八开双色小胶印机的输纸部分装置

八开双色小胶印机输纸部分装置的设计

图1双色小胶印机

原始数据：

1．纸张幅面为最大：340mm×450mm；最小：90mm×130mm。2．纸张厚度为0.04～0.30mm。3．印刷速度为3000～10000r/min。设计要求：

1．输送纸张可靠；

2．检测纸张早到、晚到、歪斜；3．检测双张、乱张；设计分析：

1．小胶印机的输纸部分组成

本小胶印机的输纸部分主要由接纸装置、输纸装置、超越续纸、规矩以及控制上述各部分的凸轮组成。2．接纸装置设计（1）组成

接纸部分由送纸轴(本次设计把它与线带辊和二为一)、压纸轮以及控制压纸轮抬起和落下的凸轮机构所组成。

（2）作用与要求

接纸的作用是把递纸吸嘴送过来的纸张以一定的速度送给输纸台部分。要求是两个压纸轮能够进行轴向调节以适应不同纸张尺寸的需要；压纸轮与送纸轴的压力可以调整，各个压纸轮之间的压力应保持一致。对压纸机构的运动要求是当递纸吸嘴递送纸时，压纸轮应抬起；当递纸吸嘴放开纸时，它应及时落下。

（3）原理

接纸机构的原理如图2所示。当递纸吸嘴把纸张送到送纸滚的同时，压纸轮压住纸张，递纸吸嘴断气放纸，纸张在送纸滚和压纸轮之间的摩擦力带动下送到输纸板上面的输送带上。压纸轮的设计为偏心轮，通过调节偏心距可以调节压纸的压力。下接纸轮辊为主线带辊，在和接纸轮接触的地方有滚花，以防止打滑。如图2所示，当凸轮转动时带动连杆摆动，从而控制接纸轮工作。

图2接纸机构原理

（4）结果

经计算摆杆的基本尺寸为：L1=110mm，L2=38mm，L3=32mm，L4=39mm压纸轮抬高高度取10mm自由度F=3X4-2×5-1=13．输纸装置设计（1）组成

输纸台由七部分组成，如图3所示。

图3输纸台的组成

l—压纸滚轮2—毛刷3—压纸片4—压纸框架5—输纸板6—输纸辊7—张紧轮8—输纸线带（2）作用及要求

1）输纸板的长短对输纸没有什么影响，应考虑操作人员是否方便，输纸板的表面应光滑且与纸张摩擦不能起静电。

2）输纸辊的表面与布带接触处是光滑的。它的大小与该轴的传动比和纸张间的步距有关。3）纸张在输纸板上是靠布带的摩擦力向前移动的，它的输送的均匀性对机器的套印精度影响较大，均匀性与张紧装置和布带的材料有关。

4）压纸框架起支撑作用，它的一端固定在墙板里，另一端可以在出现故障(双张，乱张)时掀起，以取出废纸。

5）滚轮的作用是增加输纸带与纸张间的摩擦力，最前面的—对压纸滚轮在第—张纸前端碰到前规时，其切点应压住纸尾或距纸尾2~3mm，压纸滚轮的压力应该能够调节。

6）毛刷的作用是防止纸张回弹，起稳定纸张的作用。

7）压纸片的作用是使纸张在输送过程中不鼓起，不向上翘。压纸片的安装应使松紧度对称，以不影响侧拉规的拉动为准，并能使纸张顺利通过。（3）原理

1）输纸板。本次设计采用的材料是多层木质板。倾斜角度为10。2）输纸辊。输纸辊直径大小和该轴的传动比与纸张间步距有关。输纸步距的确定与以下三个因素有关：

输纸速度为了使纸张输送平稳，给定位创造良好的条件，提高套印精度，目前国内外的单张纸高速印刷机输纸速度在v=0．5～0．65m／s的范围。

输纸步距选择应保证相邻纸张定位和输送互不干涉。

递纸吸嘴在吸取第二张纸时，第一张纸的纸尾应离开递纸吸嘴。

根据以上三点，本次设计采用间歇式输纸方式，输纸步距S=480mm，输纸板长300mm。设当主动线带辊由转速为n=10000转/小时的轴驱动，则输纸速度：

v=

n×s010000×480

m/s=1.33m/s=

3600×10003600×1000

纸与线带之间存在滑动。滑动系数为ε1=0.02；线带与线带辊之间也有相对滑动。滑动系数为

ε2=0.02。则线带辊旋转的表面转速为：

v=

1.331.33

=m/s=1.388m/s2

(1−ε1)×(1−ε2)0.98

is00.3×480mm=47.43mm，取整为

d=48mm=2

π⋅1−ε11−ε20.98×π

由以上可以确定输纸线带辊直径d=

传动的设计：

本次的设计为齿轮传动，两齿轮轴的中心距为130mm。设传动比为i=3,由此可得出两齿轮的参数:

节圆直径/mm齿顶圆直径/mm齿根圆直径/mm齿数模数小齿轮大齿轮

65195

70

200

58.75188.75

2678

2.52.5

4．超越续纸部件设计

（1）组成

超越续纸部件由下超越轮、上压纸轮、带动超越辊转动的传动齿轮，及带动压纸轮摆动的连杆机构和凸轮组成。

（2）作用与要求

超越续纸机构的作用是使纸张在输纸板上加速以大于压印滚筒的表面速度，将纸张牢靠地推到压印滚筒上的前挡规进行定位。对它的要求是，前挡规侧规定位后，当前规抬起时，上压轮落下并开始转动，当纸张被压印滚筒上的咬牙咬住时，压纸轮必须抬起。

（3）原理

超越续纸(递纸)的机构简图如图4所示。

图4超越续纸原理图

下超越轮由压印齿轮带动介轮转动，它的表面速度应大于压印滚筒表面速度；上压纸轮是由凸轮控制的连杆带动，它的抬起和落下时间是由凸轮的轮廓线保证的，抬起的高度是由连杆长度控制的。当纸张到达压印滚筒上的挡规时由于存在速度差，纸张紧靠前规，从而保证了位置的准确。超越递纸机构的优点是：它将最终的套准放在压印滚筒上，即最终的套准规矩设置在压印滚筒上而不是输纸板末端，这样就没有在中间传递过程中破坏纸张定位精度的问题，因此可以得到较高的印刷速度。目前采用此机构的印刷速度最高达到15000张/小时。本机构的最大缺点是当单色或双色机需套印时，没有完全干燥的画面经过两个摩擦压辊的搓撵，有蹭脏现象。

（4）设计与结果1）超越比的确定压印滚筒的转速(在一个工作循环内)为v1=

Dp×π2×360°

=

160π

mm/(º)=1.396mm/(º)360°

(此处的度可表示时间，与机器开的快慢有关)纸张经超越辊加速后的速度为：v2=

63

mm/(º)=1.8529mm/(º)

360°−317°−9°(63是压印咬牙到输纸板前挡规的距离，分母下面的数表示压纸轮的理论压纸时间)所以超越比为:v1／v2=1.327,此值满足超越范围30%左右。

2)传动比及齿轮的传动

根据压印滚筒与下超越轴的相对位置，以及大概所在位置及它的尺寸大小和综合的布局考虑，本次设计拟采用中间加介轮的传动方式，传动比为1:8，即压印滚筒轴端齿轮的齿数与超越辊轴端齿轮齿数比为8:1，即i=8。

初步定zl(超越辊轴端齿轮)为18，模数m为2,则有z2(压印滚筒轴端齿轮)为18x8=144，则

da1=m(z1+2)=2×(18+2)=40df1=m(z1−2.5)=2×(18−2.5)=31da2=m(z2+2)=2×(144+2)=292df2=m(z2−2.5)=2×(144−2.5)=283

根据z1和z2及它们的大小和相对位置取介轮的齿数z3=46，则有

da3=m(z3+2)=2×(46+2)=96df3=m(z3−2.5)=2×(46−2.5)=87

3）下超越辊直径的确定

在一个工作循环内压印滚筒转动了半圈，根据传动比为1：8可知下超越辊转动四圈，由超越比及压印滚筒直径可得：

dc=160×π×1.327/4×π=53.08

(dc表示下超越辊直径)

5．规矩部分设计

（1）作用

纸张的定位装置是保证纸张被传送到印刷装置前相对于印版有正确位置，纸张的定位装置也称为规矩部件。

规矩部件的作用是在纸张递进印刷装置前，对其进行纵向横向两个方向的定位，使其相对于印版有正确的位置，印刷后在印张上得到固定的图文，从而保证印张与印张，色与色之间套印准确。用于对纸张进行纵向定位的装置称为前规矩机构，而对纸张进行横向定位的装置称为侧规矩机构。

(2)对规矩部分的要求

保证定位精度。套印准确是衡量胶印机和印品质量的关键精度指标，一般胶印产品套印产品精度要求各色十字线重叠误差不得超过0．05～0．1m。

规矩机构要保证定位时间和定位效果，又要尽可能缩短输纸定位和递纸的周期，提高机器效率。对纸张的适应性能好，即当使用各种不同幅面、厚度、质地品种的纸张时，依靠相应的调节装置，都能获得精确的定位效果。

规矩机构必须具有响应的定位基准装置，控制纸张厚薄，拉纸力大小，定位时间长短；早晚的调节装置，必须具有检测空张、歪张、折角、破口的装置，以及与之相关联的连锁保险装置。

规矩机构的结构应简单，调整操作方便，工作稳定性好。（3）前规矩机构1）组成

作为定位基准的规矩板；控制纸边平服、保证定位精度的压纸舌；根据叼口大小，调节规矩板前后位置，根据纸张厚薄调节压纸舌高低的调节装置；控制机构运动的凸轮连杆机构；歪张、空张、纸张晚到的检测装置及连锁装置。

2）作用及要求

前规的作用是确定纸张咬口的位置，本次由于采用的是超越递纸，因此它的作用是对纸张进行初步定位，为压印滚筒上的前规精确定位做好准备。纸张前面定位需两点，故最少需要两个前规定位板。安装前规时，使前规定位板定位的纸张前边缘平行于压印滚筒目线。前规必须转动灵活，无轴向窜动，前规的相对运动时间可以调节，可在允许范围内调节控制凸轮的相对位置来得到。压纸舌与板之间的间隙可掌握在三张印纸左右。

3）原理

前规的工作原理如图5所示。前规的抬起和落下是由凸轮机构控制的，压纸舌的高度可由螺钉调节，

改变凸轮的相位可以改变前规动作时间。

图5前规原理图

1—前规凸轮2—连杆3—规矩板4—压纸舌5—弹簧

4）设计与结果

根据前挡规抬起的要求(抬起时高出输纸板8mm，落下时比输纸板低3mm)，第一步首先确定摆杆的两个极限位置。第二步根据结构合理性，以及凸轮轴和前规固定轴的相对位置用作图法确定摆杆的支点和摆杆的长度。结果为：L=110mm，l=90mm，Rb=45，rr=l0。

该机构共有3个活动构件，3个低副，2个高副，自由度F=3×3—2×3—2=1。（4）侧规矩部分

1）组成

压纸滚，下拉纸滚轮，控制压纸滚运动的凸轮，控制下拉纸滚转动的锥齿轮，调节装置。2）作用及要求

侧规的作用是用以确定纸张侧边的位置，当纸张到达前规定位后，接着就是侧规进行左右方向的定位。由于侧规对纸张的定位方向与纸张运动方向垂直，故侧规除了应有作为定位基准的规矩板和控制纸张平服，保证纸张定位的压纸板外，还必须有使纸张横向移动，贴紧定位板的拉纸装置，同时为了能让后续纸张顺利输送到前规，在对纸张定位后，侧规的压纸板或压纸滚必须抬起—定高度，因此侧规矩是按一定周期规律上下摆动的。

侧规必须满足以下工艺要求：

侧拉规拉纸定位时间应按一定规律与前规、递纸牙机构动作协调，配合紧凑，并能根据需要调节定位时间

拉纸可靠，对纸张适应性强，能根据不同的纸张调节拉纸力和压纸板高低，拉纸时不损伤纸面。能按印刷幅面、版面进行横向大距离调节。为了正反面印刷不改变纸张定位基准边，每台机器在两侧对称设有两套侧规矩，结构相同，工作方向相反，印刷时使用—个，另一个紧锁停止动作。

3）原理

侧规矩的原理如图6所示。3是动力轴，它由链条带动，一直在旋转。主动力轴上的凸轮1控制着

压纸轮的抬起。轴上的锥齿轮带动下拉纸轮的旋转。压纸滚为偏心，通过调节偏心度可以控制拉纸时间长短，拉纸距离大小。侧规与前规的垂直度可把螺母拧松来调节。通过调节凸轮的相位可以调整拉纸时间的

早晚。调节弹簧的松紧度用来控制拉纸力的大小。把压纸滚抬起并锁紧可使它停止工作。

1—凸轮

图6侧规原理图

2—锥齿轮3—主动力轴

5）设计与结果链轮的设计

根据侧拉规下拉滚的转速及安装尺寸的大小，综合考虑取链轮的节距p=8，齿数z=17，则：分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径

d=p/sin(180°/z)=8/sin(180°/17)mm=43.5375mmda=d+0.9dr=48.0375mmdf=d−dr=38.5375mm

两链轮的中心距Lo=295mm

链条长L=2×L0+π⋅d=(590+136)mm=726mm，取为P的整数倍728mm

6.凸轮的设计

（3）建立数学模型

下式中ψ0为摆杆的初始角，φ为凸轮的转角。采用正弦加速运动规律，凸轮设计公式如下：推程：凸轮转角从0到φ中，从动件运动一个ψmax的距离到达最远距离。

⎡ϕ⎛2π⎞⎤1

ψ=ψmax⎢−sin⎜⎜φϕ⎟⎟⎥φ2π⎝⎠⎦⎣

回程：凸轮转角由0到φ，从动件最远位置回到原位。

⎡ϕ⎛2π⎞⎤1ψ=ψmax⎢1−'+sin⎜ϕ⎟'⎜⎟⎥2πφφ⎝⎠⎦⎣

从动件初始角：

L2+12−(R+r)cosψ0=

2L1

⎡L2+12−(R+r)2⎤

ψ0=arccos⎢⎥

2L1⎣⎦1sinψ0

β0=arctg

L−1cosψ01sin(ψ0+ψ)β=arctg

L−1cosψ0+ψ2

理论廓线的极坐标方程：

极径ρ=

L2+12−2L1cosψ0+ψ极角θ=ϕ±(β−β0)

(注：当凸轮回转方向与从动件推程的摆动方向相同时，取“+”号，反之取“-”号。)实际廓线的极坐标方程：

⎡⎛2π⎞⎤dρd

=L2+12−2L1cosψ0+ψ=L1ψmaxsin(ψ0+ψ)⎢1−cos⎜ϕ⎟⎥/φρ⎜⎟dϕdϕ⎝φ⎠⎦⎣⎡dθd2πϕ⎞⎤2

⎜⎟=[ϕ±(β−β0)]=1±1ψmax[Lcos(ψ0+ψ)−1]⎢1−cos⎛/φρ⎥⎜φ⎟dϕdϕ⎝⎠⎦⎣

⎛dρ/dϕ⎞

λ=arctg⎜⎜ρ⋅dθ/dϕ⎟⎟

⎝⎠⎛rsinλ⎞

δ=arctg⎜⎜ρ−rcosλ⎟⎟

⎝⎠

极径ρT=

推程：

ρ2+r2−2rρcosλ

极角θT=θ+δ

回程：

⎡⎛2π⎞⎤'dρd

=L2+12−2L1cosψ0+ψ=L1ψmaxsin(ψ0+ψ)⎢cos⎜ϕ⎟−1⎥/φρ'⎜⎟dϕdϕ⎣⎝φ⎠⎦⎡dθd2πϕ⎞⎤'2

⎜⎟−1⎥/φρ=[ϕ±(β−β0)]=1±1ψmax[Lcos(ψ0+ψ)−1]⎢cos⎛'⎟⎜dϕdϕ⎣⎝φ⎠⎦

⎛dρ/dϕ⎞

λ=arctg⎜⎜ρ⋅dθ/dϕ⎟⎟

⎝⎠⎛rsinλ⎞

δ=arctg⎜⎜ρ−rcosλ⎟⎟

⎝⎠

极径ρT=

ρ2+r2−2rρcosλ

极角θT=θ+δ

压力角α=λ+900±(β+ψ0+ψ)

以上各式中“±”的选择原则是：当凸轮回转方向与从动件推程的摆角方向相同时，取“+”号，反

之则取“-”号。

程序设计框图：

7．设计的输纸部分装置三维图

8．参考文献

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