【摘 要】印刷机质量的好坏受诸多内外部因素的影响，作为印刷机核心部件的印刷滚筒又是所有内部因素中举足轻重的一个，其性能的优劣直接影响印刷机的可靠性和寿命。能够准确地分析滚筒的动力特性、进行强度校核以及疲劳寿命的估算就显得极为重要，所以保证印刷机滚筒长时间和高效率的稳定工作受到越来越多工程技术人员的关注。本论文对印刷机滚筒强度与寿命进行综合性的介绍研究。
【关键词】强度；疲劳强度；寿命；印刷机；印刷滚筒
1.印刷机滚筒疲劳强度分析
印刷机滚筒系统是通过往返旋转运动把油墨通过印刷滚筒的印版传到承印体上，高速运转的印刷机的运转平衡性极大程度上影响着印刷品的质量，印刷过程中出现的重影、墨线、墨色不匀等问题都与滚筒的动态性能有关。造成印刷滚筒的动态不平衡的因素很多，如印刷机滚筒的质量分布不均匀，滚筒所受压力不均匀等产生的震动，长期下去还会加速轴承和滚筒的磨损，以及机器的损坏，降低印刷机的使用寿命。
印刷机工作时，滚筒需要承受一定数值的压力才能使印刷滚筒与承印物紧密结合，使墨色印在承印物上。承受的压力过大，会使高速运转的滚筒发生轴向或径向的形变，长期反复的形变会是材料产生局部疲劳，严重时会产生断裂。
1.1对滚筒进行受力分析
理想情况下滚筒的受力应该是均匀的， 但实际中滚筒承受包括重力、齿轮扭矩、印刷压力等力和力矩的影响，其中齿轮扭矩对滚筒弯曲变形的影响不是很大，故可忽略不计，因此弯曲变形只是由滚筒自身重力和印刷压力的作用后产生，滚筒中间变形量最大，挠度最大，压力最大，向两侧时减小的趋势；滚筒体与滚轴连接的部分应力值最大，故此处为滚筒的危险截面。
1.2印刷滚筒疲劳强度的分析计算
印刷滚筒所受应力为规律性变化的不稳定应力，所以其变应力参数的变化有一个简单的变化规律。对于此类问题，是根据疲劳损伤累积假说（常称为Miner法则）进行计算。结合规律性不稳定变应力示意图知，变应力δ1（对称循环变应力的最大应力或不对称循环变应力的等效对称变应力的应力幅，下同）作用了n1次，δ2作用了n2次等。可以找出仅有δ1作用时使材料发生疲劳破坏的应力循环次数n1。
假设应力每循环一次都对材料的破坏起相同的作用，则应力δ1每循环一次对材料的损伤率为1/N1，而循环了N1次的δ1对材料的损伤率即为n1/N1。如此类推，循环n2 次的δ2对材料的损伤率为n2/N2等。
当损伤率达到百分之一百时，材料即发生疲劳破坏，故对应于极限状况有n1/N1+n2/N2+n3/N3=1。当各个作用的应力幅无很大的差别及无短时的强烈过载时，这个规律是正确的；当各级应力是先作用最大的，然后依次降低时，上式中的等号右边将不等于1而小于1；当各级应力是先作用最小的，然后依次升高时，则式子中的等号右边将大于1。
通过大量实验得∑ni/Ni=0.7-2.2。 当上式右边的值小于1时，表示每一循环的变应力的变应力的损伤率实际是大于1/N1是的。这一现象可以解释为：使初始疲劳裂纹产生和使裂纹扩展所需的应力水平是不同的。递升的变应力不易产生破坏，是由于面前施加的较小的应力对材料不但没有使初始疲劳裂纹产生，而且对材料起了强化作用；递减的变应力却由于开始作用了最大的变应力，引起了初始裂纹，则以后施加的应力虽然较小，但仍能使裂纹扩展，故对材料有削弱的作用，故上式右边小于1。
综上所述：
N1=N0(δ-1/δ1)m，N2=N0(δ-1/δ2)m，…..Ni=N0(δ-1/δi)m
故得到不稳定变应力时的极限条件是：
(n1δ1m+….+ nzδzm)/(N0δ-1m) =1
如果印刷滚筒在上述应力作用下还未达到破坏，则(n1δ1m+….+ nzδzm)/(N0δ-1m)<1
令δca=m√∑niδim/NO，此时，计算安全系数Sca=δ1/δca≥S
2.印刷机滚筒寿命估算
根据印刷滚筒材料的特性，通常认为在印刷滚筒整个工作寿命期间应力变化次数小于103的部件，均可按静应力强度进行计算。印刷滚筒的抗疲劳性能是通过实验来测得的，即在印刷滚筒上加上一定应力比的等幅变应力，通常是加上应力比r=-1的对称循环应力或是r=0的脉动循环应力，根据实验，记录出在不同最大应力下引起试件疲劳破坏所经历的应力循环次数N。把实验结果用δ-N关系曲线表示出，该曲线实际上也反映了在特定寿命条件下，最大应力δmax=δm+δa与应力比r=δm-δa/(δm+δa)的关系，常称其为等寿命曲线图。
基于疲劳损伤累积假说，有效寿命疲劳极限（δrn）mN=C，C为一个常数。对于具有基本额定动载荷C的滚筒，当它所受的载荷P恰好为C时，其基本额定寿命为106r。通过大量实验得出载荷---寿命曲线。用公式表示二者的关系为：L10=(C/P)ɡ。实际计算中，用小时数表示寿命数比较方便，故以小时数表示的滚轮的额定寿命为：
LH=106/60n(C/P)ɡ。
【参考文献】
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