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膠印機印刷滾筒支承方式的改進
2011-09-16
膠印機的性能優劣對印刷工業的影響起著舉足輕重作用，膠印機的核心部件就是印刷滾筒。在中低速印刷時代，印刷滾筒兩支承多采用滑動軸承，因為滑動軸承支承長徑比大、低副接觸、受吸震動、傳動平穩，對消除印刷墨杠、水杠有利、軸承接觸線長，能提高滾筒剛性，在滾筒合壓印刷時，撓度減小，保證印刷壓力沿滾筒軸向的一致。而且滑動軸承工藝性好、易制造、維修保養方便，所以在印刷速度較低的工作情況下，它滿足印刷工藝的需要，被廣泛使用。
上世紀八十年代后，各國紛紛開始改進膠印機，為提高它的性能，提高它的生產效率，首先在提高印刷速度上尋找突破口。滑動軸承由于摩擦系數大，軸頸接觸面大，摩擦副之間間隙小，潤滑散熱效果差，速度稍高就易產生抱軸現象，如果加大摩擦副之間的間隙，則機構剛性下降，傳動精度下降，印刷時易產生墨杠，滑動軸承成為提高膠印機速度的瓶頸。這時人們開始把解決問題的目光轉向滾動軸承。由于機械設計制造工藝水平的提高，也給膠印機滾筒軸承支承滑動改滾動創造了條件。首先滾筒支承用滾動軸承，長徑比小，低副接觸改成高副接觸，滾筒筒身受印刷壓力后剛性不足的問題得到解決。
過去之所以人們不敢輕意用滾動軸承，其主要擔心之一是滾筒在較大印刷壓力下變形較大，因為滾筒撓曲線呈懸垂狀，中間撓度Z大，滾筒中部相對印刷壓力減小，不能保證必要印刷壓力，網點或文字較虛，印品不符合標準要求。現在借助計算機有限元分析計算軟件，能非常方便，非常精確進行滾筒結構優化設計，對滾筒內腔結構設計優化，合理分布各筋、幅板數量、形狀和截面尺寸，使滾筒整體剛度提高，保證受壓后的撓度變形在許可范圍內。其次是滾筒的制造工藝水平提高，滾筒的材質、硬度在冶煉、鑄造、熱處理等工藝過程各環節中質量得到保證。印刷機的各個滾筒不能僅考慮靜態精度和剛度，還要考慮動態精度和疲勞蠕變后精度，滾筒動態精度不僅僅取于結構的質量分布，還與滾筒金屬的組織結構化學成份等有關，動態精度與剛度相關，滾筒在測量徑向跳動等幾何精度時都是在近乎靜止狀態下檢測，事實上當滾筒高速旋轉時，由于質量的分布差異和材料金相組織的區別，跳動誤差是不同的。再次是軸承制造、選用、裝配、檢測手段齊全，滿足設計要求。特別是高精度軸承，無論進口國外的還是國產的已都不存技術障礙，另外相關有影響的零件制造精度的提高，為推廣滾動軸承都做好配套準備。如滾筒上齒輪加工精度提高，公差組的運動精度，第二公差組傳動平穩性都已達到四級以上，和航空齒輪同一級別，機體機架孔，端面的加工由高精度數控鏜銑床一次裝夾中完成金切，尺寸精度、形位誤差、粗糙度等滿足框架式機架過定位結構要求，他們的品質提高后，機器運行中的穩定性可靠性有大幅度提高，震動源減少，滾筒系統對吸震的需求下降。國外先進發達國家已取得大量成功經驗，使國產機學習借鑒的例子越來越多，海德堡、三菱、小森、高寶等都已普遍使用滾動軸承支承，所以說國產膠印機滾筒支承由滑動改滾動已瓜熟蒂落，水到渠成。
膠印機滾筒支承由滾動取代滑動，要解決的技術問題首先是選用軸承結構形式，目前不同廠家在選用軸承結構也是各有側重，認識不盡相同，以海德堡為代表的制造商，選用軸承結構多為滾針軸承，軸承游隙由裝配時測量滾針尺寸，分組裝配保證；以羅蘭為代表的制造商，多選用多列短圓柱實心滾子軸承，結合推力軸承組成徑向。軸向力分別調整控制的結構形式，軸承工作游隙由軸承制造商保證，精度要求高；以三菱為代表的制造商，則選用圓錐滾子軸承，滾筒軸向力、徑向力同時由軸承承承受，結構相對簡單，軸承工作游隙由裝配調整保證，對裝配技術要求較高。國內還有廠家選用美國專利技術的大預緊力，微過盈空心圓柱滾子軸承。
實踐證明上述幾種形式的滾動軸承結構都能滿足膠印機使用需求，但他們各有特色，即理論上無論哪種方式都適用于膠印機滾筒支承，具體選用哪種方式關鍵是看膠印機制造企業設計能力，工藝技術水平，看技術人員對各類軸承特點特性的認識理解水平，看企業設備狀況，要能使各客觀條件和主觀認識完美結合，選用滾動軸承共同關注焦點是對游隙的控制。
膠印機滾筒支承由滾動取代滑動，要解決的技術問題首先是選用軸承結構形式，目前不同廠家在選用軸承結構也是各有側重，認識不盡相同，以海德堡為代表的制造商，選用軸承結構多為滾針軸承，軸承游隙由裝配時測量滾針尺寸，分組裝配保證；以羅蘭為代表的制造商，多選用多列短圓柱實心滾子軸承，結合推力軸承組成徑向。軸向力分別調整控制的結構形式，軸承工作游隙由軸承制造商保證，精度要求高；以三菱為代表的制造商，則選用圓錐滾子軸承，滾筒軸向力、徑向力同時由軸承承承受，結構相對簡單，軸承工作游隙由裝配調整保證，對裝配技術要求較高。國內還有廠家選用美國專利技術的大預緊力，微過盈空心圓柱滾子軸承。
實踐證明上述幾種形式的滾動軸承結構都能滿足膠印機使用需求，但他們各有特色，即理論上無論哪種方式都適用于膠印機滾筒支承，具體選用哪種方式關鍵是看膠印機制造企業設計能力，工藝技術水平，看技術人員對各類軸承特點特性的認識理解水平，看企業設備狀況，要能使各客觀條件和主觀認識完美結合，選用滾動軸承共同關注焦點是對游隙的控制。
膠印機滾筒軸承由滾動取代滑動，要解決的技術問題還有軸承預緊調整游隙，調整軸承副之間游隙，以提高系統剛度。安裝時預緊后游隙大小的確定對機器的Z終印刷品質和機器使用壽命都起著決定性作用。滾動軸承工作時為提高軸承的剛性和降低噪聲，其工作游隙要取負值。
理論和實踐經驗表明，當工作游隙在-10μm時軸承疲勞壽命Z長，工作游隙負值增大，疲勞壽命則顯著下降，如軸承溫升劇烈，有效游隙導致工作游隙負值增大，安裝就應預留一定裕度。
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