基于正交试验的新型印刷滚筒结构优化

目的为了优化变刚度印刷滚筒结构,有效提升其抗轴向挠曲变形能力,改善印刷压力分布不均匀的状况。方法根据轴承径向载荷分布理论,建立变刚度印刷滚筒的等效支撑模型,利用有限元分析变刚度印刷滚筒轴向挠曲的变形情况,选出对其挠曲变形影响较大的因素,通过正交试验法建立变刚度印刷滚筒结构分布及结构尺寸的试验组,采用极差分析法,以变刚度印刷滚筒最大挠曲变形量为评判指标,分析各因素对轴向挠曲变形的影响主次程度及影响规律,得出较优的结构分布和结构尺寸。结果筒体壁厚、加强筋数量对变刚度印刷滚筒最大挠曲变形的影响程度较大,加强筋厚和芯轴直径的影响程度次之;优化后,变刚度印刷滚筒中部挠曲变形得到了改善,轴向最大挠曲变形量降低10.2%。结论合理改进变刚度印刷滚筒结构可减小其轴向挠曲变形,有效地提升了印品质量。     

新型印刷滚筒结构设计与挠曲变形分析

目的 提出一种印刷滚筒的新型结构设计方法,并对其进行挠曲变形分析。方法 从印刷滚筒结构设计层面出发,研究常规印刷滚筒挠曲变形规律,提出变刚度印刷滚筒结构设计方法,对比分析常规印刷滚筒与变刚度印刷滚筒的挠曲变形和质量变化。结果 1.85 m和1.05 m的常规印刷滚筒最大挠曲变形值分别为0.052 mm和0.0181 mm,考虑重力之后的挠曲变形增幅分别为49.4%和52.5%,1.85 m和1.05 m的变刚度印刷滚筒相比常规印刷滚筒挠曲变形降幅分别为23%和21%,质量降幅为16.3%和9.9%。结论 变刚度印刷滚筒避免了常规印刷滚筒铸造缺陷对印刷性能的限制,在明显降低挠曲变形的同时,滚筒质量也能得到较好的控制。     

新型圆柱滚子轴承动态特性分析

为研究具有特殊结构形式的弹性复合圆柱滚子轴承的动态特性,针对该轴承组件间非线性接触的特点,在ABAQUS/Explicit中建立40%,50%及65%填充度的弹性复合圆柱滚子轴承的动力学有限元模型,基于显式动力学理论对其进行动力学仿真分析,对比分析了在特定工况下实心圆柱滚子轴承和不同填充度的弹性复合圆柱滚子轴承组件的动态等效应力变化特点及振动特性,并通过振动位移试验验证了仿真结果的可靠性。结果表明:弹性复合圆柱滚子轴承具有降低组件动态等效应力的特征;40%和50%填充度的弹性复合圆柱滚子轴承较实心圆柱滚子轴承的振幅小。分析结果可为弹性复合圆柱滚子轴承的工程应用提供理论参考。     

变刚度印刷滚筒的空挡冲击动态特性研究

针对滚筒从印刷工作面转至空挡面时产生空挡冲击载荷而引起结构 振动的问题,分析了变刚度印刷滚筒空挡冲击的动态特性。先介绍变刚度印 刷滚筒结构的设计理念及其静态挠曲变形情况,再采用有限元方法对普通印 刷滚筒和变刚度印刷滚筒的模态特性、临界转速和空档冲击动态响应进行了 研究。结果表明：变刚度印刷滚筒保持轻量化的同时,其静态挠曲变形相较 于普通印刷滚筒有较大幅度下降,且在自由振动特性、响应位移振幅、振动 平衡位置和振动衰减速度方面更具优势,比普通印刷滚筒的结构更为稳定。     

弹性支承下的高速圆柱滚子轴承振动特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了弹性支承下高速圆柱滚子轴承动力学微分方程组,采用预估-校正Gear stiff(GSTIFF)变步长积分算法对其进行求解,研究了弹性支承件的结构参数和轴承工况参数对圆柱滚子轴承径向振动的影响。结果表明:弹性支承件的沟槽数、梁厚及过渡角对轴承径向振动的影响较为显著,而沟槽间隙对圆柱滚子轴承径向振动的影响较小,合理的选择弹性支承件的结构参数可有效的降低高速圆柱滚子轴承的径向振动;在一定的载荷和转速范围内,弹性支承件可有效降低轴承的径向振动,选用沟槽数较少的弹性支承件可实现在较大转速和载荷范围内降低圆柱轴承振动的目的。     

印刷包装设备常用深沟球轴承参数对性能的影响

目的为轴承设计和公差选用提供理论依据与指导,有效解决轴承精密公差的选用问题。方法以高速糊盒机中6300型号的深沟球轴承为具体分析实例,建立深沟球轴承的数学模型,分析轴承参数微量变化带来的影响及其变化规律,并通过软件进行仿真分析与验证。结果深沟球轴承的疲劳寿命、刚度与滚子数量、直径及其内外圈曲率半径有着密切联系,其中轴承疲劳寿命对滚子数量和滚子直径变化表现敏感,寿命的增加量达到77.78%,轴承径向刚度对轴承滚子数量的变化很敏感,刚度的增加量为23.08%,而轴承轴向刚度对滚子直径和套圈曲率半径的变化较为明显,刚度的增加量分别为38.29%和15.1%。结论在一定范围内应尽量选取和设计滚子数量较多、直径较大、内外圈曲率半径较小的深沟球轴承,使其疲劳寿命与刚度性能达到最优。     

胶印机印刷压力分布规律的理论及实验研究

为了确定胶印机印刷压力定量分布,应用ABAQUS有限元软件的CAE功能模拟真实的印刷条件,建立压印滚筒和橡皮滚筒之间相互挤压的模型,对平版印刷压力分布和滚筒挠曲变形进行计算。同时应用富士FPD9210压力测试系统在胶印机上进行压力分布测试。两种验证方法结果均表明:压印滚筒轴向压力分布类似于M形,依此可以更好地调节实际印刷压力和油墨的分布。     

高速主轴滚子轴承的动特性分析

针对高速主轴滚子轴承工况特点建立油气润滑下的滚子轴承拟静力学模型,通过具体算例分析了转速、载荷等工况条件以及轴承游隙和空心滚子等因素对滚子轴承的动态性能的影响,并在此基础上结合Lundberg寿命理论计算相关参数对滚子轴承疲劳寿命的影响。结果表明:高速轻载工况下轴承打滑比较严重,通过施加适量的预载荷或者使用空心滚子可以减小轴承的打滑,然而过大的预载荷会导致轴承疲劳寿命迅速降低;高速下空心滚子可以减轻滚子轴承打滑程度并提高轴承疲劳寿命。     

考虑刚性转子非线性振动的圆柱滚子轴承动态特性研究

圆柱滚子轴承支承的转子系统由于赫兹接触力会使系统产生复杂的非线性振动,考虑圆柱滚子轴承的四个自由度推导了非线性轴承力,在此基础上建立了滚子轴承-刚性转子系统的四自由度非线性振动方程,使用Newmark-β法和Newton-Laphson法求解方程。给出了考虑刚性转子非线性振动计算滚子轴承动态特性的方法,分析了非线性振动对滚子轴承动态性能的影响,在滚子轴承转子实验台上测试了轴承的动态性能。结果表明,在转子系统的非周期振动范围,滚子轴承的保持架打滑率、刚度等动态特性会出现较大的变化,可能会引起轴承失效。考虑转子系统非线性振动,使得滚子轴承动态特性的预测结果准确度有较大提高。     

推进轴系橡胶艉轴承刚度等效研究

研究推进轴系橡胶艉轴承刚度等效方法,给出重力作用下的轴系艉轴承的等效支承位置及刚度。建立转轴-轴承非线性接触有限元模型,获得轴承表面压力和位移分布,然后采用单点、多点支承模型进行刚度等效。结果表明,单点支承等效可以较为准确地描述转轴位移,但转角不够准确;5点支承等效较单点支承等效具有更高的精度,可以较为准确地描述轴系变形,而且动刚度等效也能较准确地描述频响特性(微幅振动条件下),尤其对于低频区域(小于60 Hz),与转轴-轴承接触模型的计算结果几乎一致。     

锂电池极片辊压工艺变形分析

目的 减小锂离子电池正负极片厚度的不一致性。方法 以锂离子电池正负极片辊压工艺为研究对象,通过理论分析的方法,针对不同压力、不同截面的压辊在工艺变形过程中的挠曲变形和弹性变形进行探讨,并分析不同变形对极片厚度不一致性的影响。同时,对在企业中广泛应用的热压工艺进行分析。结果 正负极片在不同压力下均会发生挠曲变形和弹性变形,前者增加了厚度不一致性,随着压力的增加,挠曲变形程度增大;在辊压工艺中,尽量将极片中心线和压辊中心线对齐,两者有偏移会增加挠曲变形,从而增加极片厚度的不一致性,两者偏移距离越大,挠曲变形也随着增加;此外,压辊直径、压辊弹性模量,以及极片宽度等因素也会影响挠曲变形。结论 辊压工艺中,可以从压辊角度进一步提高极片厚度的均匀性。     

胶印机滚筒结构的拓扑及尺寸优化设计

胶印机滚筒在印刷压力作用下的挠曲变形是影响印品质量的重要原因。以PZ1740胶印机橡皮滚筒为研究对象,提出了一种基于拓扑优化和尺寸优化的橡皮滚筒结构设计方法。建立了滚筒结构的二维拓扑模型,以应变能最小为目标,体积分数作为约束,得到滚筒结构的拓扑分布;在拓扑构型基础上,建立了滚筒结构的参数化模型,以挠曲变形最小为目标,结构质量作为约束条件进行尺寸优化,得到了滚筒具体的结构。优化分析结果表明,优化后的滚筒结构在质量约束的条件下有效地减小了挠曲变形,提出的方法在胶印机滚筒结构优化设计中可行且有效。     

载荷和橡胶硬度对凹版印刷系统印刷力轴向分布的影响分析

在有限元分析软件ABAQUS环境下,通过对凹版印刷系统的静态接触分析,得出了印刷力沿着辊筒轴向的分布情况,并进一步对比分析了不同种组合工况下印刷力的分布情况,得出了同一辊筒结构中外载荷大小和橡胶硬度对印刷力分布的影响规律。研究结果表明,外载荷越小,橡胶硬度越低,印刷力沿着轴向的分布就越均匀。     

Numerical prediction of optimum hollowness and material of hollow rollers under combined loading

Fatigue life investigations have been made for cylindrical hollow rollers in pure rolling contact. In addition to normal loading, the rollers have been subjected to tangential loading of 1/3rd the normal load value. Sufficient coefficient of friction has been used to ensure no slipping occurs. Two main models were built with different hollowness percentages to investigate the hollowness percentage that gives the longest fatigue life. The first model consists of two cylindrical rollers of same size, while the second model consists of two rollers of different sizes. Two cases have been studied, when both rollers are hollow and when only one roller is hollow. The stress distribution in the roller body and the resulting deformation has been investigated using the finite element package, ABAQUS. Then the Ioannides–Harris (IH) theory was used to predict the fatigue life of the hollow rollers in pure rolling contact. Investigations have been made for five different materials, CVD 52100, Carburized steel, VIMVAR M50, M50NiL and Induction-hardened steel. It has been found that the optimum hollowness percentage with the longest fatigue life ranges is around 50%. Many factors affect the optimum hollowness percentage, like the kind of the material used for the cylindrical roller, whether the rollers in contact are of the same size or different size and whether the hollow roller is in contact with another hollow roller or in contact with solid roller.     

印刷速度对油墨转移的影响

良好印刷的过程是油墨精确定量转移的过程.油墨在从墨斗→墨斗辊→墨辊→印版→橡皮布→承印物表面的转移过程中,油墨适性、水墨平衡、印版、橡皮布的性能及纸张、印刷压力等因素都会影响油墨的传递.本文研究了单色胶印机印刷速度对油墨转移的影响,为取得稳定的油墨转移,应将供墨量、印刷速度及印刷机输墨性能参数三者有机结合起来.     

新型微纳测头刚度模型及变刚度特性分析

微纳测头是精密测量机的关键部件,其刚度特性直接影响坐标测量机的整体性能。基于压杆失稳原理,构造一种具有变刚度特性的新型微纳测头。利用压电装置驱动柔性机构变形以改变柔性支撑梁的轴向受力和横向刚度,从而改变约束支撑机构的整体刚度。综合考虑测头的刚度特性、结构稳定性和解耦性等因素,构造出基于十字交叉型悬臂梁支撑的变刚度微纳测头。利用最小势能原理构建微纳测头约束支撑机构的刚度模型,基于模型获得所需压电驱动力大小。通过有限元仿真得到测头刚度随压电驱动力变化的曲线。对比刚度理论计算值与仿真值,分别得到微纳测头约束支撑机构的轴向刚度及横向刚度的平均相对误差。仿真结果表明,建立的刚度理论模型具有较高的准确性。研究结果为该新型微纳测头的变刚度控制奠定了理论基础。