На правах рукописи

Федотов Евгений Владимирович

Динамика накатного валика красочного аппарата

Специальность 05.02.13. Машины, агрегаты и процессы

(печатные средства информации)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2013

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова» (МГУП имени Ивана Федорова) на кафедре «Печатного и послепечатного оборудования»

Научный руководитель: Герценштейн Илья Шойлович кандидат технических наук, с.н.с. МГУП имени Ивана Федорова

Официальные оппоненты: Бобров Владимир Иванович, доктор технических наук, МГУП имени Ивана Федорова, заведующий кафедрой «Технологии печатных и послепечатных процессов» , профессор

Разинкин Евгений Владимирович, кандидата технических наук, начальника отдела технического и производственного анализа ОАО «Полиграфический комплекс «Пушкинская площадь»

Ведущая организация: ЗАО «НИИПолиграфмаш»

Защита диссертации состоится «24» октября 2013 г. в 14⁰⁰ ч. на заседании диссертационного совета Д 212.147.01 при МГУП имени Ивана Федорова по адресу 127550 Москва, ул. Прянишникова, д. 2а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУП имени Ивана Федорова.

Автореферат разослан «__» ______ 2013 г.

Ученый секретарь Климова Е.Д.

диссертационного

совета Д 212.147.01

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Современное печатное оборудование работает на высоких скоростях, что вызывает большие динамические нагрузки на печатный и красочный аппараты, в частности на группу накатных валиков. Это приводит к такому дефекту печати как «полошение». Устранения данного дефекта трудоемко, требует большого количества времени, или же вынуждает работников типографий работать на меньших скоростях. Несмотря на ряд конструктивных решений, полностью избавиться от полошения не удается. Одной из причин появления полошения являются нарушения в работе накатных валиков красочного аппарата, которые малоизучены. Поэтому исследование динамических процессов взаимодействия пары формный цилиндр–накатной валик актуально, оно может открыть пути для устранения полошения еще на стадии проектирования новой техники.

Поставленная научная задача

Целью работы является устранение полошения оттиска, вызванного колебаниями валиков красочного аппарата.

Для достижения цели, поставленной в данной работе, необходимо:

– выявить зависимость неравномерности наката краски на форму от радиальных колебаний накатного валика;

– определить допустимое отклонение накатного валика от стационарного положения, соответствующего получению равномерного красочного слоя на оттиске;

– промоделировать радиальные колебания накатного валика;

– разработать методику расчета колебаний накатного валика с учетом таких параметров, как скорость работы печатной машины, ширина технологической выемки на формном цилиндре, модуль упругости резинового слоя на валике, длина валика, величина прижима валика к поверхности формного цилиндра, действие растира на валик, длина и диаметр цапф валика;

– разработать методику определения параметров колебательной системы, таких как коэффициент демпфирования, жесткость накатного валика, жесткость упругого слоя валика.

Решенные научно-практические задачи

Научная новизна работы состоит в следующем:

– определена зависимость неравномерности красочного слоя на оттиске от отклонениями накатного валика от стационарного уровня, соответствующего получению качественных оттисков;

– разработана модель, описывающая колебание накатного валика красочного аппарата;

– определена зависимость величины колебаний накатного валика от конструктивных параметров печатной машины, таких как скорость работы, жесткость сердечника и упругого слоя валика, коэффициент затухания колебаний валика, начальная деформация упругого слоя валика.

– выявлены параметры красочного аппарата (КА) при наиболее неблагоприятном режиме работы.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

– выявленные значения максимально допустимого отклонения накатного валика от стационарного положения в зависимости от требований к равномерности оптической плотности оттиска позволяют сформулировать требования к жесткости накатных валиков и их крепления;

– получены зависимости отклонения (от стационарного уровня) накатного валика от скорости работы машины, конструктивных параметров сердечника валика, жесткости упругого резинового слоя, на основе которых показана степень влияния данных параметров на отклонение валика;

– разработанная динамическая модель позволяет учесть появление такого дефекта как «полошение» на этапе конструирования и своевременно принять меры по его устранению.

Реализация результатов исследования

Разработанные рекомендации используются при обучении студентов в рамках дисциплины «Расчет и конструирование печатного оборудования», при проведении занятий с магистрами по курсу «Конструирование и САПР печатного оборудования».

Апробация работы

была проведена на научных конференциях:

• научно-технические конференции молодых ученых МГУП 2011–2013 гг.

Основные научные и практические результаты, выносимые на защиту:

• методика экспериментального определения влияния колебаний накатного валика на перепад красочного слоя на печатной форме, позволившая установить зависимость между требованиями к равномерности оптической плотности на оттиске и допустимыми отклонениями накатного валика от стационарного положения;

• динамическая модель накатного валика, позволяющая оценить изменения амплитуды колебания накатного валика после прохождения края технологической выемки в зависимости от жесткостных параметров валика и режима работы печатной машины;

• результаты эксперимента по определению величины отклонений накатного валика, подтверждающие адекватность теоретической модели.

• численное значение декремента затухания колебаний накатного валика, выявленное экспериментальным путем.

Публикации

По материалам данной диссертации опубликовано 3 печатные работы, в которых отражены основные направления и результаты проведенных исследований работы ПА, в том числе 2 статьи в ведущем отраслевом научном журнале "Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела".

Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 116 страницах, поясняется 64 рисунками, 1 таблицей и имеет 5 приложений. Библиографический список включает 45 наименований.

Краткое содержание работы

Во введении

обоснована актуальность темы устранения брака в виде поперечного полошения из-за взаимодействия накатных валиков красочного аппарата с краем технологической выемки на формном цилиндре, рассматриваются цели и задачи исследований, формируются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе

проанализированы работы, посвященные колебаниям накатных валиков КА и их влиянию на качество печати. Рассмотрена проблема разделения красочных слоев в зоне контакта накатного валика и поверхности формы.

Проведенный обзор литературы позволил сформулировать основные задачи для создания методики расчета отклонения валика от положения, соответствующего получению равномерного красочного слоя на оттиске, обеспечивающего отсутствие полошения, а именно:

– установить экспериментально максимально допустимый уровень колебаний накатного валика. Данное требование должно вытекать из требований к максимально допустимому перепаду оптической плотности на оттиске, что ставит задачу нахождения зависимости «оптическая плотность оттиска – отклонение валика», так как данной зависимости в литературе нет;

– составить и провести исследование расчетной модели и сопоставить ее поведение с экспериментальными данными;

– разработать модель, описывающую радиальные колебания накатного валика при взаимодействии его с краями выемки формного цилиндра.

Во второй главе

экспериментально определяется зависимость зависимости «оптическая плотность оттиска – отклонение валика», с помощью данной зависимости определяется максимально допустимое отклонение валика исходя из требований к равномерности оптической плотности на оттиске.

Определение влияния отклонения накатного валика на толщину красочного слоя на форме проводилось на раскатной установке к листовому пробопечатному устройству (далее ЛПУ).

На основе экспериментально полученных данных был построен график зависимости толщины красочного слоя h от величины отклонений накатного валика х (рис. 1). Эта зависимость в сочетании с зависимостью оптической плотности от толщины краски на накатном валике и оттиске, приведенной в монографии Л.А. Козаровицкого, позволяет оценить допустимую величину смещений накатного валика.

Рис. 1. Зависимость изменения толщины красочного слоя h от величины отклонений валика х

Согласно стандарту ISO допустимое отклонение оптической плотности на оттиске отклонение ΔD = 0,05; на графике такой допуск при плотности 1,3 D будет соответствовать интервалу Δh_оф = 0,04 мкм (рис. 2а). Перейдя на график зависимости толщины красочного слоя на форме от смещения валика (рис. 2б), получим, что Δh_ф = 0,08 мкм, что соответствует максимальной амплитуде колебания валика x_Δ = 0,05 мм, а искомое значение максимально допустимого отклонения накатного валика от стационарного уровня равно x_max = 0,025мм.

а

б

Рис. 2. Определение максимально допустимого отклонения накатного валика

а – определение максимально допустимого перепада толщины красочного слоя по зависимости оптической плотности оттиска от толщины слоя краски на офсетном цилиндре; б – нахождение максимально допустимого отклонения накатного валика по зависимости перепада толщины красочного слоя на форме от отклонения накатного валика от стационарного положения

В третьей главе

рассмотрены радиальные смещения и колебания накатных валиков КА.

При контакте валика с формным цилиндром нагрузка прикладывается равномерно по всей длине валика, что делает наиболее существенной первую форму колебаний, соответствующую статическому прогибу. Поведение валика может быть описано с помощью одномассовой колебательной системы с сосредоточенными параметрами (рис. 3), состоящей из груза с массой валика и трёх пружин. Первая, с₀ – будет отображать жесткость стальной сердцевины валика на изгиб; вторая, с₂ – жесткость резинового слоя валика, работающего на сжатие в контакте с формным цилиндром, и с₃ – жесткость резинового слоя валика в контакте с растиром. Сумма жесткостей стальной сердцевины валика и его упругой оболочки при контакте с растиром может рассматриваться как приведенная жесткость c₁. Δ обозначает величину деформации упругого резинового слоя без учета прогиба стального стержня при прохождении накатным валиком поверхности формного цилиндра.

а б

Рис. 3. Модель колебаний накатного валика