[发明专利]零速接纸机储纸辊及其静动态分析方法

说明书

技术领域

本发明属于轻工机械中印刷机械领域，特别是一种储纸辊及其静动态分析方法。

背景技术

零速接纸机是轮转印刷机的主要配套设备，其最大特点是在印刷机不停机的情况下能够自动交换卷筒纸，向印刷机不断地输送纸张，从而最大限度地发挥了印刷机的印刷效率。零速接纸机在工作的时候回转件的旋转件的旋转运动是主要运动，旋转件主要有导纸辊、张力检测辊、浮动辊、储纸辊等。这些辊类部件的特性直接影响到纸带的运动和产品质量的好坏。

在此之前一些学者对多种滚筒进行了各类分析。如2010，18（06）期的《北京印刷学院学报》第38—40页中，作者为“高占习，武吉梅，陈艳丽，钱银超”的《基于有限元方法的滚筒结构分析及设计》一文中对带有纵横加强筋板的单张纸胶印机印刷滚筒挠度进行理论分析，采用经验公式算得滚筒最大挠度；并建立其有限元模型，分析静动态特性，并通过增加筋板厚度和壁厚进行改进设计。但是其在理论挠度计算时，并没有针对滚筒变截面的结构特点而进行，因此不够准确。

如2006年西安理工大学的作者为杨新艳的《胶印机压印滚筒的有限元分析》一文中以有限元法理论和结构有限元动力分析为基础，利用ANSYS软件对胶印机压印滚筒结构进行有限元数值模拟分析，基于此从筋板宽度和壁厚两个方面进行结构优化。但是在有限元计算中，将结构简化，看作是等截面梁进行计算，在接纸机中纸带传动辊的数量比较多，辊系的加工精度、辊轴之间的平行度等都会影响滚筒的振动特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种性能好的零速接纸机储纸辊以及其静动态分析方法。

本发明的技术方案如下：一种零速自动接纸机储纸辊，包括浮动辊与固定辊，其特征是：所述浮动辊在工作过程中可以根据需要向固定辊移动或者远离固定辊，所述固定辊与浮动辊这两种类型的辊径不相同，辊均采用中空设计，辊壁厚度为3——8mm。

所述辊壁厚度最优值为6mm。

 一种零速接纸机储纸辊静态分析方法，包括：

纸张在各辊子间传送时的受力过程可等效为带传动的受力过程，各辊转动前，纸张受力为简单的预紧力F0，任何一纸张截面上仅受相同的预紧力F0，辊子运转后，紧边拉力为F1，松边拉力为F₂=F₁-F，F为传动有效圆周力；

纸张最大控制张力为8—60KG/全幅宽，为对辊子的弯曲变形进行安全校核，此处取辊子两边力均为60kg即600N，当传动过程中纸张对辊子的包角为180°时，纸张对辊的压力最大即1200N。故以下对两种辊子的校核中均采用1200N压力，下面采用有限差分法计算挠度；将辊筒左右两侧轴部分分别两等分，中间辊筒部分7等分，同时算出中点最大挠度，已知边界条件为                                                ；；；与所承受的载荷均对称于支撑中点的截面，可知；；；；；，因此以将问题简化为求挠度未知量的线性方程[3],根据弯曲梁弯矩与挠度曲线的关系得,即

 根据材料力学中的有限差分方程： 

（1）

由（1）式列出各个差分方程，综合得到以下矩阵方程：

（2）

然后根据材料力学力矩平衡得出 的表达式；

再求出截面惯性矩：；2点至6点，截面无变化，；将所有已知数据代入矩阵方程，得（单位um）：

 

其中负号表示变形方向向下，

再取一系列壁厚值按照上述方法计算得到结果见表2，

采用有限元法计算挠度，

用Solid works软件建立滚筒模型，两端加载圆柱约束，其中一端周向自由，

在辊筒面上加载5700Pa的均布面载荷，并保持L不变，辊筒外径不变，L1不变，取一系列壁厚值计算最大挠度，结果见表2。

一种零速接纸机储纸辊动态分析方法，包括： 

将第①③段等效为一中点处截面直径的圆柱体，其惯性矩计算见3.1部分；将辊筒模型从联结处切开（惯性矩发生变化的截面）分割为①②③三个子结构，①③段几何、材料属性相同，设其等效为弹性模量为E1，密度为ρ1，长度为L1，单位长度质量为m1的等截面梁；③等效为弹性模量为E2，密度为ρ2，长度为L2，单位长度质量为m2的等截面梁；