
氣缸撥叉連接處處抗彎強度校核：
(σw)：許用彎曲應(yīng)力為: 0.4*360(屈服極限)=144MPa
故其抗彎強度不足。
氣缸撥叉連接處抗擠壓校驗：
故其抗擠壓強度足夠。
3.5 氣缸的設(shè)計計算
由于主工作氣缸的規(guī)格以及數(shù)據(jù)都是由工廠提供，因此在我的畢業(yè)設(shè)計中只對主氣缸畫了一個外觀結(jié)構(gòu)，主要涉及和討論的方面是主工作氣缸的定位方法和安裝方式。
(1)氣缸內(nèi)徑的確定
缸徑的計算公式D=1.27==16.23mm
F→氣缸的輸出拉力N；
P→氣缸的工作壓力Pa
按照GB/T2348-1993標準進行圓整，D=20mm
氣壓缸內(nèi)徑系列（GB/T2348-1993）
8 10 12 16 20 25 32
40 50 63 80 （90） 100 （110）
125 （140） 160 （180） 200 220 （250）
（280） 320 （360） 400 450 500
括號內(nèi)為優(yōu)先選取尺寸
(2) 活塞桿直徑的確定
由d=0.3D 估取活塞桿直徑 d=25 mm
活塞桿外徑尺寸 系列（GB/T2348-1993）
4 5 6 8 10 12 14 16 18
20 22 25 28 32 36 40 45 50
56 63 70 80 90 100 110 125 140
160 180 200 220 250 280 320 360
（3） 缸筒長度的確定
缸筒長度S=L+B+30
L為活塞行程；B為活塞厚度
活塞厚度B=0.7D= 0.720=14mm
導向套滑動面長度A:
一般導向套滑動面長度A，在D<20mm時，可取A=(0.61.0)D；在D>20mm時, 可取A=(0.61.0)d。
所以A=25mm
（4）氣缸筒的壁厚的確定
由《液壓氣動技術(shù)手冊》可查氣缸筒的壁厚可根據(jù)薄避筒計算公式進行計算：
式中
—缸筒壁厚（m）；
D—缸筒內(nèi)徑（m）；
P—缸筒承受的最大工作壓力（MPa）；
—缸筒材料的許用應(yīng)力（MPa）；
實際缸筒壁厚的取值：對于一般用途氣缸約取計算值的7倍；重型氣缸約取計算值的20倍，再圓整到標準管材尺碼。
參考《液壓與氣壓傳動》缸筒壁厚強度計算及校核
,我們的缸體的材料選擇45鋼，=600 MPa， ==120 MPa
n為安全系數(shù) 一般取 n=5； 缸筒材料的抗拉強度(Pa)
P—缸筒承受的最大工作壓力MPa。當工作壓力p≤16 MPa時，P=1.5p；當工作壓力p＞16 MPa時，P=1.25p
由此可知工作壓力0.6 MPa小于16 MPa，P=1.5p=1.5×0.6=0.9 MPa
=0.3mm
（5） 氣缸耗氣量的計算
Q====1.85/s
（6）氣缸進排氣口直徑d0
V——空氣流經(jīng)排氣口的速度（可取V=10 15）取V=12m/s
由公式d0=
代入數(shù)據(jù)得：d0=14.014mm
Q——工作壓力下輸入氣缸的空氣流量（m3/s）
V——空氣流經(jīng)排氣口的速度
(7)活塞桿的校核
由于所選活塞桿的長度L=10d，所以不但要校核強度校核，還要進行穩(wěn)定性校核。綜合考慮活塞桿的材料選擇45鋼。
參考《機械設(shè)計手冊單行本》
由《液壓氣動技術(shù)手冊》
穩(wěn)定性校核：
由公式 Fp0 ≤
式中 FP0— 活塞桿承受的最大軸向壓力（N）；
FP0=1633N
FK — 縱向彎曲極限力（N）；
nK — 穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取1.54。綜合考慮選取2
K—活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑，對于實心桿K=d/4
代入數(shù)據(jù) K =25/4=6.25mm
由于細長桿L/K≧85 即 FK =
實心圓桿： J =
式中： L— 氣缸的安裝長度 ；
m— 末端系數(shù)；選擇固定—自由 m = 1/4
E— 材料彈性模量，鋼材 E = 2.1 1011 Pa ；
J— 活塞桿橫截面慣性矩（m4）；
d— 活塞桿的直徑（m）；
活塞桿計算長度L與系數(shù)m
安裝方式
m
鉸支—鉸支
1
固定—自由
1/4
固定—鉸支
2
固定—固定
4
代入公式：FK=1.3×106N
因為:=1.55×104N；
所以活塞桿的穩(wěn)定性滿足條件
強度校核:
由公式d≥
其中：=，n為安全系數(shù) 一般取 n=5； 缸筒材料的抗拉強度(Pa)
45#鋼的抗拉強度，=600MPa；==120MPa
所以：=1.92mm
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