包装印刷中铝合金导向辊的选用及有关要求

时间:2008-02-22 16:39:04来源:科印传媒《印刷技术》作者:黄颖为、王阿妮

  铝合金导向辊作为卷筒式料膜走料的主要部件,因其具有重量轻、传动平稳、安装简单、美观大方、耐腐蚀等优点被广泛应用于包装印刷工业、造纸工业、胶片薄膜工业、纺织工业、橡胶工业的纸张、薄膜、胶片、布匹、皮革、丝线等材料的传输,市场需求量很大。本文主要就铝合金导向辊在包装印刷行业中的选用、加工、安装,以及保养等过程中应注意的问题进行讨论。

  铝合金导向辊的选用
  1.安装方式的选用
  铝合金导向辊的基本结构如图1所示:辊筒体是传料的直接工作部位,是导向辊的关键部分;铝堵头直接和辊筒内壁连接,是导向辊支撑的过渡部分;轴头是导向辊的支撑部分,通过轴承等传动件与其他部件相连。
  包装印刷行业铝合金导向辊,按安装方式分为无轴型导向辊和有轴型导向辊两类。无轴型导向辊如图1中的(a)所示,辊筒两端没有伸出轴,在铝堵头处安装轴承、半轴,并与墙板连接;有轴型导向辊如图1中的(b)所示,辊筒两端都有伸出的轴与辊筒体连接,通过伸出轴与墙板上的轴承连接(若与齿轮连接可起牵引作用,作为张力控制的一部分)。

图1 铝合金导向辊的结构图

  有轴型导向辊较无轴型导向辊在结构上增加了伸出轴的部分,从而增加了材料成本;另外在相同幅宽的情况下,长度较无轴型导向辊长,加工工艺也相对复杂,所以其成本较无轴型导向辊高。但从用途来讲,有轴型导向辊除了具有传输料膜的基本作用外,其结构也决定了可与墙板、轴承、齿轮等配合及与动力系统的连接,保证良好的传递扭矩,同时保证了机组之间高精度同步,所以基本上包装印刷设备的每个机组都要安装一根有轴型铝合金导向辊。

  2.材料的选用
  在包装印刷行业中,铝合金导向辊受力较小,所以材料可选择质轻、易加工的铝材。辊筒体直接受料膜拉力,同时为了防止因辊筒自重发生弯曲变形,一般选用相对强度较高的铝合金LY6005管料,在其管壁处加均布的6~8个半径为4~5mm的圆弧作为加强筋,其截面形状如图2所示。堵头选用LY12与辊筒体焊接。有轴型导向辊伸出部分的轴头选45#调质钢,配合方式为与铝堵头浇铸,再整体与筒体焊接。其他铝合金型材截面尺寸见表一。

左为图2               右为图3

  3.直径大小的选用
  铝合金导向辊按辊筒外径分有Φ80、Φ90、Φ100、Φ120、Φ150等规格,具体选择哪种规格,与印刷张力、料膜包角等因素有关,即由导向辊受力状况决定。导向辊受料膜拉力如图3所示。在相同的拉力T的作用下,导向辊外径D不同,其拉力与辊筒之间的包角θ也不同,则辊筒所受的径向均部载荷q也不同。
  径向均布载荷q的公式为
  q=2Tcosθ
  显然,在张力T不变的情况下,q与包角θ的余弦成正比,θ越大,q越小;反之θ越小,q越大。
  因为铝质软、易变形,且导向辊属细长轴,辊筒体为管材,在外力作用下很容易发生变形而影响印刷品质量,所以在选取导向辊直径时要综合考虑印刷材料、印刷速度等因素。若仅考虑成本而选取小直径的筒体,则包角θ很小,在料膜拉力T的作用下会对导向辊产生很大的累积载荷。
  以凹版印刷为例,选取承印物为塑料薄膜,幅宽1.5m,速度180~200m/min,印刷张力T为15N左右,取外径为Φ90,包角θ=30°,用挠度 y表示导向辊变形量的大小。其计算过程如下。
  幅宽:L=1.5m
  均布载荷:q=2Tcosθ=260N/m
  铝的弹性模量:E=70GPa
  这样的挠度弯曲会导致料膜受力不均,套印不准,已不符合凹版印刷的要求。若θ减小,则引起挠度增大,对印刷质量影响更大,所以θ不可太小。在相同的情况下,纸张张力一般为塑料薄膜的1.5倍,对导向辊的负荷要相对大些,更易引起变形。由此可见,选取导向辊直径时要综合考虑强度,减少导向辊弯曲变形。

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