一种多功能印刷单元故障测试试验平台

1.本实用新型属于机械故障诊断设备技术领域，涉及一种多功能印刷单元故障测试试验平台。


背景技术：

2.印刷行业作为国民经济的重要的组成部分，其兼具着生产工业和文化产业的双重属性。为实现印刷强国的目标，印刷产业需要向“绿色化,数字化, 智能化”发展。印刷业的高速发展必须有印刷机械的支撑,印刷机作为印刷包装行业的核心设备,其先进程度对印刷业的发展具有重大意义。
3.考虑到印刷机构造相对复杂，具有较高集成度，在文化传播、商业包装、货币证券等领域广泛应用。据统计，在印刷机故障中，机械设备故障占到了总体的60％，且设备种类繁多、成本高昂。实际生产中，一旦设备发生故障却未被及时发现，将在短时间内产生大量废品，浪费大量纸张、油墨、部分昂贵包装材料等。因此，准确的了解印刷机各部件运动规律及机器运行状态，并及时预测故障、发现故障、解决故障具有非常重要的意义。
4.印刷机械的状态监测和故障诊断技术研究，需要进行故障样本采集试验，以获取不同故障类型的故障样本，这些样本数据是实现故障诊断研究的基础，但在实际印刷机械上开展故障研究极不现实。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种多功能印刷单元故障测试试验平台，通过模拟联轴器、齿轮、轴承等零部件的实际工况，实现各类印刷故障单元的模拟试验。
6.本实用新型所采用的技术方案是，一种多功能印刷单元故障测试试验平台，与其两侧墙板均固定连接，包括支撑结构，支撑结构上设置有运动结构，运动结构连接有控制系统，且运动结构上设置有信号采集系统；
7.运动结构包括上下依次设置的橡皮滚筒和压印滚筒，橡皮滚筒两侧均设置有与橡皮滚筒轴通过连接件连接的丝杆电机，丝杆电机固定在墙板上，橡皮滚筒一端同轴固定连接有从动齿轮，丝杆电机驱动橡皮滚筒的轴在竖直方向上下移动，压印滚筒的轴一端连接有伺服电机，另一端同轴固定连接有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合。
8.本实用新型的特点还在于，
9.连接件包括与丝杆电机上丝杆螺母固定连接的滑块，墙板上竖直设置有滑轨，滑块与滑轨匹配，滑块固定连接有轴承座支撑板，轴承座支撑板固定连接有轴承座a，轴承座a中设置有轴承a，轴承a位于橡皮滚筒的轴上。
10.丝杆电机通过丝杆电机支架固定在墙板上。
11.伺服电机的输出轴通过联轴器与压印滚筒的轴一端连接。
12.支撑结构包括分别与两侧墙板固定连接的底部型材，以及与一墙板固定连接的伺服电机支架，伺服电机固定在伺服电机支架上，底部型材上设置有两个轴承座b，两个轴承
座b分别与两墙板固定连接，每个轴承座b中均设置有轴承b，轴承b设置在压印滚筒的轴上，且两个轴承b分别位于压印滚筒的筒体两侧。
13.控制系统包括plc，plc分别与伺服电机、丝杆电机连接。
14.信号采集系统包括依次连接的加速度传感器、数据采集卡和计算机，加速度传感器用于采集振动信号，数据采集卡将加速度传感器采集到的模拟信号转化成数字信号并传入计算机进行分析处理。
15.加速度传感器为压电式加速度传感器。
16.加速度传感器设置有10组。
17.本实用新型的有益效果是：
18.本实用新型一种多功能印刷单元故障测试试验平台，具备压力调节、速度调节、印刷生产功能，主要用于实现印刷单元故障试验和振动信号采集，振动信号测量精度高，且可获取多点振动信号；实现了模拟印刷单元的联轴器、齿轮、轴承等多种故障类别，以此获得丰富的印刷机印刷单元故障数据，便于印刷机故障诊断方面的研究，同时，提升了印刷机的工作效率，减少了不必要的损失；本实用新型的试验平台在现有试验基础上可进行应用范围的推广，如其他回转体零件测试、动力学模型分析验证皆可在此平台上完成。
附图说明
19.图1是本实用新型一种多功能印刷单元故障测试试验平台的结构框图；
20.图2是本实用新型一种多功能印刷单元故障测试试验平台中支撑结构和运动结构的结构示意图；
21.图3是本实用新型一种多功能印刷单元故障测试试验平台中丝杆电机的局部示意图。
22.图中，1.底部型材，2.墙板，3.电机联机架，5.伺服电机支架，6.伺服电机，7.联轴器，8.压印滚筒，9.轴承b，10.轴承座b，11.滑轨，12.橡皮滚筒， 13.滑块，14.轴承座a，16.丝杆电机，17.轴承a，18.丝杆电机支架，19.轴承座支撑板，20.从动齿轮，22.主动齿轮，25.加速度传感器，26.数据采集卡， 27.计算机。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
24.本实用新型一种多功能印刷单元故障测试试验平台，与其两侧墙板2均固定连接，如图1所示，包括支撑结构，支撑结构上设置有运动结构，运动结构连接有控制系统，且运动结构上设置有信号采集系统；
25.如图2所示，运动结构包括上下依次设置的橡皮滚筒12和压印滚筒8，橡皮滚筒12两侧均设置有与橡皮滚筒轴通过连接件连接的丝杆电机16，丝杆电机16固定在墙板2上，橡皮滚筒12一端同轴固定连接(键连接)有从动齿轮20，丝杆电机16驱动橡皮滚筒12的轴在竖直方向上下移动，压印滚筒8的轴一端连接有伺服电机6，伺服电机6的输出轴通过联轴器7与压印滚筒8的轴连接，联轴器7为梅花式联轴器，起到了缓冲、减振作用，提高了轴系动态性能，压印滚筒8的轴另一端同轴固定连接有主动齿轮22，主动齿轮22与从动齿轮20啮合，使得橡皮滚筒12和压印滚筒8同步转动，便于结构稳定地运转。
26.如图3所示，连接件包括与丝杆电机16上丝杆螺母固定连接的滑块13，墙板2上竖直设置有滑轨11，滑块13与滑轨11匹配，滑块13通过螺钉固定连接有轴承座支撑板19，滑块13沿滑轨11运动时通过轴承座支撑板19 带动橡皮滚筒12进行升降，实现橡皮滚筒12与压印滚筒8的压力调节，轴承座支撑板19固定连接有轴承座a14，轴承座a14中设置有轴承a17，轴承 a17位于橡皮滚筒12的轴上，墙板2上还设置有丝杆电机支架18，丝杆电机16通过丝杆电机支架18固定在墙板2上。两连接件中的轴承a17分布在橡皮滚筒12的筒体两侧，两连接件中的丝杆电机16同步运转，在升降过程中保证橡皮滚筒12的同轴度。
27.运动结构是本实用新型的试验平台的核心，它模拟了压力调节及印刷生产，此过程中各零部件运动协调配合，满足了真实印刷工艺的要求。
28.支撑结构包括分别与两侧墙板固定连接的底部型材1，以及与一墙板固定连接的伺服电机支架5，伺服电机6固定在伺服电机支架5上，伺服电机支架5通过电机联机架3与墙板2固定，底部型材1上设置有两个轴承座b10，两个轴承座b10分别与两墙板2固定连接，每个轴承座b10中均设置有轴承 b9，轴承b9设置在压印滚筒8的轴上，且两个轴承b9分别位于压印滚筒8 的筒体两侧。
29.支撑结构是整个试验平台的基础，主要作用于各零部件和试验台本体，保证整个试验平台系统、稳定的运转。
30.控制系统包括plc，plc分别与伺服电机6、丝杆电机16连接，plc 可有效、准确的对伺服电机6进行控制，实现运行、急停、点动正反转、调速功能，对丝杠电机16进行控制，实现升降功能，进一步提升试验平台的稳定性及抗干扰性，plc的控制主要通过触摸屏进行操作，能简单、自然、方便的进行人机之间的信息交换，其主要是通过感知触点然后转化为输入信号进行对机器的控制。
31.信号采集系统是16通道振动测试系统，包括依次连接的加速度传感器 25、数据采集卡26和计算机27。加速度传感器25为压电式加速度传感器，设置有10组，用于采集振动信号，根据需要将加速度传感器25设置在运动结构上，可同时获得多点振动信号，工作稳定性好、灵敏度高、信噪比高；数据采集卡26用于将传感器采集到的模拟信号转换成数字信号，最后传入计算机27进行分析处理。
32.本实用新型一种多功能印刷单元故障测试试验平台的工作原理及过程具体如下：
33.通过plc控制伺服电机6在设定的转速下稳定转动，伺服电机6作为动力输入端带动压印滚筒8转动，实现了动力传输并保证了高速运转的稳定性；轴承座b10与墙板固定连接，其内部安装的轴承b9随着压印滚筒8的转动产生振动；以轴承b9为例，在模拟轴承故障试验时，对待测轴承b9进行损伤加工，包括内圈故障、外圈故障和滚动体故障等多种类型，分别置于轴承座b10内，模拟印刷机故障轴承，并将不同类别下运转的轴承b9信号通过加速度传感器25进行样本采集；橡皮滚筒12通过一对啮合的主动齿轮 22和从动齿轮20来实现两滚筒间的动力传递，同样地，也可对故障齿轮的啮合信号通过信号采集系统进行信号采集试验，获取故障数据样本；橡皮滚筒12两侧也配有轴承a17及轴承座a14，使其能更好的稳定运转，并在一定程度上实现了橡皮滚筒12运转中的同轴度，轴承座支撑板19主要是为了稳固轴承座a14及橡皮滚筒12，为了模拟印刷机的压力调节，在墙板2上设置了滑轨11和滑块13，墙板2上的两个丝杆电机16同步运转为橡皮滚筒的升降提供了动力源，保证了同轴度的要求，丝杆电机支架18主要在其中起到支撑丝杠电机及附加载荷的作用。
34.在待测零部件上放置加速度传感器25，设置并定位好要监测、采集的位置，连接线路并调节相关通道，加速度传感器25的另一头接入数据采集卡 26，数据采集卡26通入到计算机27，并对通道连接、测试点设置方向进行检查，设置准确无误后进行示波设置、测试设置，完成所有参数设置之后进行测试，测试的试验数据会记录在计算机中，完成信号采集；在测试开始前，反复对传感器的线路及位置进行检查、调整，避免在试验过程中发生线路卷入滚筒，从而损坏传感器或设备的现象。
35.操作人员首先确定采集信号的零部件，并找取适当的位置将传感器置于其上；接着对印刷单元故障试验平台通电，电源指示灯亮起，操作人员通过触摸屏对试验台的运动状态进行控制；分别采集并记录故障零部件以及正常零件在不同运动状态下的原始振动信号。至此，故障信号采集试验结束。
36.通过上述内容可知，本实用新型一种多功能印刷单元故障测试试验平台克服了现有印刷机装置结构复杂、加载调节难度大、信号测量难等缺点，具备以下优点：
37.1)采用的振动测试系统，具备16通道振动测试系统，振动信号测量精度相比于市场其它传感器，测量精度大大提高，且可获取多点振动信号。
38.2)设计的装置具备压力调节、速度调节、印刷生产功能，该平台配备有高精度伺服系统，可对实际工况中的待测零件进行模拟试验，并进行准确分析。
39.3)设计的试验装置中，对平台进行配合调节和零部件替换，可实现各类印刷故障模式的模拟试验，且本实用新型装置在现有试验基础上可进行应用范围的推广：其他回转体零件测试、动力学模型分析验证皆可在此平台上完成。