印刷机机械特性与印刷特性的耦合关系研究

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1、印刷机机械特性与印刷特性的耦合关系研究第一章绪论1.1选题背景国内各印刷机生产商为了进一步缩小与国外著名生产商的先进印刷产品的差距，每年也在加大科研的投入，尤其是针对提高印刷机的科技含量的同时，进一步确保产品的稳定性和可靠性，印刷机只有给客户最大化地创造价值，并最大限度减少成本支出才能在激烈的竞争市场中立足长盛不衰。印刷机的动态特性是决定印刷质量的关键因素。印刷机动态特性是指印刷机在高速运行时，系统输入量、系统传递特性以及系统输出之间的关系，分为机械特性和印刷特性。印刷机机械特性主要是关于机械本

2、质特征性质，对动态特性充当着主要的影响作用的角色，包括运动精度、动态载荷、振动响应以及噪声响应等量；印刷特性主要是衡量印刷品品质的参数，比如印刷品密度、套印精度、实地密度、网点扩大率等被测量。机械特性对印刷特性存在直接影响的作用，也是决定印刷特性关键因素，如前规稳定性影响输纸精密度，滚筒振动影响压力均匀性。因此，通过研究印刷机的动态特性，分析机械特性与印刷特性之间的相互关系，从根本上了解印刷机的稳定性及可靠性的本质就显得尤为重要，并且对于提高印刷机整体性能具有指导意义。本课题选择典型印刷单元的驱

3、动、传动、执行机构及传动链为研究对象，理论与试验相结合进行振动机理研究，结合印刷机运行过程中的振动信息，进行故障诊断分析。根据弹性动力学知识研究分析了前规机构的振动机理，通过实验验证，分析其与输纸准确度和精密度的关系；根据齿轮啮合理论分析了印刷机齿轮传动系统的激励特性，数值模拟内部激励对压印滚筒振动的影响，通过实验测试验证，结合印品检测数据分析其与压印均匀性和稳定性的关系。研究结果主要分析了机械特性与印刷特性之间的耦合关系，对于提高印刷机的运动稳定性及可靠性并保证印刷质量提供了一种参考方法，具有

4、现实意义。.1.2国内外研究现状机械特性即物理特性，是一个机械系统的内在本质特性，在印刷机上主要是指运动精度、动态载荷、振动及噪声等被测量，最直观的体现形式是印刷机的稳定性和可靠性。稳定性指一个系统在一个平衡的状态，如果受到微小扰动的影响，其运动过程仍能回到原来的平衡状态，即认为这个系统是稳定的，否则为不稳定。在实际的工程中常需要判定一个系统的稳定性。目前已有很多基于系统的数学模型的定理来判断系统是否稳定，根据数学模型进行计算，就可以判断系统的稳定与否。这些数学定理主要有：劳斯判据（LoutsC

5、riterition）、赫尔维茨判据、李雅普诺夫（Lyapunov）三个定理[1~2]。这些判别系统稳定的方法分别基于不同的数学模型，前两者通过计算系统的特征值，如果大于零则稳定，反之不稳定，而后者主要是通过计算系统能量，观察其是否衰减来判定。机构的运动精度即运动时的每一个动作的准确性，运动精度与可靠性相关。可靠性即机构正常工作的能力，是衡量机械性能质量的一个指标。所有机械都会出现可靠性的问题。同样，印刷机也存在运动精度可靠性问题，例如下图1.1是某印刷机递纸牙轴连杆的振动加速度时域图，从图中可

6、以看到，递纸牙轴两次摆动周期的振动最大幅值有微小差异，如果这种差异到达一定程度后，就会引起机构运动偏离理论轨迹，降低机构的可靠性。.第二章前规机构运动学分析2.1前规机构运动规律前规机构运动轨迹为摆动运动，其主要特点是在定们时前规的挡纸板与输纸台的平面相互垂直，如图2.1所示即为定位时的位置。当定位完成后，递纸机构上摆接住纸张，此时前规开始下摆让纸，递纸牙拖动纸张向前，直到把纸张传递给递纸滚筒，完成纸张传递，这个时间内前规停留在最远端，直到纸张交接完成，迅速回摆到输纸台上定位下一张纸张，如此循环

7、。.2.2前规机构运动分析某型胶印机前规机构简图如图2.3所示，为定心下摆式前规。摆杆2在凸轮1的驱动下，带动一套四连杆机构O1BCD运动，使前规6绕D点做定心往复摆动，实现前规上摆定位、下摆让纸功能。此机构运动分析简图如图2.4所示。为了降低印刷机故障所造成的损失，目前已有很多学者和研究机构对印刷机故障诊断技术的振动主动控制技术进行了相关的研究。一些较新的信号处理方法，如小波分析、atlab软件编程设计高通滤波器消除信号中的趋势项，并进行积分得到前规振动的速度和位移信号，分析得到前规机构的运动

8、循环图。2.建立前规机构的多自由度动力学模型，根据弹性动力学的集中质量法和等效替代原则，将其转化为单自由度模型，建立其振动微分方程。将前规机构振动分为主振阶段和余振阶段，而余振阶段是影响前规机构稳定性的关键因素，通过Matlab软件仿真不同印刷速度下的主振和余振。根据实验测试得到的前规振动信号，分析其主振和余振，并与理论计算对比验证。实验检测印刷机的输纸准确度和输纸精密度，分析得出前规残余振动与输纸精密度的关系。..........