畢業(yè)設(shè)計（論文）課 題 名 稱： 書刊膠印機印刷滾筒設(shè)計專 業(yè) 班 級： 學(xué) 生 姓 名： 指導(dǎo)教師： 日期： 年 6 月 15日I摘 要本文從書刊膠印機印刷滾筒進行總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計入手，進而確定書刊膠印機的總體布局，最后，對滾筒組件進行設(shè)計。根據(jù)滾筒的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和關(guān)鍵性技術(shù)確定了最后的滾筒的基本結(jié)構(gòu)，在過程中分別對滾筒的各零部件進行設(shè)計，生成零件圖，設(shè)計說明書等課題研究，包括對滾筒旋轉(zhuǎn)軸的詳細分析和校核，最后的計算也表明，滾筒設(shè)計符合實際要求。通過參考各種實際機型，對滾筒和離合壓的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。該裝置可以實現(xiàn)印版和橡皮布的裝卡和鎖緊、滾筒之間的離合壓及調(diào)壓；滾筒的轉(zhuǎn)動可實現(xiàn)手動和電動；印版滾筒的裝卡機構(gòu)采用窄縫式，橡皮布的裝卡采用夾板式；離合壓、調(diào)壓采用單偏心機構(gòu)。并用 SolidWorks和 AutoCAD軟件建立了書刊膠印機印刷裝置實體模型。關(guān)鍵詞：書刊膠印機，印刷裝置，滾筒IIAbstractThis paper begins with the overall structure scheme design of the printing roller of the books and periodicals, and then determines the overall layout of the books and periodicals, and finally, the design of the drum components The basic structure of the final reel were determined according to the drum of the basic structure, working principle and key technology, in the process respectively on the drum of the parts design, part drawings are created, the design specification and research, including the rotational axis of the drum and a detailed analysis of the school of nuclear and final calculations show that, web design conforms to the practical requirements.The design of the experimental platform is based on the H tower type book, and the structure of the roller and clutch pressure is designed The device can realize the plate and blanket clamping and locking, roller clutch pressure and pressure regulating; the rotation of the drum can realize manual and electric; a printing plate cylinder card with a narrow slit type, blanket clamping the splint; clutch pressure, pressure in the single eccentric structure. And the entity model of the printing device of the books and periodicals was established by AutoCAD and SolidWorksKeywords: web offset printing device, Reel。III目錄摘 要 IIABSTRACT.III第 1章 緒論 .11.1概述 11.2 課題研究的目的和意義 21.3書刊膠印機的發(fā)展趨勢 31.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3第 2章 滾筒組件要求與設(shè)計計算 .62.1滾筒的基本要求 62.1.1旋轉(zhuǎn)精度 62.1.2 剛度 72.1.3 抗振性 82.1.4 溫升和熱變形 82.1.5 耐磨性 92.2滾筒組件的布局 .102.3滾筒組件相關(guān)部件 .112.3.1滾筒軸承的潤滑 .132.3.2滾筒組件的密封 .142.3.2.1滾筒組件密封裝置的類型 .152.3.2.2 滾筒組件密封裝置的選擇 .152.4軸肩擋圈 .162.5擋圈 .162.6圓螺母 .162.7滾筒結(jié)構(gòu)的初步擬定 .172.8滾筒的材料與熱處理 .182.9滾筒的技術(shù)要求 .192.10滾筒直徑的選擇 202.11滾筒軸承的選擇 212.12 軸承的選型及校核 232.13滾筒前端懸伸量 232.14滾筒支承跨距 242.15滾筒組件的驗算 242.15.1 支承的簡化 252.15.2滾筒的撓度 252.151.3 滾筒傾角 .26第 3章 滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計 273.1印版滾筒的設(shè)計 .27IV3.1.1 膠印機滾筒概述 .283.1.2膠印機滾筒裝卡機構(gòu)設(shè)計 .283.1.3印版滾筒軸向結(jié)構(gòu)設(shè)計 .293.2滾筒的設(shè)計 .293.2.1滾筒概述 .293.2.2滾筒裝卡機構(gòu)設(shè)計 .32第 4章 滾筒調(diào)整機構(gòu)設(shè)計 35結(jié) 論 36參考文獻 37致謝 380第 1 章 緒論1.1 概述 機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要的地位，是國民經(jīng)濟各部門賴以發(fā)展的基礎(chǔ)，是國民經(jīng)濟的重要支柱，是生產(chǎn)力的重要組成部分。機械制造業(yè)不僅為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)、科研和國防等部門提供各種生產(chǎn)設(shè)備、儀器儀表和工具，而且為制造業(yè)包括機械制造業(yè)本身提供機械制造裝備。機械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造水平標志著一個國家或地區(qū)的科學(xué)技術(shù)水平、經(jīng)濟實力。機械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造水平，主要取決于機械制造裝備的先進程度。機械制造裝備的核心是金屬切削書刊膠印機，精密零件的加工，主要依賴切削加工來達到所需要的精度。金屬切削書刊膠印機所擔負的工作量約占機器制造總工作量的 40%～60%，金屬切削書刊膠印機的技術(shù)水平直接影響到機械制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。換言之，一個國家的工業(yè)水平在很大程度上代表著這個國家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平。顯然，金屬切削在國民經(jīng)濟現(xiàn)代化建設(shè)中起著不可替代的作用。縱觀幾十年來的歷史，機械制造業(yè)從早期降低成本的競爭，經(jīng)過 20世紀 70年代、80 年代發(fā)展到 20世紀 90年代乃至 21世紀初的新的產(chǎn)品的競爭。目前，我國已加入世界貿(mào)易組織，經(jīng)濟全球化時代已經(jīng)到來，我國機械制造業(yè)面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，也面臨著新的形勢：知識——技術(shù)——產(chǎn)品的更新周期越來越短，產(chǎn)品的批量越來越小，產(chǎn)品的性能和質(zhì)量的要求越來越高，環(huán)境保護意識和綠色制造的呼聲越來越強，因而以敏捷制造為代表的先進制造技術(shù)將是制造業(yè)快速響應(yīng)市場需要、不斷推出新產(chǎn)品、贏得競爭、求得生存和發(fā)展的主要手段。11.2 課題研究的目的和意義在國民經(jīng)濟各部門、人民的日常生活中，使用者各種機器設(shè)備、儀器工具，這些機器、機械 、儀器和設(shè)備和工具大部分是由一定的形狀和尺寸的金屬零件所組成的。生產(chǎn)這些零件并將它們裝配成機器、機械、儀器和工具的工業(yè)，稱為機械制造工業(yè)。在機械零件的制造過程中，采用鑄造、鍛壓、焊接、沖壓等制造方法，可以獲得低精度零件。對于精度要求高、表面粗糙度小的零件，主要依靠切削加工的方法獲得，尤其是加工精密零件時，需經(jīng)過多道工序的切削加工才能完成。因此，機械加工設(shè)備是機械制造業(yè)的主要加工設(shè)備。畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力的重要實踐環(huán)節(jié)，通過設(shè)計掌握機械設(shè)計的一般規(guī)律，樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力，使學(xué)生成功的走向工作崗位。通過印刷滾筒設(shè)計掌握普通滾筒設(shè)計的基本方法,并且對專用滾筒的設(shè)計作進一步了解；通過滾筒設(shè)計培養(yǎng)和鍛煉自身的工程素質(zhì)和工程實踐能力。1.3書刊膠印機的發(fā)展趨勢為了提高印刷效率，采用卷筒紙膠印機的越來越多。近年來卷筒紙膠印機在印刷速度、質(zhì)量、自動化程度等方面都有很大提高，無軸傳動和無縫滾筒是最引人注目的技術(shù)。印刷企業(yè)如何根據(jù)自己的需要選用機器，設(shè)備供應(yīng)商如何改進和發(fā)展自己的卷筒紙膠印機才能更好地滿足市場需求，都應(yīng)該經(jīng)常注意研究卷筒紙膠印機的發(fā)展動向和趨勢。雖然卷筒紙膠印機的種類繁多，各類卷筒紙膠印機的發(fā)展有各自的特點，但仍然有共同的特點。其基本方向是向多色、高效化發(fā)展?！岸嗌敝饕前l(fā)展一次走紙，能印出多種顏色的多色機?！案咝А笔窃诒ＷC質(zhì)量和環(huán)保的前提下，不斷提高效率和質(zhì)量。高效主要包括提高印刷速度、提2高自動化和可靠性減少輔助時間及停機率、增加功能三個方面。膠印機在這三個方面都有很大發(fā)展。具體講其發(fā)展趨勢主要有：一、向高速、寬幅發(fā)展卷筒紙膠印機提高效率的重要方面是提高印刷速度和增加幅面寬度。目前，卷筒紙膠印機的速度已經(jīng)達到 15m/s，紙寬已經(jīng)出現(xiàn)三幅寬。由于報紙的時效性要求高，因此，新聞用卷筒紙膠印機首先要求高速度，并根據(jù)印刷量大小決定紙張的幅寬。小型和中型機大都采用單幅紙，大型新聞用卷筒紙膠印機，大都采用雙幅倍徑滾筒，每轉(zhuǎn)可出 4張對開報紙。每小時可印刷 16萬張以上對開報紙。現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)三幅寬倍徑滾筒的新聞機。近年來出現(xiàn)的雙幅小滾筒新聞用卷筒紙膠印機。由于滾筒的轉(zhuǎn)速提高，同樣每小時可印刷 16萬張以上對開報紙。并且更靈活，可以節(jié)省版材。商業(yè)用、書刊用卷筒紙膠印機，為了保證印刷質(zhì)量，過去大都采用單幅或半幅的中小型機器。由于技術(shù)的進步，印刷質(zhì)量控制的問題已經(jīng)完全解決，目前，商業(yè)和書刊用機都有向單幅及單幅以上發(fā)展的趨勢，目前已有 1.5幅、雙幅甚至三幅寬的機器。印刷速度也在不斷提高。小滾筒的卷筒紙膠印機轉(zhuǎn)速已經(jīng)達到每小時 10萬轉(zhuǎn)。在保證印刷質(zhì)量的情況下，追求高速度是卷筒紙膠印機發(fā)展的基本方向。二、向精密、自動化、智能化發(fā)展計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、光纖通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等最新的高新技術(shù)，都應(yīng)用在卷筒紙膠印機上。不僅完全解決了張力控制問題、套印問題、水墨控制問題，而且還配備色彩管理系統(tǒng)、CIP3 或 CIP4界面。為了滿足高速、高質(zhì)量的要求，機器的精度普遍提高，為了適應(yīng)印刷品批量減少的趨勢，提高自動化程度減少輔助時間是最主要的課題。因此，卷筒紙膠印機根據(jù)用戶需要，可以配備自動接紙系統(tǒng)、半自動或自動換版系統(tǒng)、機器故障自動診斷和顯示系統(tǒng)、遠程診斷和調(diào)整系統(tǒng)、全自3動的折頁機，甚至還可以直接配備印后的裝訂設(shè)備。為了保證印刷品的色調(diào)和減少調(diào)整色調(diào)時間，配備閉環(huán)色彩控制系統(tǒng)引人注目。該系統(tǒng)在印刷過程中，對印刷品上的彩色控制條不斷進行檢測，將檢測結(jié)果和標準密度值進行比較，并把兩者的差異變?yōu)樾拚I值反饋到墨控制系統(tǒng)，對墨鍵進行調(diào)整，使印刷品的色調(diào)值自動保持在標準值的范圍內(nèi)。有的新聞用卷筒紙膠印機完全實現(xiàn)了由紙庫取紙、上紙、機器自動換版、自動改變紙路、全部印刷自動控制到印后分揀、插頁、打包、打印客戶地址、自動輸送等全部自動化。由于自動化、智能化控制的提高和機器精度及穩(wěn)定性、可靠性的提高，大大減少了輔助時間和停機率，使卷筒紙膠印機更適應(yīng)印刷市場向短版、高質(zhì)量、短周期發(fā)展的需求。無軸傳動是上世紀 90年代的最新技術(shù)，因其比傳統(tǒng)的機械傳動可達到更高的同步運轉(zhuǎn)精度、潤滑部位減少有利于維護保養(yǎng)、不用的機組可簡單的停用等許多優(yōu)點，迅速在卷筒紙膠印機上得到應(yīng)用，隨著專用電機和控制系統(tǒng)的成本降低，以高速運轉(zhuǎn)條件下，保持印刷品質(zhì)量穩(wěn)定見長的無軸傳動，將成為標準配置。三、向標準化、模塊化發(fā)展將卷筒紙膠印機的主要結(jié)構(gòu)和組成部分，根據(jù)不同裁切尺寸要求，設(shè)計成標準化的模塊。一方面可以組織專業(yè)化生產(chǎn)，穩(wěn)定和提高質(zhì)量，更重要的是根據(jù)市場和用戶的要求，采用不同的排列組合，及時組合成不同形式的機器，滿足市場和用戶的要求。如有需求，還可以在用戶的機器上加裝色組，對機器進行改裝。也可以直接將部分標準模塊供應(yīng)市場。如各種自動接紙機、烘干箱、冷卻輥、加硅裝置、裁單張紙機、收頁機、張力變化反饋控制系統(tǒng)、無軸傳動控制系統(tǒng)等都可以在市場上直接采購。四、向多功能方向發(fā)展4向多功能方向發(fā)展，擴大卷筒紙膠印機的使用范圍和功能是另一個顯著特點。主要有：1．多機組與多紙路：用多機組、多紙路方式，一臺機器可以同時印刷多條紙帶，大大提高效率。2．直接平?。翰捎弥苯悠接》绞?，改變每個紙帶每面印刷色數(shù)，用較少的印刷機組印出多種顏色的印品。如用雙色機可以印刷單面四色和一面單色另一面三色印刷品。3．多功能的折頁機：可以是單三角板、雙三角板，可以單向出帖也可以雙向出帖。可以是常用的八開、十六開、三十二開雙聯(lián)的綜合折頁機，也可以是只有一種或兩種開本的折頁機。在紙帶進入折頁機前增加預(yù)折紙裝置，實現(xiàn)折特殊開本的書刊和不同折頁要求的產(chǎn)品樣本及宣傳品，甚至可以按用戶要求在宣傳品、樣本、信封上打孔、開窗等。4．在線配套裝置：在線配套收頁機、打捆機、訂書機構(gòu)和三面切書機、復(fù)卷裝置、模切壓痕、噴墨印刷、上光、加濕、加膠、打孔、打號等裝置等。在折縫處加膠可在折頁的同時將書帖粘好，緊接著在三面切書機上裁切好，可以直接上市。大大縮短出版周期。報紙印刷根據(jù)不同客戶要求和用途，還可以配備自動分揀、堆積、插頁、打包、打印客戶地址、發(fā)送等裝置。5．裁單張紙：采用裁單張紙機，將印好的紙帶裁成單張紙收好，若是宣傳畫或廣告則可直接使用，如需再折頁，可用單張紙折頁機或手工再去折成需要的開本，或供其他加工和特殊用途使用。6．可變尺寸印刷：長期以來，卷筒紙膠印機的印刷尺寸不能改變，由于無軸傳動的發(fā)展，印刷滾筒和水墨系統(tǒng)均可采用單獨的伺服電機驅(qū)動，因此，可以根據(jù)印刷尺寸要求在一定的范圍內(nèi)改變滾筒直徑（一般采用更換5不同的滾筒套筒），墨輥用偏心套適當調(diào)整其位置，即可以滿足印刷尺寸變化的要求。7．多功能組合機：多種印刷方式和印后功能的組合。各種印刷方式包括：膠印、柔印、凹印、線條凹印、絲印、數(shù)字印刷等。印后處理功能包括燙金、覆膜、模切、壓凸、折頁、裁切和烘干等多種功能。多功能輪轉(zhuǎn)印刷機能夠同時將上述功能集合于一條印刷生產(chǎn)線上，形成多功能生產(chǎn)能力，使產(chǎn)品一次完成，既可以提高生產(chǎn)效率，也有利于減少浪費，同時又達到最佳的印刷效果。在傳統(tǒng)卷筒紙膠印機上增加一個噴墨印刷系統(tǒng)，可以在多色印刷的同時進行個性化印刷或不同的文字印刷，比如印刷定購者的姓名、地址，或印刷不同語言文字的說明。也可以把噴墨印刷系統(tǒng)換成兩個印刷單元（位置可以根據(jù)需要確定），或兩個印版滾筒的機組（如 Y形機組），一個印刷機組（滾筒）正常印刷的同時，另一個機組（滾筒）更換印版（或在機制版），當?shù)谝粋€印刷機組（滾筒）印刷完成后，不用停機，只要把第一個印刷機組（滾筒）離壓，而另一個印刷機組（滾筒）合壓，即可順利地實現(xiàn)由一種文字轉(zhuǎn)換成另一種文字印刷，這樣可以實現(xiàn)長版活的印刷（不換印版）也可以實現(xiàn)短版活印刷（隨時換印版），大大提高了機器的靈活性和利用率，而且大大降低了停機換版的廢品率。1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20世紀人類社會最偉大的科技成果是計算機的發(fā)明與應(yīng)用，計算機及控制技術(shù)在機械制造設(shè)備中的應(yīng)用是世紀內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進步。滾筒紙印刷設(shè)備形成龐大的數(shù)控設(shè)備家族，每年全世界的產(chǎn)量有10～20 萬臺，產(chǎn)值上百億美元。 世界制造業(yè)在 20世紀末的十幾年中經(jīng)歷了幾次反復(fù)，曾一度幾乎快成為夕陽工業(yè)，所以美國人首先提出了要振興6現(xiàn)代制造業(yè)。90 年代的全世界數(shù)控機床制造業(yè)都經(jīng)過重大改組。如美國、德國等幾大制造商都經(jīng)過較大變動，從 90年代初開始已出現(xiàn)明顯的回升，在全世界制造業(yè)形成新的技術(shù)更新浪潮。如德國機床行業(yè)從 2000年至今已接受３個月以后的訂貨合同，生產(chǎn)任務(wù)飽滿。隨著我國的發(fā)展，國內(nèi)引進了許多世界上先進的滾筒紙印刷設(shè)備，使我國印刷業(yè)進入了高速發(fā)展階段，報業(yè)、商業(yè)印刷以及包裝印刷迅猛崛起印刷技術(shù)。以海德堡、曼羅蘭、高寶、小森、三菱、西研、德蘭特-格貝爾等為代表的公司都推出了采用新技術(shù)的書刊膠印機，其都具有印刷速度高、生產(chǎn)效率高、自動化程度高、印刷質(zhì)量好等特點第 2 章 滾筒組件要求與設(shè)計計算滾筒組件是印刷機的執(zhí)行件，它的功用是支承并帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，完成表面成形運動，同時還起傳遞運動和扭矩、承受切削力和驅(qū)動力等載荷的作用。由于滾筒組件的工作性能直接影響到印刷機的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此它是印刷機中的一個關(guān)鍵組件。滾筒和一般傳動軸的相同點是，兩者都傳遞運動、扭矩并承受傳動力，都要保證傳動件和支承的正常工件條件，但滾筒直接承受切削力，還要帶動工件或刀具，實現(xiàn)表面成形運動，因此對滾筒有較高的要求。2.1 滾筒的基本要求2.1.1 旋轉(zhuǎn)精度滾筒的旋轉(zhuǎn)精度是指滾筒在手動或低速、空載時，滾筒前端定位面的徑向跳動△r、端面跳動△a 和軸向竄動值△o。如圖 2-1所示：圖中實線表示理想的旋轉(zhuǎn)軸線，虛線表示實際的旋轉(zhuǎn)軸線。當滾筒以工作轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，滾筒回轉(zhuǎn)軸線在空間的漂移量即為運動精度。7滾筒組件的旋轉(zhuǎn)精度取決于部件中各主要件（如滾筒、軸承及支承座孔等）的制造精度和裝配、調(diào)整精度；運動精度還取決于滾筒的轉(zhuǎn)速、軸承的性能和潤滑以及滾筒部件的動態(tài)特性。各類通用印刷機滾筒部件的旋轉(zhuǎn)精度已在印刷機精度標準中作了規(guī)定，專用印刷機滾筒部件的旋轉(zhuǎn)精度則根據(jù)工件精度要求確定。 △ a△ o△ r圖 2-1 滾筒的旋轉(zhuǎn)誤差2.1.2 剛度滾筒組件的剛度 K是指其在承受外載荷時抵抗變形的能力，如圖 2-2所示，即 K=F/y（單位為 N/ m），剛度的倒數(shù) y/F稱為柔度。滾筒組件?的剛度，是滾筒、軸承和支承座的剛度的綜合反映，它直接影響滾筒組件的旋轉(zhuǎn)精度。顯然，滾筒組件的剛度越高，滾筒受力后的變形就越小，如若剛度不足，在加工精度方面，滾筒前端彈性變形直接影響著工件的精度；在傳動質(zhì)量方面，滾筒的彎曲變形將惡化傳動齒輪的嚙合狀況，并使軸承產(chǎn)生側(cè)邊壓力，從而使這些零件的磨損加劇，壽命縮短；在工件平穩(wěn)性方面，將使?jié)L筒在變化的切削力和傳動力等作用下，產(chǎn)生過大的受迫振動，并容易引起切削自激振動，降低了工件的平穩(wěn)性。8圖 2-2 滾筒組件靜剛度滾筒組件的剛度是綜合剛度，影響滾筒組件剛度的因素很多，主要有：滾筒的結(jié)構(gòu)尺寸、軸承的類型及其配置型式、軸承的間隙大小、傳動件的布置方式、滾筒組件的制造與裝配質(zhì)量等。2.1.3 抗振性滾筒組件的抗振性是指其抵抗受迫振動和自激振動而保持平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的能力。在切削過程中，滾筒組件不僅受靜載荷的作用，同時也受沖擊載荷和交變載荷的作用，使?jié)L筒產(chǎn)生振動。如果滾筒組件的抗振性差，工作時容易產(chǎn)生振動，從而影響工件的表面質(zhì)量，降低刀具的耐用度和滾筒軸承的壽命，還會產(chǎn)生噪聲影響工作環(huán)境。隨著印刷機向高精度、高效率方向發(fā)展，對抗振性要求越來越高。評價滾筒組件的抗振性，主要考慮其抵抗受迫振動和自激振動能力的大小。2.1.4 溫升和熱變形滾筒組件工作時因各種相對運動處的摩擦和攪油等而發(fā)熱，產(chǎn)生了溫升，溫升使?jié)L筒組件的形狀和位置發(fā)生畸變，稱為熱變形。熱變形應(yīng)以滾筒組件運轉(zhuǎn)一定時間后各部分位置的變化來度量。滾筒組件溫升和熱變形，使印刷機各部件間相對位置精度遭到破壞，9影響工件加工精度，高精度印刷機尤為嚴重；熱變形造成滾筒彎曲，使傳動齒輪和軸承的工作狀態(tài)變壞；熱變形還使?jié)L筒和軸承，軸承與支承座之間已調(diào)整好的間隙和配合發(fā)生變化，影響軸承正常工作，間隙過小將加速齒輪和軸承等零件的磨損，嚴重時甚至?xí)l(fā)生軸承抱軸現(xiàn)象。影響滾筒組件溫升、熱變形的主要因素有：軸承的類型和布置方式，軸承間隙及預(yù)緊力的大小，潤滑方式和散熱條件等。2.1.5 耐磨性滾筒組件的耐磨性是指長期保持其原始精度的能力，即精度的保持性。因此，滾筒組件各個滑動表面，包括滾筒端部定位面、錐孔，與滑動軸承配合的軸頸表面，移動式滾筒套筒外圓表面等，都必須具有很高的硬度，以保證其耐磨性。為了提高滾筒組件的耐磨性，應(yīng)該正確地選用滾筒和滑動軸承的材料及熱處理方法、潤滑方式，合理調(diào)整軸承間隙，良好的潤滑和可靠的密封。2.2 滾筒組件的布局滾筒組件的設(shè)計，必須保證滿足上述的基本要求，從而從全局出發(fā)，考慮滾筒組件的布局。印刷機滾筒有前、后兩個支承和前、中、后三個支承兩種，以前者較多見。兩支承滾筒軸承的配置型式，包括滾筒軸承的選型、組合以及布置，主要根據(jù)對所設(shè)計滾筒組件在轉(zhuǎn)速、承載能力、剛度以及精度等方面的要求，并考慮軸承的供應(yīng)、經(jīng)濟性等具體情況，加以確定。在選擇時，具體有以下要求：（1）適應(yīng)剛度和承載能力的要求滾筒軸承選型應(yīng)滿足所要求的剛度和承載能力。徑向載荷較大時，可10選用滾子軸承；較小時，可選用球軸承。雙列滾動軸承的徑向剛度和承載能力，比單列的大。同一支承中采用多個軸承的支承剛度和承載能力，比采用單個軸承大。一般來說，前支承的剛度，應(yīng)比后支承的大。因為前支承剛度對滾筒組件剛度的影響要比后支承的大。表 2-1所示為滾動軸承和滑動軸承的比較。表 2-1 滾動軸承和滑動軸承的比較滑動軸承基本要求 滾動軸承動壓軸承 靜壓軸承旋轉(zhuǎn)精度精度一般或較差?？稍跓o隙或預(yù)加載荷下工作。精度也可以很高，但制造困難單油楔軸承一般，多油楔軸承較高可以很高剛度僅與軸承型號有關(guān)，與轉(zhuǎn)速、載荷無關(guān)，預(yù)緊后可提高一些隨轉(zhuǎn)速和載荷升高而增大與節(jié)流形式有關(guān)，與載荷轉(zhuǎn)速無關(guān)承載能力一般為恒定值，高速時受材料疲勞強度限制隨轉(zhuǎn)速增加而增加，高速時受溫升限制與油腔相對壓差有關(guān)，不計動壓效應(yīng)時與速度無關(guān)抗振性能不好，阻尼系數(shù)D=0.029較好，阻尼系數(shù)D=0.055很好，阻尼系數(shù)D=0.411速度性能高速受疲勞強度和離心力限制，低中速性能較好中高速性能較好。低速時形不成油漠，無承載能力適應(yīng)于各種轉(zhuǎn)速摩擦功耗一般較小，潤滑調(diào)整不當時則較大f=0.002～0.008較小f=0.001~0.08本身功耗小，但有相當大的泵功耗f=0.0005～0.001噪聲 較大 無噪聲本身無噪聲，泵有噪聲壽命 受疲勞強度限制在不頻繁啟動時，壽命較長本身壽命無限，但供油系統(tǒng)的壽命有限（2）適應(yīng)轉(zhuǎn)速要求由于結(jié)構(gòu)和制造方面的原因，不同型號和規(guī)格的軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速是不同的。軸承的規(guī)格越大，精度等級越低，允許的最高轉(zhuǎn)速越低。在承受徑向載荷的軸承當中，圓柱滾子軸承的極限轉(zhuǎn)速，比圓錐滾子軸承的高。在承受軸向載荷的軸承當中，向心推力軸承的極限轉(zhuǎn)速最高；推力球軸承的次之；圓錐滾子軸承的最低，但承載能力與上述次序相反。因此，應(yīng)綜合考慮轉(zhuǎn)速和承載能力兩方面要求來選擇軸承型式。（3）適應(yīng)精度的要求起止推作用的軸承的布置有三種方式：前端定位—止推軸承集中布置在前支承；后端定位—集中布置在后支承；兩端定位—分別布置在前、后支承。采用前端定位時，滾筒受熱變形向后延伸，不影響軸向定位精度，但前支承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整軸承間隙較不便，前支承處發(fā)熱量較大；后端定位12的特點與前述的相反；兩端定位時，滾筒受熱伸長后，軸承軸向間隙的改變較大，若止推軸承布置在徑向軸承內(nèi)側(cè)，滾筒可能因熱膨脹而彎曲。（4）適應(yīng)結(jié)構(gòu)的要求當要求滾筒組件在性能上有較高的剛度和一定的承載能力，而在結(jié)構(gòu)上徑向尺寸要緊湊時，則可在一個支承（尤其是前支承）中配置兩個或兩個以上的軸承。對于軸間距很小的多滾筒印刷機，由于結(jié)構(gòu)限制，宜采用滾針軸承來承受徑向載荷，用推力球軸承來承受軸向載荷，并使兩軸承錯開排列。（5）適應(yīng)經(jīng)濟性要求確定滾筒軸承配置型式，除應(yīng)考慮滿足性能和結(jié)構(gòu)方面要求外，還應(yīng)作經(jīng)濟性分析，使經(jīng)濟效果好。在中速和大載荷情況下，采用圓錐滾子軸承要比采用向心軸承和推力軸承組合配置型式成本低，因為前者節(jié)省了兩個軸承，而且箱體工藝性較好。綜合考慮以上因素，本設(shè)計的滾筒采用前、后支承的兩支承滾筒，前支承采用雙列向心短圓柱滾子軸承和推力球軸承的組合，D 級精度；后支承采用圓柱滾子軸承，E 級精度。其中前支承的雙列圓柱滾子軸承，滾子直徑小，數(shù)量多（50—60 個），具有較高的剛度；兩列滾子交錯布置，減少了剛度的變化量；外圈無擋邊，加工方便；軸承內(nèi)孔為錐孔，錐度為1：12，軸向移動內(nèi)圈使之徑向變形，調(diào)整徑向間隙和預(yù)緊；黃銅實體保持架，利于軸承散熱。前支承的總體特點是：滾筒靜剛度好，回轉(zhuǎn)精度高，溫升小，徑向間隙可以調(diào)整，易保持滾筒精度，但由于前支承結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，前、后支承的溫升不同，熱變形較大，此外，裝配、調(diào)整比較麻煩。132.3 滾筒組件相關(guān)部件2.3.1 滾筒軸承的潤滑潤滑的作用是降低摩擦，減小溫升，并與密封裝置在一起，保護軸承不受外物的磨損和防止腐蝕。潤滑劑和潤滑方式?jīng)Q定于軸承的類型、速度和工作負荷。如果選擇得合適，可以降低軸承的工作溫度和延長使用期限。滾動軸承可以用潤滑油或潤滑脂來潤滑。試驗證明，在速度較低時，用潤滑脂比用潤滑油溫升低。所以，此次設(shè)計的滾筒支承均采用潤滑脂。同時，滾筒是裝在滾筒套筒內(nèi)的，為防止使用潤滑油時泄漏，也應(yīng)采用潤滑脂潤滑。2.3.2 滾筒組件的密封密封對滾筒組件的工作性能與潤滑影響也較大。印刷機滾筒密封不好，將使?jié)櫥瑒┩饬鳎斐衫速M，加速零件的磨損，還會嚴重地影響到工作環(huán)境及印刷機的外觀。（1）滾筒組件密封裝置的類型滾筒組件密封裝置的類型，主要有以下幾種：具有彈性元件的接觸式密封裝置；皮碗（油封）式密封裝置；具有金屬和石墨元件的接觸式密封裝置；擋油圈式和螺旋溝式密封裝置；圈形間隙式、油溝式和迷宮式密封裝置；立式滾筒的密封裝置等。（2）滾筒組件密封裝置的選擇選用密封裝置時，應(yīng)考慮到滾筒組件的下列具體工作條件：密封處滾筒頸的線速度；所用潤滑劑的種類及其物理化學(xué)性質(zhì)；滾筒組件的工作溫度；周圍介質(zhì)的情況；滾筒組件的結(jié)構(gòu)特點；密封裝置的主要用途等。14綜合考慮上述因素，滾筒前支承處選用迷宮式密封，徑向尺寸不超過0.3mm，中填潤滑脂，軸向尺寸不超過 1.5mm。查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第 87頁表 7-17，可得此次選用的迷宮式密封裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下圖 3-1所示：圖 3-1 迷宮式密封裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)2.4 軸肩擋圈前支承雙列向心短圓柱滾子軸承和推力球軸承之間所用的擋圈，可查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第 56頁表 5-1，可得此次選用的擋圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下圖 3-2所示：圖 3-2 軸肩擋圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)2.5 擋圈兩推力球之間用的擋圈為非標準件，徑向尺寸依滾筒套筒尺寸而定，軸向尺寸可初取為 6mm。2.6 圓螺母鎖緊靠滾筒后支承一邊的推力球軸承以及鎖緊兩推力球軸承內(nèi)的套筒，15分別采用兩個圓螺母，為了增加可靠性，再加一止動螺釘。圓螺母具體的參數(shù)可查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第 60頁表 5-6，結(jié)構(gòu)如下圖 3-3所示：圖 3-3 圓螺母（GB812-88）htdkD1mC×4503°2162.7 滾筒結(jié)構(gòu)的初步擬定滾筒的結(jié)構(gòu)主要決定于滾筒上所安裝的刀具、夾具、傳動件、軸承和密封裝置等的類型、數(shù)目、位置和安裝定位的方法，同時還要考慮滾筒加工和裝配的工藝性，一般在印刷機滾筒上裝有較多的零件，為了滿足剛度要求和能得到足夠的止推面以及便于裝配，常把滾筒設(shè)計成階梯軸，即軸徑從前軸頸起向后依次遞減。滾筒是空心的或者是實心的，主要取決于印刷機的類型。此次設(shè)計的滾筒，也設(shè)計成階梯形，同時，在滿足剛度要求的前提下，設(shè)計成空心軸，以便通過刀具拉桿。滾筒端部系指滾筒前端。它的形狀決定于印刷機的類型、安裝夾具或刀具的形式，并應(yīng)保證夾具或刀具安裝可靠、定位準確，裝卸方便和能傳遞一定的扭矩。2.8 滾筒的材料與熱處理滾筒材料主要根據(jù)剛度、載荷特點、耐磨性和熱處理變形大小等因素選擇。滾筒的剛度與材料的彈性模量 E值有關(guān)，鋼的 E值較大（2.1×10 N/cm 左右），所以，滾筒材料首先考慮用鋼料。鋼的彈性模72量 E的數(shù)值和鋼的種類和熱處理方式無關(guān)，即不論是普通鋼或合金鋼，其彈性模量 E基本相同。因此在選擇鋼料時應(yīng)首先選用價格便宜的中碳鋼（如 45鋼），只有在載荷特別重和有較大的沖擊時，或者精密印刷機滾筒需要減少熱處理后的變形時，或者軸向移動的滾筒需要保證其耐磨性時，才考慮選用合金鋼。當滾筒軸承采用滾動軸承時，軸頸可不淬硬，但為了提高接觸剛度，防止敲碰損傷軸頸的配合表面，不少 45鋼滾筒軸頸仍進行高頻淬火（HRC48～54）.有關(guān) 45鋼滾筒熱處理情況如下表 2.2所列：表 2-2 使用滾動軸承的 45鋼滾筒熱處理等參數(shù)17材 料 牌 號工 作 條 件使 用 機 床 常 用代 用熱 處 理硬 度輕中負載車、鉆、銑、滾筒 45 50調(diào)質(zhì)HB220～250輕中負載局部要求高硬度磨床的滾筒軸 45 50高頻淬火HRC52～58輕中負載PV≤40（N·m/cm ·s2）車、鉆、銑、磨床的滾筒45 50淬火回火高頻淬火HRC42～50HRC52～58此次設(shè)計的印刷機滾筒，考慮到滾筒材料的選擇原則，選用價格便宜的中碳鋼（45 鋼）。查表 2-2中，因工作中承受輕、中負荷，且要求局部高硬度，故熱處理采用高頻淬火，HRC52～58。2.9 滾筒的技術(shù)要求滾筒的精度直接影響到滾筒組件的旋轉(zhuǎn)精度。滾筒和軸承、齒輪等零件相連接處的表面幾何形狀誤差和表面粗糙度，關(guān)系到接觸剛度，零件接觸表面形狀愈準確、表面粗糙度愈低，則受力后的接觸變形愈小，亦即接觸剛度愈高。因此，對滾筒設(shè)計必須提出一定的技術(shù)要求。（1）軸頸 此次設(shè)計的滾筒，應(yīng)首先考慮軸頸。支承軸頸是滾筒的工作基面、工藝基面和測量基面。滾筒工作時，以軸頸作為工作基面進行旋轉(zhuǎn)運動；加工滾筒時，為了保證錐孔中心和軸頸中心同軸，一般都以軸頸作為工藝基面來最后精磨錐孔；在檢查滾筒精度時，以軸頸作為測量基面來檢查各部18分的同軸度和垂直度。采用滾動軸承時，軸頸的精度必須與軸承的精度相適應(yīng)。軸頸的表面粗糙度和硬度，將影響其與滾動軸承的配合質(zhì)量。對于普通精度級印刷機的滾筒，其支承軸頸的尺寸精度為 IT5，軸頸的幾何形狀允差（圓度、圓柱度等）通常應(yīng)小于直徑公差的 1/4～1/2。（2）內(nèi)錐孔 內(nèi)錐孔是安裝刀具或頂尖的定位基面。在檢驗印刷機精度時，它是代表滾筒中心線的基準，用來檢查滾筒與其他部件的相互位置精度，如滾筒與導(dǎo)軌的平行度等。由于刀具和頂尖要經(jīng)常裝拆，故內(nèi)錐孔必須耐磨。錐孔與軸承軸頸的同軸度，一般以錐孔端部及其相距 100～300 毫米處對軸頸的徑向跳動表示；其形狀誤差用標準檢驗錐著色檢查的接觸面積大小來檢驗，此乃綜合指標；還要求一定的表面粗糙度和硬度等。2.10 滾筒直徑的選擇滾筒直徑對滾筒組件剛度的影響很大，直徑越大，滾筒本身的變形和軸承變形引起的滾筒前端位移越小，即滾筒組件的剛度越高。但滾筒前端軸頸直徑 D1越大，與之相配的軸承等零件的尺寸越大，要達到相同的公差則制造越困難，重量也增加。同時，加大直徑還受到軸承所允許的極限轉(zhuǎn)速的限制，甚至為印刷機結(jié)構(gòu)所不允許。通常，滾筒前軸頸直徑 D1可根據(jù)傳遞功率，并參考現(xiàn)有同類印刷機的滾筒軸頸尺寸確定。查《金屬切削印刷機設(shè)計》第 506頁表 5-12中，幾種常見的通用印刷機鋼質(zhì)滾筒前軸頸的直徑 D1，可供參考，如下表 2-3所示：印刷機，查上表中對應(yīng)項，初取 D1= D2=30。表 2-3 滾筒前軸頸直徑 D1的選擇機床功率 （千瓦）機床1.47～2. 2.6～3. 3.7～5. 5.6～7. 7.4～11 11～14.195 6 5 3 7車床 60～80 70～90 70～105 95～130110～145140～165銑床 50～90 60～90 60～95 75～100 90～105100～115外圓磨床 —50～90 55～70 70～80 75～90 75～1002.11 滾筒軸承的選擇根據(jù)前述關(guān)于軸承的選擇原則，查《金屬手冊》第 375頁，選取前支承的22311 角接觸球軸承。20KOYO22311RHR軸承參數(shù)d(內(nèi)徑):55mm? OD(外徑):120mm? B(厚度):43mm? r(最小):2? Cr(額定動載荷):236kN? Cor(額定靜載荷):264kN? Grease(脂潤滑):3000rpm? Oil(油潤滑):4000rpm? b_type(類別):球面滾子軸承圖 2-6 軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸2.12 軸承的選型及校核滾動軸承的選擇包括軸承類型選擇、軸承精度等級選擇和軸承尺寸選擇。軸承類型選擇適當與否，直接影響軸承壽命以至機器的工作性能。選擇軸承類型時應(yīng)當分析比較各類軸承的特性，并參照同類機器中的軸承使用經(jīng)驗。 在選擇軸承類型時，首先要考慮載荷的大小、方向以及軸的轉(zhuǎn)速。一般說來，球軸承便宜，在載荷較小時，宜優(yōu)先選用。滾子軸承的承載能力21比球軸承大，而且能承受沖擊載荷，因此在重載荷或受有振動、沖擊載荷時，應(yīng)考慮選用滾子軸承。但要注意滾子軸承對角偏斜比較敏感。當主要承受徑向載荷時，應(yīng)選用向心軸承。當承受軸向載荷而轉(zhuǎn)速不高時，可選用推力軸承；如轉(zhuǎn)速較高，可選用角接觸球軸承。當同時承受徑向裁荷和軸向載荷時，若軸向載荷較小，可選用向心球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承；若軸向載荷較大，而轉(zhuǎn)速不高，可選用推力軸承和向心軸承的組合方式，分別承受軸向載荷和徑向載荷；當軸向載荷較大，且轉(zhuǎn)速較高時，則應(yīng)選用接觸角較大的角接觸軸承。各類軸承適用的轉(zhuǎn)速范圍是不相同的，在機械設(shè)計手冊中列出了各類軸承的極限轉(zhuǎn)速。一般應(yīng)使軸承在低于極限轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)。向心球軸承、角接觸球軸承和短圓柱痞子軸承的極限轉(zhuǎn)速較高。適用于較高轉(zhuǎn)速場合。推力軸承的極限轉(zhuǎn)速較低．只能用于較低轉(zhuǎn)速場合。其次，在選擇軸承類型時還需考慮安裝尺寸限制、裝拆要求，以及軸承的調(diào)心件能和風(fēng)度，一般球軸承外形尺寸較大，滾子軸承較小，滾針軸承的徑向尺寸最小而軸向尺寸較大，此外，不同系列的軸承，其外形尺寸也不相同。選擇軸承一般應(yīng)根據(jù)機械的類型、工作條件、可靠性要求及軸承的工作轉(zhuǎn)速 n，預(yù)先確定一個適當?shù)氖褂脡勖?Lb (用工作小時表示)，再進行額定動裁荷和額定靜載荷的計算。對于轉(zhuǎn)速較高的軸承(n10r／min),可按基本額定動載荷計算值選擇軸承，然后校核其額定靜載荷是否滿足要求。當軸承可靠性為 90％、軸承材料為常規(guī)材料并在常規(guī)條件下運轉(zhuǎn)時，取 500h作為額定壽命的基準，同時考慮溫度、振動、沖擊等變化，則軸承基本額定動載荷可按下式進行簡化計算。 rTndmhCPf??22C——基本額定動載荷計算值，N；P——當量動載荷，N；fh——壽命因數(shù)；1fn——速度因數(shù)；0.822fm——力矩載荷因數(shù)，力矩載荷較小時取 1.5，較大時取 2；fd——沖擊載荷因數(shù)；1.5fT——溫度因數(shù)；1CT——軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動載荷，N；查文獻[3]中的表 6-2-8至 6-2-12，得，fh=1； fn=0.822； fm=1.5； fd=1.5； fT=1。在本裝置中，可以假設(shè)軸承只承受徑向載荷，則當量動載荷為：P=XFr+YFa查文獻[3]的表 6-2-18，得，X=1，Y=0；所以，P=F r=1128N。由以上可得： NPfCTndmh 6.3087128.05???本裝置中的軸承承受的載荷多為徑向載荷，所以選取深溝球軸承，查文獻[6]的附表 6-1，并考慮軸的外徑，選取軸承 6305-RZ，其具體參數(shù)為：內(nèi)徑 d=25mm，外徑 D=62mm，基本額定載荷 ，基本額定靜載荷k2.?rC，極限速度為 10000r/min，質(zhì)量為 0.219kg。kN5.10?rC然后校核該軸承的額定靜載荷。額定靜載荷的計算公式為： rCPS00?式中：——基本額定靜載荷計算值，N; 023——當量靜載荷，N；0P——安全因數(shù)S——軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定靜載荷，N。rC0查文獻[3]的表 6-2-14知，對于深溝球軸承，其當量靜載荷等于徑向載荷。查文獻[3]的表 6-2-14知，安全系數(shù) 2.10?S則軸承的基本額定靜載荷為： kNCPSCr.6.13528. 00 ????由上式可知，選取的軸承符合要求。2.13 滾筒前端懸伸量滾筒前端懸伸量 a指的是滾筒前支承支反力的作用點到滾筒前端受力作用點之間的距離，它對滾筒組件剛度的影響較大。懸伸量越小，滾筒組件剛度越好。滾筒前端懸伸量 a取決于滾筒端部的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸，一般應(yīng)按標準選取，有時為了提高滾筒剛度或定心精度，也可不按標準取。另外，滾筒前端懸伸量 a還與前支承中軸承的類型及組合型式、工件或夾具的夾緊方式以及前支承的潤滑與密封裝置的結(jié)構(gòu)尺寸等有關(guān)。因此，在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下，應(yīng)盡可能減小懸伸量 a，以利于提高滾筒組件的剛度。初算時，可查《金屬切削印刷機設(shè)計》第 158頁，如下表 2-4所示：表 2-4 滾筒的懸伸量與直徑之比類型 機 床 和 主 軸 的 類 型 a/ D1Ⅰ 通用和精密車床，自動車床和短滾筒端銑床，用滾動軸承支 0.6～1.524承，適用于高精度和普通精度要求Ⅱ中等長度和較長滾筒端的車床和銑床，懸伸量不太長（不是細長）的精密鏜床和內(nèi)圓磨，用滾動和滑動軸承支承，適用于絕大部分普通生產(chǎn)的要求1.25～2.5Ⅲ孔加工印刷機，專用加工細長深孔的印刷機，由加工技術(shù)決定需要有長的懸伸刀桿或滾筒可移動，由于切削較重而不適用于有高精度要求的印刷機2.5根據(jù)上表所列，所設(shè)計的印刷機屬于Ⅱ型，所以取 a/ D1為1.25～2.5，即：a=（1.25～2.5）D 1=（1.25～2.5）×30=37.5～75初取 a=45。2.14 滾筒支承跨距滾筒支承跨距 L是指滾筒前、后支承支承反力作用點之間的距離。合理確定滾筒支承跨距，可提高滾筒部件的靜剛度?？梢宰C明，支承跨距越小，滾筒自身的剛度越大，彎曲變形越小，但支承的變形引起的滾筒前端的位移量將增大；支承跨距大，支承的變形引起的滾筒前端的位移量較小，但滾筒本身的彎曲變形將增大。可見，支承跨距過大或過小都會降低滾筒部件的剛度。有關(guān)資料對合理跨距選擇的推薦值可作參考：（1） L =（4～5）D 1合 理（2） L =（3～5）a，用于懸伸長度較小時；合 理（3） L =（1～2）a，用于懸伸長度較大時。合 理根據(jù)此次設(shè)計的印刷機剛性滾筒的懸伸量較大，取 L ≤2.5a 為宜。合 理即此次設(shè)計的滾筒兩支承的合理跨距