CN111426456B - 一种钢橡胶辊对滚试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢橡胶辊对滚试验台，属于机械制造领域。此试验台主要由箱体主板、对滚机构、传动机构、调压机构、电源箱、测量器件安装结构、测量器件组成。能够实现两墨辊对滚转速的无级调节，两辊对滚压力的调节，不同橡胶层厚度和硬度橡胶辊的更换。同时，通过测量器件能较为精确的测量两辊的对滚压力、转速和振动、接触区温度的变化、油墨层厚度、橡胶辊的变形。结构简单，使用方便，能较好的用来研究钢‑橡胶辊对滚的动力学特性。

Description

一种钢橡胶辊对滚试验台

技术领域

本发明提出一种钢橡胶辊对滚试验台，属于钢橡胶辊结构制造领域。

背景技术

钢橡胶辊结构是典型的印刷单元结构，同时也广泛存在于农业机械、薄膜制造、包装机械等领域。在诸多工业领域中，依靠典型成组的橡胶辊和钢辊结构彼此挤压接触旋转，完成介质的传递和结构运转。在胶印机、印刷等领域中经常需要研究钢橡胶辊的动力学特性，由于钢棍和橡胶辊在材料上存在明显的弹性差异，在挤压旋转中，变形主要发生在较软橡胶辊表面接触区橡胶层上，橡胶层的变形、温升等因素会对对滚结构的动力学特性产生影响，因此设计一种钢橡胶辊对滚试验台对影响因素进行实验分析。

发明内容

为实现对钢橡胶辊对滚结构的动力学特性进行实验分析，本发明提出一种钢橡胶辊对滚试验台，该试验台可用于测量两对滚墨辊的转速、挤压压力、接触区温度、软质墨辊变形及振动特性。该试验台包括主体箱板、钢橡胶辊对滚机构、传动机构、调压机构、电源箱、测量器件安装结构、测量器件。所述钢橡胶辊对滚机构、传动机构、调压机构、测量器件安装结构与主体箱板连接。电源箱为传动机构和测量器件提供电源，并为计算机提供接口。测量器件与测量器件安装结构连接。

所述主体箱板包括一块底面平板和三个侧面平板，四块平板彼此之间都是通过螺纹螺栓固定连接，两块侧面平板都呈L形，拐角处焊接加强筋以提高强度。

所述钢橡胶辊对滚机构包括一个钢辊、一个钢芯外包裹一层橡胶的橡胶辊、两个带座滚珠轴承、两个滑动轴承、两个联轴器、两个伸出轴。钢辊两端通过轴承座固定，其中一端轴段通过联轴器与伸出轴刚性连接，另一端轴段留有键槽。橡胶辊两端与滑动轴承连接，一端轴段通过联轴器与伸出轴刚性连接。

所述传动机构包括调速电机、电机同步带轮、张紧同步带轮、钢辊同步带轮、同步带、张紧轮支杆、两个圆头平键、滚珠轴承。电机同步带轮和钢辊同步带轮有键槽，张紧轮支杆有螺纹可固定在箱体主板上。调速电机通过圆头平键与电机同步带轮连接，张紧同步带轮通过滚珠轴承与张紧轮支杆连接实现转动，钢辊同步带轮通过圆头平键与钢辊连接，三个同步带轮通过同步带进行动力传递。

所述调压机构包括支杆、两个顶板、两个顶板压片、两个螺纹杆、两个螺母，支杆穿过顶板中心孔与顶板活动连接，顶板压片和顶板通过螺栓固定连接，螺纹杆与螺母通过传动螺纹配合连接，螺纹杆上距螺纹底端一段距离处有径向小螺纹孔用来安装限位螺钉。

所述电源箱包括箱体门、箱体、安装板。箱体门与箱体之间通过合页活动连接，安装板通过螺栓固定在箱体内。箱体门正面留有安装位置，箱体背面和侧面也有安装位置。

所述测量器件安装结构包括支板、摄像机垫高块、两个旋转编码器底座、两个旋转编码器支架、两个位移传感器支架、温度传感器支架。支板呈L形，有水平螺纹孔，与箱体主板固定连接，摄像机垫高块与支板通过螺栓固定连接，旋转编码器底座与支板通过螺栓固定连接，旋转编码器支架与旋转编码器底座通过螺钉固定连接，温度传感器支架、位移传感器支架与箱体主板固定连接。旋转编码器底座有两种规格，均呈L形，在水平方向和竖直方向有镂空槽，可以实现固定位置的微调。位移传感器支架也有两种规格，可用于不同位置的测量。温度传感器支架有多处开孔，可以实现测量器件安装位置的调整，从而方便测量整个接触区域温度的变化。

所述测量器件包括红外温度传感器、位移传感器、高速工业摄像机、薄膜压力传感器，所述红外温度传感器与测量器件安装结构中的红外温度传感器支架固定连接，所述位移传感器与测量器件安装结构中的位移传感器支架固定连接，所述高速工业摄像机与测量器件安装结构中的摄像机垫高块固定连接，所述薄膜压力传感器无需连接安装。

采用上述技术方案，本发明与现有技术方案相比具有以下优势：通过调压机构可以实现钢橡胶辊间对滚压力的调节，可以实现不同橡胶层厚度和硬度橡胶辊的方便更换，通过测量器件可以实现钢橡胶辊间对滚压力的测量、两辊接触区温度的动态测量、两辊转速和振动的测量、橡胶辊变形和油墨层厚度的较为准确的测量，具有结构简单、稳定可靠、使用方便、测量准确等诸多优点。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，现将需要用到的附图做一简单的介绍。

图1为试验台各部分结构示意图

图2为试验台主体示意图

图3为对滚机构示意图

图4为传动机构示意图

图5为调压机构示意图

图6为电源箱示意图

图7为测量器件安装结构示意图

图8为测量器件示意图

图9为试验台机械主体示意图

附图说明：1、箱体主板；2、对滚机构；21、钢辊；22、橡胶辊；23、带座滚珠轴承；24、伸出轴；3、传动机构；31、调速电机；32、电机同步带轮；33、张紧同步带轮；34、张紧轮支杆；35、钢辊同步带轮；36、同步带；4、调压机构；41、螺纹杆；42、螺母；43、顶板；44、顶板压片；45、支杆；46、连接螺栓；5、电源箱；51电源按钮安装位；52、无纸记录仪安装位；53、电机调速控制面板安装位；54、进线位置；55、散热扇安装位；56、进线位置；57、USB接口安装位；58、安装板；6、测量器件安装结构；61、支板；62、旋转编码器；621、钢辊旋转编码器底座；622、橡胶辊旋转编码器底座；63、摄像机垫高块；64、红外温度传感器支架；65、位移传感器支架；651、橡胶辊位移传感器支架；652、钢辊位移传感器支架；66、旋转编码器支架；7、测量器件；71、高速工业摄像机；72、旋转编码器；721、钢辊旋转编码器；722、橡胶辊旋转编码器；73、红外温度传感器；74位移传感器；741、钢辊位移传感器；742、橡胶辊位移传感器；75、薄膜压力传感器。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明做进一步详细说明。

为了研究钢橡胶辊对滚的动力学特性，本发明提供一种钢橡胶辊对滚试验台，所述钢橡胶辊对滚试验台包括如图1所示主体箱板1、钢橡胶辊对滚机构2、传动机构3、调压机构4、电源箱5、测量器件安装结构6、测量器件7。主体箱板1作为试验台的主体框架为试验台其他组成部分提供支承。如图2所示，钢橡胶辊对滚机构2安装在主体箱板1的上方位置。传动机构3安装在主体箱板1的右侧位置。调压机构4安装在主体箱板1两侧面平板之间，螺纹杆41安装在试验台正面位置。电源箱5位于试验台左侧，用于安装测量器件7的变压器、数据采集卡、数显表、电机调速控制面板，并为其供电和为计算机提供数据接口。测量器件安装结构6中各组件按照需要安装在试验台相应位置，其中支板61安装在试验台主体箱板1的左侧面平板上，钢辊位移传感器支架652安装在试验台正面位置。

如图3所示，此试验台的钢橡胶辊对滚机构2，钢辊21两端通过带座滚珠轴承23固定在箱体主板1上，左侧留有键槽25与钢辊同步带轮连接，右侧通过螺纹弹性联轴器与伸出轴24刚性连接，因此伸出轴可与旋转编码器相连来测量钢辊的转速。橡胶辊22为钢芯外包裹一层具有优良弹性的橡胶层，两端轴段与滑动轴承连接，然后通过调压机构4固定，在右侧也是通过螺纹弹性联轴器刚性连接伸出轴，然后连接旋转编码器测量橡胶辊转速。

传动机构3如图4所示，调速电机31通过螺栓固定在箱体主板1上，电机轴通过圆头平键与电机同步带轮32连接、张紧轮支杆34上有螺纹，通过两个螺母固定在箱体主板上，张紧同步带轮33与滚珠轴承过盈配合，轴承内圈与张紧轮支杆34过盈配合，钢辊同步带轮35、电机同步带轮32、张紧同步带轮33通过型号匹配的同步带36连接传动。调速电机31通过调速控制面板来实现转速的无级调节，调速控制面板安装在图6所示的电源箱5的电机调速控制面板安装位53处。

钢橡胶辊间的对滚压力调节是通过调压机构4调节的，如图5所示通过支杆45、顶板43、顶板压片44、螺纹杆41及螺母42实现的。具体描述为钢辊21由电动机传动实现绕自身中心轴线的转动，橡胶辊由顶板43支撑，顶板压片44固定，支杆45固定在两侧箱体板上，并穿过顶板43中心孔。螺母42通过四颗小螺钉固定在箱体主板1的前面平板上，螺纹杆41与螺母42螺纹配合，当拧动两侧的螺纹杆，螺纹杆会推动顶板43使其实现以支杆45为中心的转动，从而橡胶辊22和钢辊21中心距减小，从而形成挤压对滚，螺纹杆的转动圈数可以实现对两辊间对滚压力的调节。同时调压机构4还可通过拆卸顶板43与顶板压片44之间的连接螺栓46，实现不同尺寸、不同厚度和硬度橡胶层的橡胶辊22更换。螺纹杆和螺母上的螺纹为传动细牙螺纹，在距螺纹底端60mm处有一小平面钻有螺纹孔来安装限位螺钉，防止减压时橡胶辊脱落。

电源箱如图6所示，长400mm，高500mm，深300mm，在箱体门上有电源按钮安装位51用于安装220V金属按钮开关，无纸记录仪安装位52用于安装红外温度传感器的无纸记录仪，电机调速控制面板安装位53用于安装电机调速控制面板。在箱体内左上方留有散热扇安装位55，并且在四周均布小孔用于安装固定散热风扇，在四侧留有进线位置56、54，并在右侧面留有USB接口安装位57，通过两侧的螺钉孔固定USB线母口端，内部通过安装板58固定相关测量器件7的变压器、数据采集卡、计数器采集卡等，并且安装有漏电保护器来供电和保护电路。

如图7所示，测量器件安装结构包括支板61、旋转编码器底座62、摄像机垫高块63、红外温度传感器支架64、位移传感器支架65、旋转编码器支架66。支板61通过水平方向的螺栓与箱体主板1固定连接，摄像机垫高块63和旋转编码器底座62通过竖直方向螺栓与支板61固定连接，旋转编码器支架66通过小螺栓与旋转编码器底座62固定连接，红外温度传感器支架64通过底座的三个小通孔固定在箱体主板1上，位移传感器支架65也通过螺钉固定在箱体主板1上。

其中，旋转编码器底座62有两种规格，呈L型，两翼有镂空槽，钢辊旋转编码器底座621与旋转编码器支架66通过螺栓连接可支撑钢辊旋转编码器，由于钢辊轴固定，在实际应用中由于装配公差等原因需在Y、Z方向进行微调，钢辊旋转编码器底座621可以满足要求。橡胶辊旋转编码器底座622与旋转编码器支架66通过螺栓连接可支撑橡胶辊旋转编码器，由于两辊挤压是通过减小中心距的方式调节，所以橡胶辊轴心会在X、Y方向发生移动，橡胶辊旋转编码器底座622可实现橡胶辊旋转编码器的随之移动。旋转编码器支架66是中心圆形开孔，并且在圆周上等角度阵列6个通孔用以固定旋转编码器。

位移传感器支架65也有两种规格，橡胶辊位移传感器支架651两侧四个孔可通过螺栓固定在箱体主板1上，中间位置的通孔通过螺栓连接固定橡胶辊所用的位移传感器，多个通孔设计可使位移传感器安装在不同位置。钢辊位移传感器支架652，用于固定钢辊所用的位移传感器，四个大通孔用于与箱体主板1连接固定，四个小通孔用于固定钢辊所用的位移传感器。

红外温度传感器支架64，底角三个小通孔用于安装在箱体主板1上，上方5个通孔用于安装3个红外温度传感器探头，正对两墨辊接触区。

测量器件如图8所示，高速工业摄像机71、旋转编码器72、红外温度传感器73、位移传感74、薄膜压力传感器75。高速工业摄像机71通过螺栓与摄像机垫高块63连接固定正对两辊接触位置，通过软件来调整显示和保存图像，通过对图像进行处理，采用像素比例计算来测量橡胶辊22的变形，当有油墨时也可测量墨层的厚度。

旋转编码器72有两个，钢辊旋转编码器721和橡胶辊旋转编码器722分别通过6个螺钉与旋转编码器支架66固定连接，中心孔分别与钢辊21和橡胶辊22的伸出轴过盈配合，一种方案是通过数显表显示转速数据，数显表安装在如图9所示的箱体主板1的左侧面平板开孔位置，优选的另一种方案是通过计数器和软件来动态显示记录转速数据，可以方便的记录比较两辊转速的变化和差异。

红外温度传感器73，共有3个，呈圆柱形，具有外螺纹，通过两个六角螺母固定在红外温度传感器支架64上，通过无纸记录仪来动态显示记录3个通道的温度，无纸记录仪安装在电源箱5的无纸记录仪安装位52处，可以方便的动态测量两辊接触区的温度变化。

位移传感器74有两个，通过四个通孔进行固定安装。钢辊位移传感器741与钢辊位移传感器支架652固定连接，用来测量钢辊21的振动。橡胶辊位移传感器742与橡胶辊位移传感器支架651固定连接，用来测量橡胶辊22的振动。位移传感器74上有液晶显示屏可以快速灵敏的显示位移数据，为了更方便的处理数据，将位移传感器与双通道数据采集卡相连，利用软件可以动态记录显示数据曲线。

薄膜压力传感器75，在实验时将测量薄膜电阻手动压入两辊接触区，测量薄膜电阻与信号放大器和开发板相连，通过软件的串口显示器来动态记录显示压力数据。

针对目前同类钢橡胶辊对滚试验台无法方便准确测量钢橡胶辊对滚动力学特性数据的问题和研究钢橡胶辊对滚动力学特性的需要，提出了一种钢橡胶辊对滚试验台，所述钢橡胶辊对滚试验台可以实现两辊转速、振动、对滚挤压压力、接触区温度、油墨层厚度和橡胶辊变形的较为准确测量。

上述对实施例的描述是为了说明本发明的技术构思和特点，便于相关领域的技术人员了解本发明的内容并轻易的实施和作出改进，并把此实施例的一般原理应用到其他实施例中。因此，本发明不限于这里的实施例，凡是根据本发明内在实质所做的等效变化或修改都应在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种钢橡胶辊对滚试验台，其特征在于：该试验台包括主体箱板、钢橡胶辊对滚机构、传动机构、调压机构、电源箱、测量器件安装结构、测量器件；所述钢橡胶辊对滚机构、传动机构、调压机构、测量器件安装结构与主体箱板连接；电源箱为传动机构和测量器件提供电源，并为计算机提供接口；测量器件与测量器件安装结构连接；

所述主体箱板包括一块底面平板和三个侧面平板，四块平板彼此之间都是通过螺纹螺栓固定连接，两块侧面平板都呈L形；

所述钢橡胶辊对滚机构包括一个钢辊、一个钢芯外包裹一层橡胶的橡胶辊、两个带座滚珠轴承、两个滑动轴承、两个联轴器、两个伸出轴；钢辊两端通过轴承座固定，其中一端轴段通过联轴器与伸出轴刚性连接，另一端轴段留有键槽；橡胶辊两端与滑动轴承连接，一端轴段通过联轴器与伸出轴刚性连接；

所述传动机构包括调速电机、电机同步带轮、张紧同步带轮、钢辊同步带轮、同步带、张紧轮支杆、两个圆头平键、滚珠轴承；电机同步带轮和钢辊同步带轮有键槽，张紧轮支杆有螺纹可固定在箱体主板上；调速电机通过圆头平键与电机同步带轮连接，张紧同步带轮通过滚珠轴承与张紧轮支杆连接实现转动，钢辊同步带轮通过圆头平键与钢辊连接，三个同步带轮通过同步带进行动力传递；

所述调压机构包括支杆、两个顶板、两个顶板压片、两个螺纹杆、两个螺母，支杆穿过顶板中心孔与顶板活动连接，顶板压片和顶板通过螺栓固定连接，螺纹杆与螺母通过传动螺纹配合连接，螺纹杆上距螺纹底端一段距离处有径向小螺纹孔用来安装限位螺钉；

所述电源箱包括箱体门、箱体、安装板；箱体门与箱体之间通过合页活动连接，安装板通过螺栓固定在箱体内；箱体门正面留有安装位置，箱体背面和侧面也有安装位置；

所述测量器件安装结构包括支板、摄像机垫高块、两个旋转编码器底座、两个旋转编码器支架、两个位移传感器支架、温度传感器支架；支板呈L形，有水平螺纹孔，与箱体主板固定连接，摄像机垫高块与支板通过螺栓固定连接，旋转编码器底座与支板通过螺栓固定连接，旋转编码器支架与旋转编码器底座通过螺钉固定连接，温度传感器支架、位移传感器支架与箱体主板固定连接；旋转编码器底座有两种规格，均呈L形，在水平方向和竖直方向有镂空槽，实现固定位置的微调；位移传感器支架也有两种规格，用于不同位置的测量；温度传感器支架有多处开孔，实现测量器件安装位置的调整，从而测量整个接触区域温度的变化；

所述测量器件包括红外温度传感器、位移传感器、高速工业摄像机、薄膜压力传感器；所述红外温度传感器与测量器件安装结构中的红外温度传感器支架固定连接，红外温度传感器支架底角三个小通孔用于安装在箱体主板上，上方5个通孔用于安装3个红外温度传感器探头，正对钢辊和橡胶辊的接触区；所述位移传感器与测量器件安装结构中的位移传感器支架固定连接；所述高速工业摄像机与测量器件安装结构中的摄像机垫高块固定连接，所述薄膜压力传感器无需连接安装；薄膜压力传感器在实验时将测量薄膜电阻手动压入钢辊和橡胶辊的接触区，测量薄膜电阻与信号放大器和开发板相连，通过软件的串口显示器来动态记录显示压力数据；钢辊和橡胶辊为墨辊，通过软件来调整显示和保存图像，对图像进行处理后，采用像素比例计算来测量橡胶辊变形并测量墨层的厚度。

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