织构化导向辊对薄膜传输稳定性影响的研究

摘要

导向辊作为凹版印刷机的重要部件之一，在高速运转中实现薄膜的定向传输。导向辊与运动薄膜之间的流场特性会影响薄膜的传输稳定性，进而影响薄膜的套印精度和印品质量。本课题针对高速凹版印刷机导向辊-薄膜系统，在导向辊表面进行微织构加工，研究织构化导向辊与薄膜间气体的流场特性，分析织构结构参数对流场特性的影响，以期改善运动薄膜的传输稳定性，提高薄膜的套印精度和印刷质量。具体研究内容包括： (l)基于气体动量方程和连续性方程得到了凹版印刷机导向辊.薄膜系统的流场控制方程；运用弹性壳弯曲理论，构建了运动薄膜的受力模型，基于薄膜内力和外部载荷之间的关系得到了薄膜平衡方程，为分析导向辊-薄膜系统的流场特性提供了理论依据。 (2)运用牛顿法构造了导向辊-薄膜系统气体润滑线性Reynolds方程，通过动态修正夹带气体流场边界，采用有限差分法求解得到了气体压强和气膜厚度分布。在此基础上，分析了薄膜的印刷速度、张力和印刷幅面对导向辊-薄膜系统流场特性的影响规律。 (3)在导向辊表面设计加工了凹槽织构，构建了凹槽织构导向辊-薄膜系统夹带气体的流场控制模型；运用有限差分法和牛顿迭代法对流场控制模型进行了耦合求解，得到了气体压强和气膜厚度分布情况。在此基础上，分析了凹槽织构参数对导向辊-薄膜系统流场特性的影响规律。 (4)针对运动薄膜传输中的滑移失稳现象，考虑导向辊和薄膜间微凸体接触，构建了织构化导向辊-薄膜系统的滑移模型，推导了该系统从混合润滑状态到固体接触状态时的临界气膜厚度及运动薄膜滑移临界条件，分析了凹槽织构参数和薄膜材料特性对临界滑移速度的影响规律。

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1 绪论

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3研究目的和意义

1.4研究内容及章节安排

2导向辊-薄膜系统的气体润滑理论

2.1薄膜传输系统的气体润滑机理

2.2气体润滑Reynolds方程

2.3薄膜平衡方程

2.4本章小结

3 导向辊-薄膜系统的流场特性分析

3.1流场控制方程

3.1.1 控制方程的边界条件

3.1.2 控制方程的无量纲化

3.2数值分析方法

3.2.1 气体润滑Reynolds方程牛顿迭代式的构造

3.2.2 流场控制方程的离散化

3.2.3 仿真计算的迭代准则

3.2.4 摩擦特性的数值求解

3.3结果与分析

3.4本章小结

4织构化导向辊-薄膜系统的流场特性分析

4.1 织构化导向辊的几何模型

4.2 织构化导向辊-薄膜系统的流场控制方程

4.2.1 气体润滑Reynolds方程

4.2.2 薄膜平衡方程

4.2.3 边界条件的无量纲化

4.3 结果与分析

4.3.1 有无织构对流场特性的影响

4.3.2 凹槽深度对流场特性的影响

4.3.3 凹槽的宽度对流场特性的影响

4.3.4 凹槽的倾斜角对流场特性的影响

4.4本章小结

5 织构化导向辊对薄膜滑移的影响

5.1薄膜滑移模型

5.1.1 微凸体接触方程

（5.10）

5.1.2 导向辊牵引力方程

5.1.3 气膜厚度方程

5.2薄膜滑移的判定准则

5.3 结果与分析

5.3.1 临界气膜厚度的影响因素

5.3.2 摩擦系数的影响因素

5.3.3 织构参数对滑移速度的影响

5.4本章小结

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢