硕士论文-四开四色平版印刷机BR624离合压设计分析.pdf

北京工业大学 硕士学位论文 四开四色平版印刷机BR624离合压设计分析 姓名：段亚军 申请学位级别：硕士 专业：机械设计及理论 指导教师：王大康;段东水 20050501 摘要 摘要 由于我国的机械制造业还比较落后，传统思想认为机械的稳定性主要取 决于自身的分量和加工精度，所以，同国外先进设备相比，国产机械体积庞 大、笨重。B R 6 2 4 四开四色平版印刷机的设计冲破了传统思想的束缚，敢于 创新，大胆采用新技术，新成果、新机构，所采用7 5 。小空当角滚筒在单 张纸四色平版印刷机上是史无前例的，与传统机器相比，本机的体积和重量 都只相当于同类产品的一半，但机器的稳定性更高。 离合压系统设计在平版印刷机的开发设计中是非常关键的，离合压系统 设计的好坏决定着整个产品开发的成败。由于B R 6 2 4 四开四色平版印刷机速 度高、滚筒空当角小，离合压角度多，进一步增加了离合压系统的控制难度。 本文分别简单介绍了离合压偏心机构原理、离合压传动形式、离合压方 式、传统离合压控制。重点论述了B R 6 2 4 四开四色平版印刷机离合压系统设 计四个过程：单偏心轴承和双偏心轴承组合调压、离合压机构，气动离合压 传动形式，顺序离合压方式，编码器作为角度检测单元的分档控制。 详细分析计算了本机胶皮滚筒的双偏心调压、离合压机构内、外偏心套 的偏心距，内偏心套分别与印版滚筒、压印滚筒两次离合压的转角。接着根 据偏心套的转角，利用四杆机构原理对气缸的行程进行了计算，然后计算离 合压动作时间，确定分档离合压角度和提前量。再分析离合压与升降速的关 系，应用P L C 分档控制关键技术成功解决B R 6 2 4 四开四色平版印刷机在印刷 过程中小空当滚筒高速离合压问题和控制多角度顺序离合压的问题。 最后，简单叙述了B R 6 2 4 四开四色平版印刷机性能特点和样机概况，离 合压系统在实际中的应用，通过实践证明设计是成功的。 由于离合压系统设计成功解决了小空当角滚筒高速离合压问题和多角 度顺序离合压控制问题，实现了高速离合压时准确可靠，平稳无冲击，才使 得本机采用的其它先进机构的优良性能得以体现。离合压系统的设计成功， 打破了传统的思想观念，为我国将来的机械产品的设计开发提供了范例。 关键词印刷机；离合压；滚筒；分档控制 北京工业大学工程硕士学位论文 A B S T R A C T B e c a u s eo ft h el a go fo u rm a c h i n em a n u f a c t u r i n g ，t r a d i t i o ni d e a a t t r i b u t e st h e s t a b i l i t yo fm a c h i n et o i t sw e i g h ta n d m a c h i n i n g p r e c is i o n I n c o n t r a s tw i t ho v e r s e a sa d v a n c e d e q u i p m e n t ，h o m e m a d e m a c h i n eisb i g g e ra n dp o n d e r o s i t y D e s i g no fB R 6 2 4 w h i c hi sf o u rc o l o r o f f s e tp r e s sb r e a k st h ea s t r i c to ft h et r a d i t i o ni d e a ，a d o p tn e w t e c h n o l o g y ，n e wp r o d u c t i o na n dn e wf r a m w o r k c y l i n d e ro f7 5 0 cS m a l l a n g l ei sb l a n ki nd e s i g no fo f f s e tp r e s s t h ew e i g h ta n dv o l u m eo fB R 6 2 4 i se q u a lt ot h eh a l fo fo t h e r s ，a n dt h es t a b i l i t yi sb e t t e r T h ec y l i n d e ro n o f fs y s t e mi sv e r yi m p o r t a n tt ot h eo f f s e tp r e s s d e v e l o p m e n t T h eo u t c o m ed i r e c t l ya f f e c tt h eS U C C e S So ft h ep r o d u c t B e c a u s eo fm a n yf a c t o rs u c ha sh i g hs p e e d ，s m a lla n g e la n dm a n y d if f e r e n ti m p r e s sa n g e l st h a tm a k et h ec o n t r o ls y s t e mo fB R 6 2 4m o r e d i f f i c u l t T h i sa r t i c l eb r i e f yi n t r o d u c et h ee c c e n t F iC i t yf r a m e w o r k t h e o r y ，d r i v ef o r m ，a c t i o nm o d e a n dt r a d i t i o nc o n t r o lo f c y li n d e r O N O F Fs y s t e m T h ek e yo ft h i Sa r t i c l ei S ：s i n g l ea n dd o u b l e e c c e n t r i C i t yg e a ra d j u s t m e n ti m p r e S S i o n ，c y l i n d e ro n o f ff r a m e w o r k ， a i rd r i v ef o r m ，c y i n d e rO N O F Fo r d e rm o d ea n dh o wt ou s ee n c o d e rc h e c k t h ed i f f e r e n ta n g l et h a tp r e c i S i o nc o n t r o lt h et i m i n go fd i f f e r e n t c y li n d e rO N O F F A n a l y z i n gp a r t i c u l a r l y t h ed o u b l ee c c e n t r i e i t ya d j u s t m e n t i m p r e s So f t h eb l a n k e tc y l i n d e r ，t h ee c c e n t r i c i t yo fi n s i d ea n d o u t S i d e c o v e r ，t h ea n g l e b e t w e e ni n s i d ee c c e n t r i c i t yc o v e ra n d b l a n k e tc y l i n d e ra n di m p r e s s i o nc y l i n d e rO N O F F A c c o r d i n gt ot h e r o t a t i o na n g l eo fe c c e n t r i C i t y ，t h a tc a l c u l a t et h ed i s t a n c eo ft h e a i rt u b eb yU S i n gf o u r p o l ef r a m et h e o r y T h e nc a l c u l a t ec y l i n d e r O N O F Fa c t i o nt i m e ，U S i n gt h iSt 0c o n f i r md i f f e r e n ta n 9 1 ea n dp r e p a r e t i m e A n a l y z i n gt h er e l a t i o nb e t w e e nc y l i n d e ro n o f fa n ds p e e d U S i n g l I 摘要 P L Cc o n t r 0 1t h es p e e da n de n c o d e rt h a tS 0 1 v et h ed i f f i c u l t yo fs m a l l a n g l ea n dm a n yc o n t r o l l i n ga n g l ei nh i g hs p e e ds u c c e s s f u l l Y I nt h e l a s t ，i n t r o d u c eb r i e f l ys o m ep e c u l i a r i t ya n ds a m p e s u m m a r iz eo fB R 6 2 4 I np r a c t i c e ，i tiSp r o v e dt h a tt h ec y l i n d e rO N O F F s y s t e md e S i g niSs u c c e s s T h ec y i n d e ro n o f fs y s t e ms u c c e s s f u l l ys o l v et h ed i f f i c u l t yo f s m a l la n g l ea n dm a n yc o n t r o l l i n ga n g l ei nh i g hs p e e d ，r e a l i z et h e r e l i a b l ea n ds t a b i l i t y ，w h i c hm a k et h ea d v a n t a g eo fo t h e ra d v a n c e d f r a m e w o r k b e c o m eZ u r e S u c c e s sd e sig no ft h iSs y s t e mb r e a k st h e a s t r i c to ft h et r a d i t i o ni d e aa n dm a k eag r e a ti m p a c to nd e S i g no f S u b S e q u e n tm a c h i n e K e yw o r d s o f f s e tp r e S S ；c y l i n d e ro n o f f ；c y l i n d e r ； m o r ea n 9 1 e c o n t r 0 1 I l I 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：王量亚里日期：兰! 堕：1 6 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：= 罂里军 导师签名：至墨2 第1 章绪论 1 1 课题背景 第1 章绪论 近十几年来，随着国际互联网和信息产业的发展，人们的信息来源渠道更加 广泛，因此印刷业受到了一定的冲击。然而印刷业具备许多其它信息传播媒体无 法替代的优越性，仍然保持较大的比例增长。 在飞速发展的现代科学技术的带动下，光纤技术、计算机技术等不断渗入到 印刷工业中，出现了电子出版物、数字印刷产品等，但其所占的比重还很小“1 。在 我国，传统印刷仍将在相当长的时间内占据绝对主导地位，而平版印刷( 又称胶印) 又是主要的传统印刷方式，并将持续维持这一优势。 1 1 1 现代印刷机的特征 进入2 1 世纪，为了提供更多丰富多彩的印刷品来美化生活，人们对印刷、印 刷机提出了更高的要求。就目前的现状来说，现代印刷机应具备“三高四化”的 特征，即高速平稳、高效多色、高质灵活，数字网络化、操作与管理一体化、自 动控制化、安全环保化口1 。 ( 1 ) 高速、平稳由于现代印刷机简化了本身的机构结构，并朝着光、电、液、 气、计算机一体化的方向发展，因此，在平稳的印刷生产过程中，印刷速度不断 提高。 ( 2 ) 高质、灵活现代印刷机在高速运转的情况下，还要保持良好的印刷质量 和灵活性。在设计理念上敢于创新，应用当前最先进的科学技术，采用了真空吸 气带输纸技术、集中输墨技术、气动离合压技术、自动控制技术等。正是这些技 术的应用，使现代印刷机在高速的情况下仍能获得良好的印刷质量和灵活性。 ( 3 ) 高效、多色现代印刷机在保证印刷质量的情况下，进一步提高了效率和 印刷色数。采用了自动清洗墨辊、胶皮布滚筒和压印滚筒机构、不停机输纸与收 1 北京工业大学工程硕士学位论文 纸机构，全新的集中输墨技术、自动控制技术、再加上印前技术的应用，印刷前 的预调准备时间也大大缩短，由原来需要2 小时候左右变为目前只需1 0 分钟左右 的时间，同时印刷色数可达1 0 色或1 2 色。 ( 4 ) 自动化现代平版印刷机均有自动化程度很高的控制系统，这些自动控制 系统都具备了水墨平衡自动控制、印刷质量自动监测与控制、纸张尺寸预置控制、 自动或半自动装版和诊断的全数字化电子显示系统等。 ( 5 ) 数字化、网络化数字化是指用来自印前系统的数字化文件直接在印刷机 的版面上成像的技术，对印刷机的发展具有重要意义。最现代的激光技术构成了 这种“直接成像技术”的基础，S M 7 4 D I 、小森P r o j e c t D I 等都应用了数字化技术。 同时网络技术的应用和发展，还可以在整个印刷车间、印前系统、管理信息系统、 生产管理部门、业务部门等相互之间，构建一个完整的数字网络环境，真正实现 印刷的数字化和网络化。另外也正是随着数字化和网络化的发展以及印刷市场对 印刷解决方案的需求，现代印刷机与印前设备、印后设备有机地结合在一起，形 成可以完成印刷解决方案的印刷系统P l 。 ( 6 ) 操作与管理一体化现代印刷机自动化程度很高，实现了从纸张搬运、自 动装卸印版等到E p 届E J 结束整个过程及操作系统的全自动化，一台或几台印刷只需 一两个操作人员进行操作管理已经成为现实。自动化程度的提高可以减少操作人 员的数量、降低成本，可以让操作人员有更多的精力和时间投入到印刷质量的控 制方面。 ( 7 ) 安全、环保现代印刷机都具有很高的安全保护措施和环保要求。印刷机 设计制造朝着使印刷中的油墨、酒精、喷粉、紫外光线、噪声等对操作者健康和 环境影响最小的方向发展。另外，现代印刷机的设计均应用了人类工程学设计原 理，强调以人为本，协调入机关系，注重工作环境安全舒适，同时现代印刷机也 特别强调了印刷机本身的安全防范措施。 当今具有代表性的现代印刷机有海德堡S M l 0 2 、C D l 0 2 、S M 7 4 D I 、M 6 0 0 ，曼罗 兰R O L A N D 7 0 0 、P O L Y M A N ，高宝利必达1 0 5 、C O M P A C T A ，小森丽色龙4 0 、S Y S T E M X ， 三菱D I A M O N D 等著名印刷机。 2 第1 章绪论 1 1 2 国内外多色小型平版印刷机发展状况 近年来多色小型平版印刷机发展比较快。世界知名品牌厂商都有各自的主打 产品，世界最大的胶印机生产厂商海德堡公司现有多个系列产品，如印霸G T 0 5 2 、 速霸S M 5 2 和印霸P M 5 2 等。日本R Y O B I 公司拥有的5 2 、6 8 、7 5 等多个系列小 胶印机。另外，德国的罗兰、捷克的阿达斯特、日本滨田等公司也都有不同规格 的产品。国内主要胶印机生产厂家也都生产多色小胶印机，如：北人股份的Y P 4 8 2 A 四开四色胶印机，上海光华的P Z 4 6 5 0 B ，P Z 4 7 4 0 四开四色胶印机，江西中景的 P Z 4 7 4 D 四开四色胶印机，威海印机的W I N 5 0 4 四色胶印机，维坊华光的H G 4 5 2 B H 四色胶印机等。国内外各大公司都大力发展多色小胶印，说明小胶印还有较大的 市场需求，存在很大的发展空间。 现代多色小胶印机正在向高速、高效、短版印刷方面发展，自动化程度不断 提高，印刷的准备时间进一步缩短，操作人员的调试和清理设备的工作量大大减 少。相比之下，国产多色小胶印档次都比较低，仅在价格上有一定的优势，只能 满足中低档印品的需要，目前在国内和一些发展中国家有一定的市场。但随着世 界经济的发展，精美印刷品的需求量将会不断增加，并逐步替代中低档印刷品。 这就需要我们尽快开发出质量稳定、自动化程度高的印刷设备替代现有产品，否 则将会被市场淘汰。 随着市场体系的不断完善，各行各业的竞争将更加激烈，印刷行业同样如此。 对于印刷厂来说，印品的成本同印刷质量一样重要，只有印刷出质量好、成本低 的印品，才能在激烈竞争中立于不败之地。所以他们需要自动化程度高、操作方 便快捷、占地面积小、耗电量低的印刷设备。 1 1 3B R 6 2 4 开发设计的意义 1 1 3 1传统的小胶印机面临的冲击2 0 世纪9 0 年代初期，传统的小胶印机发 展进入了一个顶峰，轻型的单色多功能小胶印机成为短版快印市场的主力机型， 全世界的装机量每年在1 万台以上。这期间，全世界生产小幅面的胶印机厂家超 3 北京工业大学工程硕士学位论文 过了1 5 家( 不包括中国) ，比较突出的厂家为德国的海德堡、日本的利优比和滨田 【3 2 】。而后一段时间，小幅面多色胶印机开始起步发展，许多厂家拿出了自己成熟 的双色和四色小幅面胶印机。9 0 年代中期以后，小幅面胶印机市场风云变幻，许 多厂家由于对新技术革命的迅猛发展不适应而受到了强烈的冲击，特别是计算机 技术、复印技术、扫描和打印技术的进步，高速打印机、高速复印机、数字化一 体机在办公轻印刷领域广泛应用，能够高速、方便、干净、低成本地为客户复制 印刷品，轻型单色小胶印机在国际市场上受到冲击。很多厂家小幅面胶印机销售 量下降，有的不得不面临改组或破产的境地。 已经过去的1 0 年，小幅面胶印机经历了许多变化。在这十年的小幅面胶印机 的发展过程中，只有海德堡公司、利优比和滨田公司依然保持着一定的发展，这 三家公司均由原来的单色小幅面胶印机过渡到双色以上的多色小胶印机和数字式 在机制版的直接印刷机36 1 。 中国的小胶印机技术发展与世界先进的技术相比，距离不是缩小而是在进一 步拉大，我们还停留在十年以前国际小胶印机发展的水平上。在国外，小型单色 胶印机生产的规模在不断缩小，短版快速印刷领域正在向数字化和传统胶印机的 多色化、高自动化方向发展，可我们中国的小胶印机行业却仍然停留在单色机的 低水平上发展，一窝蜂地上产量、上规模，厂家由原来的l O 家发展到4 0 多家， 是全世界生产小胶印机厂家总数的四倍，小胶印市场形成了恶性竞争。 1 1 3 2 我厂设计开发B R 6 2 4 的原因根据市场需求，我厂现实情况以及北人小 胶印发展战略，设计开发B R 6 2 4 高档四开四色平版印刷机主要有以下四方面的原 因： ( 1 ) 目I ；订印刷行业短版活增多，其特点是：质量高、数量少、品种多、周期短， 要求印刷设备向高档彩色方向发展，使其快速灵活而且经济。中小型印刷厂和快 速印刷服务部以及大专院校，科研部门对此要求比较迫切。 ( 2 ) 从发展前景看，高档四色机将成为E p , f i U 设备更新换代的主要产品，随着经 济的不断发展，市场对四色机的需求量将会不断增加。 4 第1 章绪论 ( 3 ) 我厂生产全部产品在用户使用过程中反映性能稳定、质量好，证明我们已 经具备了设计开发和生产高档四色机的能力。 ( 4 ) 设计开发出高档四色机，填补国内空白，对我厂争夺市场，增加利税收入 和出口创汇意义重大。同时可以很大程度的向用户证实我厂综合实力，提高知名 度，有助于现有产品的销售。 1 1 3 3 B R 6 2 4 设计开发技术要求B R 6 2 4 四开四色平版印刷机设计方案如图1 - 1 所示。要求与同类产品相比，具备自动化程度高、体积小、重量轻、速度快、噪 声低等特点。 ( 1 ) 要求机器档次高、印品质量好、安全系数高、操作方便，同时要求制造成 本低、耗电量低。 ( 2 ) 要求机器体积小，占地面积小，但印刷面积不能小。 ( 3 ) 要求机器重量轻，但运转平稳、滚筒压力均匀。 ( 4 ) 要求机器速度高，但高速离合压时平稳无冲击，且噪音低。 图卜lB R 6 2 4 四开四色平版印刷机设计方案 f i g 1 1B R 6 2 4p r e s so f f s e tp r i n t i n g d e s i g np r o j e c t 1 1 3 4 B R 6 2 4 设计开发的经济价值和社会意义B R 6 2 4 四开四色平版印刷 机开发试制成功后，市场每年的需求量在8 0 台左右，按单台售价1 5 0 万元计算， 预计每年增加销售收入1 2 亿元，实现利税近4 0 0 0 万。在我国，传统思想认为机 北京工业大学工程硕士学位论文 械的稳定性主要由自身的分量和机械零件的加工精度决定，分量越重减震性越好， 精度越高冲击越小，所以，同国外先进设备相比，国产机械体积庞大、笨重、噪 音高，同时材料浪费大、安装调试和运输都很不方便。B R 6 2 4 的设计冲破了传统 思想的束缚，敢于创新，大胆采用新技术，新成果、新机构。采用7 5 。小空当角 滚筒的单张纸四色胶印机在世界上都是史无前例的，与国内传统机器相比，本机 的体积和重量都只相当于同类产品的一半。打破了人们传统的思想观念，为我国 将来的机械产品的设计开发提供了范例，对我国机械行业的发展有一定意义。 1 2B R 6 2 4 滚筒排列 1 2 1国内外四色胶印机滚筒排列方式 目前国内外四色胶印机滚筒排列方式有机组式和卫星式两种。 机组式四色胶印机，由四个结构相同的单机组三滚筒单色胶印机或两个结构 相同的五滚筒双色胶印机组成，并在各机组中间加上传纸滚筒1 2 2 1 。机组式多色胶 印机结构简单、便于制造、生产效率高、印品质量好，适于各种印刷。 ( 1 ) 等径三滚筒机组式四色胶印机印版滚筒P 、胶皮滚筒B 和压印滚筒I 采用 钝角排列，且直径相等，机组之间由一双倍径传纸滚筒和两个单倍径传纸滚筒连 接。其特点是结构比较简单、印刷速度高、各机组离合压机构相同。其缺点是印 刷过程中，纸张交接次数多，影响套印精度，且容易蹭脏印品1 2 0 1 。图卜2 为机组 式三滚筒四色胶印机示意图。北人P Z 4 8 8 0 - - 0 1 型胶印机、米勒T P l 0 4 型胶印机均 采用三滚筒等径机组式。 图1 - 2 三滚筒等径排列形式 f i g 1 2t h r e ec y l i n d e ra r r a n g e m e n ti ne q u a ld i a m e t e r 6 第l 章绪论 ( 2 ) 双倍径压印和双倍径传纸滚筒排列形式的机组式四色胶印机印版滚筒P 、 胶皮滚筒B 和压印滚筒I 采用钝角排列，印版滚筒P 、胶皮滚筒B 直径相等，压印 滚筒I 和传纸滚筒为双倍径。图卜3 双倍径压印和双倍径传纸滚筒机组式四色胶 印机示意图。罗兰7 0 0 、9 0 0 胶印机、海德堡S p e e d m a s t e rC D 型胶印机均采用双 倍径压印和双倍径传纸滚筒机组式四色胶印机。 图卜3 双倍径压印和双倍径传纸滚筒排列形式 ( 3 ) 双倍径压印和三倍径传纸滚筒排列形式的机组式四色胶印机印版滚筒P 、 胶皮滚筒B 和压印滚筒I 采用钝角排列，印版滚筒P 、胶皮滚筒B 直径相等，压印 滚筒I 为双倍径，传纸滚筒为三倍径，如图卜4 所示。海德堡s p e e d m a s t e r1 0 2 4 C D 型机为双倍径压印和三倍径传纸滚筒四色胶印机。 图卜4 双倍径压印和三倍径传纸滚筒排列形式 f i g I 一4d o u b l e d i a m e t e rp r e s sc y l i n d e ra n d t r e b l e d i a m e t e rp a s sc y li n d e ra r r a n g e m e n t 北京工业大学工程硕士学位论文 ( 4 ) 三倍径压印和四倍径传纸滚筒排列的五滚筒四色胶印机印版滚筒p 、胶皮 滚筒B 和压印滚筒I 采用钝角排列，双色共用一个三倍径压印滚筒，双色机组之 间由一个四倍径传纸滚筒连接，如图1 - 5 所示。秋山H A - 4 4 4 型机为双倍径压印和 三倍径传纸滚筒的五滚筒四色胶印机 2 7 。 图卜5 三倍径压印和四倍径传纸滚筒排列形式 f i g 1 5t r e b l e d i a m e t e rp r e s sc y l i n d e ra n d f o u r f o l d d i a m e t e rp a s sc y li n d e ra r r a n g e m e n t ( 5 ) 单倍径压印和链排传纸的五滚筒双色胶印机滚筒排列如图卜6 所示，两 个色组共用一个压印滚筒，且滚简直径相等。双色机组滚筒按横v 型排列，两双 色机组由链排连接传纸。罗兰R Z K 3 B 型机为单倍径压印和链排传纸的五滚筒双色 胶印机。 图卜6 单倍径压印和链排传纸排列形式 f i g 1 6s i n g l e d i a m e t e rp r e s sa n dc h a i n p a s sa r r a n g e m e n t 第l 章绪论 ( 6 ) 卫星式多色胶印机图卜7 为卫星式四色胶印机滚筒排列示意图，在一个 共用的压印滚筒I 周围配置四色组印版滚筒和胶皮滚筒，纸张经过一次交接，压 印滚筒转一周，即完成四色印刷。因此，这种机型套印准确，但其机械结构庞大。 海德堡D 1 4 6 4 型机为卫星式多色胶印机2 4 1 。 图卜7 卫星式四色胶印机滚筒排列 f i g 1 7o f f s e tp r e s sc y li n d e r a r r a n g e m e n to fs a t e l l i t es t y l e 1 2 2 B R 6 2 4 的滚筒排列方式的选取 B R 6 2 4 四色胶印机为双倍径压印和两个双倍径加一个三倍径传纸滚筒排列的 五滚筒四色胶印机。如图1 8 所示，印版滚筒P 、胶皮滚筒B 和压印滚筒I 采用钝 角排列，两个色组共用一个双倍径压印滚筒，双色机组之间由两个双倍径传纸滚 筒和一个三倍径传纸滚筒连接。由于v 型五滚筒排列结构紧凑、简单、套印准确、 占地面积小、易于操作和维修，所以B R 6 2 4 采取V 型五滚筒排列。由于B R 6 2 4 滚 筒直径小，为了使操作人员有足够的操作空间，所以在双色机组之间采取两个双 倍径传纸滚筒和一个三倍径传纸滚筒连接。 9 北京工业大学工程硕士学位论文 图卜8B R 6 2 4 的滚筒排列方式 f i g 1 8B R 6 2 4c y l i n d e ra r r a n g e m e n ts t y l e 1 2 3 倍径压印和传纸滚筒的特点 ( 1 ) 压印滚筒直径大，胶皮滚筒和压印滚筒之间的压印线接触宽度就大，印刷 速度相同，胶皮布滚筒上的每点的压印时间相对较长，有利于将油墨转移到承 印物上【1 9 J ，便于下一色组油墨的叠加与套印。 ( 2 ) 采用倍径压印滚筒的胶印机，在机组之间一般只需用一个传纸滚筒进行传 纸，可以减少印刷过程中纸张的交接次数，消除了多次交接时所产生的交接误差， 从而保证了套印精度，确保了印刷质量的稳定【2 8 】。 ( 3 ) 倍径滚筒叼纸牙咬住纸张进行印刷时，承印的纸张弯曲程度就小，有利于 保持纸张的平整度，特别适合厚纸或硬纸的印刷。 ( 4 ) 压印滚筒直径增大，胶皮布滚筒和压印滚筒中心连线与压印滚筒和传纸滚 筒中心连线的夹角所对应的圆弧就长，有利于保证套印准确性和减轻印迹蹭脏； 现代单张胶印机大都安排这段弧长大于规定的最大印刷幅面所对应边尺寸，则套 印准确度和防蹭脏性能更好1 。 ( 5 ) 由于压印滚筒直径大，承印物在印刷时弯曲的力度小，承印物拖梢在与胶 皮布分离时，反弹力度小，反弹到胶皮布滚筒的可能性就小，承印物蹭脏和胶皮 布受损的可能性就减少口卯。 ( 6 ) 倍径滚筒转速低，有利于纸张的平稳传递，当印刷后下一个滚筒再叼纸时， 第1 章绪论 纸张所承受的冲击可达到最低限度。适合于高速运转和厚纸印刷 3 8 】。 ( 7 ) 倍径滚筒的缺点是体积庞大，结构复杂，加工困难【1 0 】。 1 3 B R 6 2 4 开发设计关键点一离合压设计 印刷面积相同的情况下机器体积小、重量轻、占地面积小决定了墙板薄、滚 筒数量少、滚筒直径小。 B R 6 2 4 的墙板厚度为3 5 r a m ，同类型胶印机墙板厚度都在6 0 m m 左右。墙板越薄 强度越底，吸震性越差【9 】，机器工作时抗冲击能力越低。所以要求高速离合压时平 稳无冲击。 占地面积小、滚筒数量少的最好方式是采取V 型五滚筒排列形式。B R 6 2 4 采取 双色组共用一个双倍径压印滚筒的五滚筒排列方式，两压印滚筒之间由三个传纸 滚筒连接，其中两个双倍径和一个三倍径，但这种机型各色组离合压的角度均不 同，离合压需要控制的角度较多，增加了离合压控制难度1 8 1 。 滚筒直径越小决定了滚筒空当角( 非印刷工作面) 就越小；相同速度时滚筒 空当角越小，离合压时间就越短，实现离合压的难度就越大。每次合压和离压要 求印张图像完整、墨色均匀，出现故障后自动停机，滚筒自动离压撤除印刷压力， 不发生因离合时间不当而将橡皮滚筒上部分图像印到不带纸张的压印滚筒表面 上，造成后续印张背面蹭脏，不得不停机擦洗滚筒的情况1 5 l 。 B R 6 2 4 空当角为7 5 。，这在国内外单张纸印刷机中都是史无前例的。因此， 解决好本机高速离合压的问题是开发设计成败的关键。 北京工业大学工程硕士学位论文 第二章B R 6 2 4 离合压系统总体设计 2 1 概述B R 6 2 4 离合压系统 离合压系统包括离合压偏心机构、离合压传动形式、离合压方式、离合压 控制四方面要素。见图2 一l 所示。 图2 1 离合压系统 f i g 2 - 1c y l i n d e ro n o f fs y s t e m 离合压、调压机构。根据印刷工艺过程及印刷机机构操作控制程序要求， 凡是依靠压力实现图像转移的压印装置均有合压和离压两个状态。在正常印刷 1 2 第2 章B R 6 2 4 离合压系统总体设计 时，纸张进入压印装置，压印体与印版应处于合压状态，以完成图像转移；而 当出现输纸等工艺和机构故障或进行调机空运转时，压印体与印版应处于离压 状态。同时，停机后也应撤除印刷压力，防止滚筒长久接触造成印版损坏和胶 皮布的永久变形。 实现离合压、调压的基本原理是利用转动偏心套、偏心轴承或者用螺旋副 移动压印体位置来改交压印体与印版、压印滚筒与印版滚筒之间的间距来实现 的【4 】。 2 1 1离合压偏心机构 B R 6 2 4 采用单偏心轴承和双偏心轴承组合的调压、离合压机构。印版滚筒 轴承采用单偏心，偏心轴承用来调节印版滚筒与胶皮滚筒压力。胶皮滚筒采用 双偏心轴承，外偏心用来调节胶皮与压印滚筒的压力，内偏心用来实现滚筒离 合压。在设计上易实现顺序离合压和调压功能。虽然它对偏心套精度和墙板精 度要求都比较严格，但是每一个偏心只控制一个环节，所以容易达到技术要求， 使用方便。 2 1 2 离合压传动形式 B R 6 2 4 采用气动离合压传动形式。气动离合压结构简单，布局灵活，传动 平稳准确，没有复杂笨重的机械传动产生的冲击和噪音。驱动气缸运动的压 缩空气直接与空气压缩机连接，排出的气体可直接排入空气中，不影响环境。 2 1 3 离合压方式 B R 6 2 4 采用顺序离合压：胶皮滚筒先与压印滚筒离压，转过一个角度后， 再与印版滚筒离压，合压顺序与离压顺序相反。要求滚筒合压的位置必须在印 版滚筒和胶皮滚筒的咬口即将接触之前，而离压位置必须使胶皮滚筒上的印迹 1 3 北京工业大学工程硕士学位论文 能全部转印到压印滚筒表面的纸张上，同时不让印版上的墨迹转印到胶皮滚筒 上。换句话说，胶皮滚筒与印版滚筒、胶皮滚筒与压印滚筒离合压过程都应在 滚筒空当位置进行。 2 1 4 离合压控制 B R 6 2 4 采用编码器检测角度，由P L C 分档控制离合压。编码器进行离合压角 度控制，它对角度的控制能够精确到1 。1 1 7 ，完全可以实现对B R 6 2 4 的纸张 检测角度、滚筒离合压角度、水墨离合压角度等十几个角度的控制。 对于不同的印刷速度可采用分档位进行离合压控制，经过理论分析计算， 分三档即可满足最低速度到最高速度的正常离合压，第一档角度选在滚筒后边 口通过两滚筒连心线的角度，对第二档和第三档分别适当提前一定角度。根据 不同速度，可以调用不同组的角度值进行离合压控制，角度值是个确定的量值， 避免偶然性事件的发生，能准确实现离合压控制。 2 1 5 B R 6 2 4 离合压设计的目标 ( 1 ) 为使高速离合压时动作平稳、无冲击现象，要求解决B R 6 2 4 离合压的偏 心机构和驱动形式，使合压机构能够自锁，保证压力稳定。设计时要求调压机 构精度高、调压方便、灵敏，并有数字显示。 ( 2 ) 为使每次合压和离压均能保证印张图像完整、墨色均匀，要求解决 B R 6 2 4 的小空当角在印刷过程中正常离合压的问题。避免出现“半彩半白”不 完整图像的印张或墨色“半深半浅”不均匀的印张，以及发生因离合时间不当 而将胶皮滚筒上部分图像印到不带纸张的压印滚筒表面上，造成后续印张背面 蹭脏，不得不停机擦洗滚筒的情况。 ( 3 ) 为确保出现故障后，应能自动停机，滚筒自动离压撤除印刷压力。要求 解决B R 6 2 4 印刷过程中控制各部分在多角度顺序离合压的问题。 1 4 第2 章B R 6 2 4 离合压系统总体设计 2 2 B R 6 2 4 离合压偏心机构设计 2 2 1胶印机滚筒中心距与印刷压力 在平版印刷机滚筒的传动中，相互啮合齿轮存在着相互滚动的节圆，滚动 齿轮以相等的角速度与滚筒一起转动，如果滚筒的表面线速度都相等，滚筒齿 轮的节圆是相切的，滚筒的中心距L 为滚筒齿轮节圆半径的2 倍 6 1 ，即 L = 2 R 显然，当中心距L 增大时，开地随之增大。由于齿轮的节圆线是不可见 的，滚筒间的中心距可由滚筒的滚枕直径计算。 不接触滚枕滚筒间的中心距： L p F ( D l D lb ) ，2 七 L h 亍( 9 冉D ! ) 2 七h l 接触滚枕滚筒间的中心距： L p 6 = 口身+ I 曲 式中，广印版滚筒与胶皮滚筒的中心距( m m ) ； 。厂胶皮滚筒与压印滚筒的中心距( m m ) ； 口7 厂印版滚筒滚枕直径( 衄) ； 口7 广一胶皮滚筒滚枕直径( r a m ) ； D7 广压印滚筒滚枕直径( r a m ) ； 口厂滚筒齿轮分度圆直径( I I l l n ) ； 。厂印版滚筒与胶皮滚筒的滚枕间隙( 咖) ： 4 。广胶皮滚筒与压印滚筒的滚枕间隙( m m ) ： 印刷压力的获得是靠胶皮滚筒上的胶皮布及包衬受压变形产生的弹性力。 因此，在压印过程中，胶皮滚筒和其他两滚筒接触处，并不是一条直线，而是 一条宽度为定值的弧面，通常在生产中把胶皮布最大压缩变形值称为印刷压 力，实际上最大压缩量( 变形值) 就是两个相压滚筒筒体的半径之和加上纸张、 15 北京工业大学工程硕士学位论文 衬垫等的厚度与两滚筒实际中心距之差，如图2 2 所示。 A = R p + 6 | + R b + 6 f L Ab ! = = R b 七5b 七R 寸6i L b 。 式中：毋、儡、尼一分别为印版滚 筒、胶皮滚筒和压印滚筒的简体半径 ( m m ) ： 。厶。一分别为胶皮滚筒与印版滚 筒和压印滚筒之间的实际中心距( m m ) ； J ，J 。、占，) 一分别为印版及其 衬垫的总厚度、胶皮布及其衬垫的总厚 度、纸张的厚度( r a m ) ； 。 。，一分别为胶皮布滚筒与印 版滚筒和压印滚筒之间的最大压缩量 ( m m ) ： 图2 2 印刷压力示意图 f i g 2 - 2p r i n t t i n gp r e s ss k e t c h 综上所述可知，印刷压力是通过调节滚筒包衬及滚筒间的中心距获得的。 2 2 2 胶印机调压、离合压原理 根据印刷工艺过程及印刷机机构操作控制程序要求，凡是依靠压力实现图 像转移的压印装置均有合压和离压两个状态。在正常印刷时，纸张进入压印装 置，压印体与印版应处于合压状态，以完成图像转移；而当出现输纸等工艺和 机构故障或进行调机空运转时，压印体与印版应处于离压状态。同时，停机后 也应撤除印刷压力，防止滚筒长久接触造成印版损坏和胶皮布的永久变形23 1 。 实现离合压、调压的基本原理是利用转动偏心套、偏心轴承或者用螺旋副 移动压印体位置来改变压印体与印版、压印滚筒与印版滚筒之间的间距来实现 的。 国产胶印机滚筒的离合压及中心距的调节大多采用偏心机构来实现，其优 点是结构简单，调节方便，准确可靠。但加工困难。 1 6 第2 章B R 6 2 4 离合压系统总体设计 2 2 2 1 单偏心式将胶皮滚筒( 或印版滚筒) 的轴承装在如图2 3 所示的 偏心套内孔中，R 。为偏心套的外圆半径，图示实线位置为离压位置。当进行 印刷需要使胶皮滚筒与印版滚筒和压印滚筒合压时，用拉杆将偏心套机构从A 点拉到A 点的位置，此时，胶皮滚筒的轴心从B 点转移到B 点( 胶皮滚筒轴 转到图示虚线位置) ，即胶皮滚筒拉到上方而实现合压；反之，将拉杆向反方 向转动，胶皮滚筒被拉向下方而实现离压。由于胶皮滚筒装在印版滚筒与压印 滚筒中间，因此，离合压比较方便。 图2 - 3 单偏心套离合压原理 f i g 2 - 3S i n g l ee c c e n t r i c i t yc o v e ra c t i o ns y s t e m 单偏心套离合压、调压机构原理如图2 4 所示，印版滚筒和胶皮滚筒轴颈 均置于偏心套轴承内。压印滚筒轴心线固定，该滚筒为全机的调整基准。 印版滚筒上的偏心套用以调节印版滚和胶皮滚筒之间的印刷压力。为了缩 小偏心距e 的值，使偏心套轴承结构紧凑，同时又为了调节灵敏，以较小的偏 心套转角实现所需的调节量，偏心套位置安排原则是应使印版滚筒中心与其偏 心套中心的连线垂直于印版滚筒与胶皮滚筒两个中心的连线，即O ，O 。上O 。0 胶皮滚筒的偏心套有两个作用：一是实现三滚筒间的离合压：二是用来调 节胶皮滚筒与压印滚筒之间的压力。为此，应满足以下条件。 若胶皮滚筒与相邻两滚筒基本同时离合，且离合量相等，应使胶皮滚筒中 1 7 北京工业大学工程硕士学位论文 心在离压和合压位置的连线0 。0 。与滚筒排列角Z O 。00 。的角平分线相重合或 接近。 为了灵敏地调节胶皮滚筒与压 印滚筒的压力，应使台压后的胶皮滚 筒中心0 。与偏心的中心0 。的连线O h O 。 和胶皮滚筒的中心滚筒0 。与压印滚 筒的中心0 。的连线0 。O 。垂直或接近垂 直，即为了调压的灵敏性应使 0 5 0 。j - O 。0 。或L O 。00 。为钝角。 因为胶皮滚筒同时与印版滚筒 和压印滚筒接触，在调节胶皮滚筒与 压印滚筒压力时，应尽可能不影响或 少影响胶皮滚筒与印版滚筒之间的 压力，即为了保证调压的独立性，应 使合压后的胶皮滚筒中心0 。处于印 图2 4 单偏心套调压离合压原理 f i g 2 - 4s i n g l ee c c e n t r i c i t yc o v e r a c t i o na d j u s t m e n ts y s t e m 版滚筒中心与偏心套中心的连线O p O 。上或附近。 根据滚筒的实际排列情况，胶皮滚筒偏心位置的安排要同时满足上述三个 条件是不可能的。一般情况下，应首先保证调压的独立性，并兼顾调压的灵敏 性，保证离合压要求。由于调节胶皮滚筒与压印滚筒压力时，不可避免地会影 响与印版滚筒的压力，而调节印版滚筒与胶皮滚筒压力时不会影响胶皮滚筒与 压印滚筒问的压力，所以正确调节印刷压力的顺序是先调胶皮滚筒与压印滚筒 间的压力，然后再调印版滚筒与胶皮滚筒之间的压力。 2 2 2 2 双偏心式如图2 5 所示，胶皮滚筒轴颈由内偏心套1 支承，内偏 心套1 由外偏心套2 支承，外偏心套2 又支承于墙板孔中。内外偏心套共有三 个圆心，0 b 为胶皮滚筒轴颈与内偏心套孔的圆心，0 l 为外偏心套的内孔与内 偏心套外圆的圆心，0 2 为外偏心套外圆与墙板孔的圆心。 第2 章B R 6 2 4 离合压系统总体设计 如图2 6 所示，印版滚筒与 压印滚筒的轴心( 0 。和0 i ) 是固 定的，而胶皮滚筒轴装在双偏心 套内，外偏心套用来调节胶皮滚 筒与压印滚筒的中心距O b O ，即 调节它们之间的压力；而内偏心 套用来调节胶皮滚筒与印版滚筒 中心距和离合压。为了满足调压 独立性、灵敏性和离合压要求， 应按下列原则安排内外偏心套及 滚筒轴心位置。 合压后的胶皮滚筒中心0 b 磋 _ 狲2 ； ， 婚 D 秽 ； Z 图2 - 5 取偏心套 f i g 2 - 5d o u b