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| LMS Test.Lab帮助海德堡工程师了解精密印刷机的机械动力学特性 |
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总部位于德国的海德堡印刷机械股份公司(Heidelberg)，是全球最大的成套印刷设备生产商。其印刷设备不能允许存在任何有损机器性能的振动问题。
（图片）海德堡印刷机无论是速度还是精密度都名列世界第一位。他们拥有最新的设计，高品质产品，以及全球范围内高质量的售后服务，使得他们始终保持印刷工业的领先地位。与上述各个方面相比，更突出的一个方面是海德堡印刷机的试验周期比较短。他们使用LMS Test.Lab多种工具实时分析张力谐振、振动幅值、共振频率和模态振型。工程师带着配置了分析诊断软件的便携式电脑和手提箱大小的数据采集系统，就具备了他们所需的一切，能够去任何他们需要去的地方。在产品开发中心、制造厂和客户现场，工程师就能够现场诊断振动问题根源，并且寻找最佳的解决方案。快速的系统，先进的分析功能，以及结果的实时显示能够让工程师在机器运转的同时评估振动，并且迅速提出修正方案。LMS Test.Lab在一个便携式系统内集成了强大的振动试验和分析功能，因此，海德堡公司认为LMS Test.Lab在保持其市场占有率方面，是一项不可缺少的技术。
设想一台机器30多米长，具有同飞机一样的机械复杂度，以及手表机芯一般的精密性。这就是胶板印刷机。你也许每天都会看到由这种类型的印刷机印刷出来的产品，例如杂志、报纸、海报、书籍、包装纸、宣传册、手册、表格和标签等。胶板印刷机由于其高速、经济、性能稳定，所以在印刷业的市场占有率近70%。
这些机器的精确度和速度依赖于数千个复杂的相互连接的零部件和装配体的快速同步运作。胶板印刷机利用自动送纸装置将所要印刷的纸张（或者纸板、塑料以及其它印刷材料）从纸堆上输送到定位机构，然后以每秒近五米的速度，通过多达50个高速旋转的输纸滚筒，同时许多滚轮和圆形滚筒喷印仅10微米大小的各种不同彩色油墨点。一系列机械印机利用咬纸牙夹住纸张，将纸张从一个滚筒输送到另一个滚筒，直到印刷好的材料输送到机器最末端，并自动堆叠在一起。
胶板印刷机印刷质量好，是因为其能够精确的将纸张输送到每个滚筒上，而且偏差不超过30微米——这个宽度比人类的头发还要细。因此，印刷机动态零部件非常轻微的抖动、颤动或振动，对机器来说都相当于“大地震”，将严重影响这些高速运转的精密仪器的正常运转。
杜绝破坏性振动
对于海德堡印刷机械公司机械测量技术部的高级经理，Stefan Schreiber博士来说，那些破坏性的振动是他的最大敌人。海德堡公司已经有150年的历史，在全球单张纸印刷机市场上已经占据40%以上的份额，每年的销售额远远超过它的竞争对手，始终是市场上的领军人物。Stefan Schreiber博士工作于德国的海德堡公司总部，在距离总部南部数千里外的Mainz市，早在1469年Johannes Gutenberg根据修改的压榨式印刷机制造了世界上第一台移动式印刷机。
（图片）被称为“印刷业之父”的海德堡公司，一直是这个行业的佼佼者，他们开发了多种世界上最先进最具创新性的印刷系统，包括印前设备和印后设备。Schreiber博士为公司的高品质产品引以为豪。“我们绝对不能允许任何振动问题影响高速精密仪器的正常运转。”他强调道，“振动问题必须进行追踪并消除。”
当站在胶板印刷机的旁边时，你可以听见这种复杂机器正常运转时的平稳运行的声音。当把手放在机器侧面板的时候，你可以感觉到有节奏的振动和震颤。“工作状态下，高速运转的胶板印刷机也存在正常的、完全无害的振动现象。这是因为，相互连接的可移动零部件的固有质量和刚性构成了一个动态系统，”Schreiber解释道。“但是印刷质量会受到某些其他因素的振动影响：机器敏感部件在特定幅值的共振现象，例如在机器喷油墨或对齐纸张的时候。因此，工程师面临的最大挑战，是要充分了解机械动力学特性，这样才能够抵抗过量的振动，并且关键位置不易受有害共振的影响。一旦了解了机械动力学特性，你可以减少激励，将共振频率偏移出运作区域，或者采用其他的方法。”
（图片）海德堡公司对机械动力学特性的了解来自他们优秀工程师的丰富经验，以及他们采用的先进技术，这使得他们能够精确有效地完成许多非常重要的工作。海德堡公司是LMS Test.Lab的长期用户，使用集成了测试、分析和报告生成功能的多通道数据采集系统。他解释道：先进的技术对快速鉴别评估振动问题来说至关重要。“我们没有时间反复的试验—修正，或者进行测试后的修改。对于那些可能严重影响印刷质量的振源必须在最短的时间内检测出来并消除。”
快速的试验周期
只有公司不断开发新产品，并且快速提升机器性能，才能使公司远远超于竞争对手。因此，快速解决问题的能力关系到海德堡能否满足严格的产品开发流程。正如Schreiber所说，他所领导的团队的主要工作就是通过样机试验，研究机械动力学特性，以及提出设计修改来进一步优化印刷机性能。
（图片）“在我们的产品开发过程中，快速的振动试验周期对于创新性产品保持稳定的发展来说至关重要。”Schreiber表示：“有时机器制造时，常需要通过调整来满足海德堡公司高质量的检测标准，因此需要能够进行快速响应的振动试验。此外，在客户现场安装印刷机出现振动问题，并且安装工程师不能解决时，常需要测试系统具有即时诊断的功能。”
“高品质标准和及时的客户服务是我们品牌价值的重要部分，也是我们公司在印刷业保持领先的关键。”Schreiber说。“从商业策略角度来看，先进的测试技术对于产品开发、制造和客户服务来说必不可少，能够帮助我们有效地解决振动问题。”
试验的重要性
Schreiber指出LMS Test.Lab能够帮助工程师在印刷机内部许多高速旋转的部件中迅速找到影响机械性能的振动源。在滚筒之间传递媒质的机械夹比较容易引起共振。同样地，滚筒和其他旋转部件还容易产生扭振。有时候，振动会传递到结构的其他部件，因此振源与他们能够感受到的位置是完全不同的。
“对于通过判定机械设计修改才能解决样机试验过程中出现的问题来说，识别振动源是个关键。”Schreiber说。例如，某个特定机械夹的凸轮、条和柱的几何模型常常需要进行修改。像扭矩限制设备的增加也是开发过程中常用的设计修改，目的是减少扭振。
在制造检查过程中发现的振动问题，通常通过重新排列、更换部件或者采用各种合适的减振材料来解决。这些方法还可以用于客户现场的振动问题补救方案，因为有时客户现场独特的建筑环境会产生意想不到的共振现象。
“我们的工程师需要面临各种振动问题的挑战，因此，测量必须精确，分析必须彻底，并且整个处理过程必须快速。”Schreiber解释道。他指出，对于海德堡公司十二个制造厂的故障诊断，以及为世界各地的客户提供第一流的服务（在全球170多个国家售后服务占销售额的85%），便携式试验系统在提高效率方面起到了至关重要的作用。
“LMS Test.Lab能够满足我们在世界各地快速研究振动问题以及修改机械动力学特性的需求。”Schreiber说。“LMS的技术有助于我们达到高水平的产品质量，并提供优质的客户服务，进而巩固行业的领先地位。”
在便携式系统上实时显示结果
作为机械与测量团队的一名资深工程师，Christian Hieb经常需要到各个地方对海德堡胶板印刷机进行振动测试。因此，LMS试验系统的效率和便携性对他来说非常重要。
“LMS系统犹同一个便携式振动试验室，”Hieb解释道。“我的笔记本电脑装配的LMS Test.Lab软件，它具有各种分析和诊断工具，能够适用于广泛的试验任务，而无需在单独的各个系统之间来回切换，也不用花费那么多的时间进行繁重的数据转换和传输。LMS SCADAS移动数据采集前端是一套紧凑的手提箱大小的设备单元。我每次去试验现场，把加速计放在印刷机上，与系统进行连线，并设置好系统。否则，携带大型的设备支架和试验台将大大降低我们的工作效率。”
传感器可以方便地连接至24通道的LMS SCADAS的前面板，并且内置的信号调理模块能够根据测量任务类型的不同而进行更换。调理后的信号传输至LMS Test.Lab，软件能够实时地分析数据，并将分析结果立即显示到Hieb的笔记本上。
（图片）“采集和分析数据的效率是非常重要的，”他说。“当机器运行时，我们能够清楚地看到分析结果，让我们能够深入了解机械的动力学性能。这使得我能够在试验现场评估噪声和振动水平，为我们的客户或我们自己的设计人员显示机器运行时的振动特性，并且能够立即判定是否有必要对设计进行修正。其它系统要花费几个小时甚至几天的时间才能完成LMS系统在数分钟内完成的工作。”
在各种试验中，色图能够指示不同频率的振动振幅，并能够清晰地显示超出水平的“热点”。阶次分析通过特有的特征频率来鉴定哪个滚轮振动得最厉害。扭振分析用于分析旋转部件的单独零部件的振动贡献量，例如轴承或变速箱。
模态分析用于研究机器动力学的共振特性。模态振型动画显示运行过程中零部件如何弯曲和扭曲。冲击试验用于分析系统响应，来显示哪个频率激励结果引起共振。通过这种方式，工程师能够找到在某个特定频率的结构振动问题的根源。
Hieb认为功能最强的工具之一是LMS PolyMAX模态参数估计方法，这种算法能够得到非常清晰的稳态图，并可以自动标记出共振点。这种功能的自动化特性节省了大量时间，并保证分析结果的一致性，否则结果会因为操作者的不同而存在较大差异。
“在统一平台上具有如此强大的功能，LMS Test.Lab在我们的工作中不可或缺，”Hieb说。“LMS技术使我们能够保持一贯的高品质标准。我很难想象，除了LMS技术，如何以其它方式来更快、更有效地研究振动问题和了解机器动力学特性。”
12/18/2008
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