史發(fā)軍

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

滾筒振動原因與振動形式

在印刷過程中，印刷單元擔負著圖像轉(zhuǎn)移的主要職能，可以說是單張紙膠印機的核心。單張紙膠印機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、叼紙牙機構(gòu)、滾筒相對位置調(diào)節(jié)裝置等）、齒輪傳動部分、離合壓機構(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程中，誘發(fā)滾筒振動的原因有很多，主要包括以下幾個方面。

1.滾筒運轉(zhuǎn)不平衡

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

2.傳動機構(gòu)傳動不均衡

單張紙膠印機通過滾筒軸端的斜齒輪來傳遞動力，當傳動機構(gòu)傳動不均衡時，滾筒就會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，進而產(chǎn)生振動。滾筒的這種振動形式屬于扭振。

3.往復(fù)或間歇運動機構(gòu)受到?jīng)_擊

單張紙膠印機的結(jié)構(gòu)組成中有許多往復(fù)或間歇運動機構(gòu)，如叼紙牙、擺動式遞紙牙、前規(guī)等，當凸輪進行加速度運轉(zhuǎn)時很容易對這些運動機構(gòu)造成不同程度的沖擊，尤其是離合壓機構(gòu)產(chǎn)生的沖擊，更會嚴重影響滾筒的運行狀況，從而導(dǎo)致滾筒發(fā)生振動。滾筒因以上原因而產(chǎn)生的振動形式除了有諧振、扭振之外，還有沖擊振動。

4.滾筒軸承發(fā)生磨損

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

5.滾筒空檔帶來的沖擊

膠印過程中，印刷壓力是通過兩個滾筒之間接觸來獲取的。對于單張紙膠印機來說，由于滾筒空檔的存在，使得印刷壓力在一個印刷周期內(nèi)呈現(xiàn)規(guī)律性的產(chǎn)生和消失，而在此過程中，滾筒將反復(fù)承受較大的瞬間沖擊，從而產(chǎn)生振動。滾筒的這種振動形式是沿軸線方向整體平移振動與彎曲振動的疊加。

避免滾筒振動的措施

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

（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）對離合壓機構(gòu)進行優(yōu)化，為保證合壓位置的準確，在離合壓機構(gòu)操作面的墻板內(nèi)側(cè)安裝一個離合壓限位機構(gòu)（如圖1），以確保離合壓機構(gòu)平穩(wěn)運行、無沖擊波。另外，在制作墻板時應(yīng)選用合適的材料及結(jié)構(gòu)。

滾筒設(shè)計注意事項

在新滾筒的設(shè)計中，一定要根據(jù)已確定的減振方案，同時結(jié)合現(xiàn)有滾筒的尺寸數(shù)據(jù)，通過編程重新設(shè)計滾筒的截面以及軸向尺寸，建立現(xiàn)有滾筒與新設(shè)計滾筒實體模型，使用SolidWorks和ANSYS軟件對兩個滾筒的靜態(tài)特性進行模擬研究，檢驗新設(shè)計滾筒的靜態(tài)特性是否達到使用要求。

為保證所設(shè)計滾筒的靜態(tài)特性達到要求，筆者經(jīng)過長期的研究和驗證，總結(jié)了在滾筒設(shè)計工作中需要注意的幾點事項。

（1）新滾筒的設(shè)計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)計過程中，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)過科學(xué)的計算和軟件模擬，經(jīng)過測試合格之后才可確定。

（3）在設(shè)計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)計工作中就遵循了以上幾點注意事項，隨后在對新滾筒的偏心、重量以及抗彎剛度進行了計算與研究后發(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)運行打下了堅實的基礎(chǔ)。