Совершенствование приводов многокрасочных рулонных машин по требованиям к неприводке печати, страница 2

Рис. 1 Схемы приводов рабочего объекта, состоящего из двух печатных аппаратов

1, 1 – электродвигатели; 2 – главная передача; 3, 3 – исполнительные механизмы (ПП); 4 – горизонтальный вал; 5 – проводимая лента.

Поскольку динамическая неприводка S_2-1(t) является следствием изменяющегося натяжения ленты F_л(t), в качестве исходной предпосылки использовано уравнение:

, (1)

где , ;

L, V – длина и линейная скорость проводки ленты; r – радиусы цилиндров печатных пар; E_б, b_л, _л – модуль упругости материала; ширина и толщина ленты; – угловые частоты вращения первой и второй ПП.

Возникающее в связи этим несовмещение (неприводка) оттисков на ленте, наносимых разными красками и в разные промежутки времени, равно

. (2)

Таким образом, очевидно, что численное значение неприводки S_2-1(t) зависит от величины r и разности рассогласований угловых частот вращения ПП на первом и втором участках печати в промежутке времени . Закономерность изменений S_2-1(t) определяют закономерности . Они в свою очередь определяются: в машине – структурой, параметрами привода и значениями переменных технологических нагрузок; а при расчёте – видом используемой динамической модели. Отсюда, если в рассматриваемых нами схемах приводов положить характеристики электродвигателей идеальными, то зависимость для неприводки печати при внезапно приложенной нагрузке M₂⁰ будет иметь вид:

,

. (3)

Как видно, закономерность изменения S_2-1(t) описывается переменной составляющей .Изменения носят экспоненциальный и гармонический характер. Постоянный сомножитель обратнопропорционален квадрату собственной частоты b₀ крутильный колебаний и приведённому моменту инерции I_пр вращающихся масс. Он определяет собою амплитудные значения .

Усложняя динамическую модель учётом динамических свойств электродвигателей, переменная функция выражается так:

.(4)

Здесь a₁,₂ – действительные корни, а «c » – действительная часть комплексного корня характеристического уравнения модели; колебания с собственной частотой b₀ приобретают затухающий характер, а экспоненциальная зависимость усложняется.

Сравнительные значения параметров колебательных систем на примерах машин ПОГ-60 и ПОГ-90 приведены в таблице 1.

Таблица 1

Сравнительные значения параметров колебательных систем в машинах с разными системами привода

Характерные закономерности изменений и представлены в виде графиков на рис. 2 и рис. 3.

Рис. 2 Графики изменения функции неприводки печати систем приводов при ₁=0,5 с; ₂=0,3 с: с ЕД при b₀=100 с^-1 и – с ИД при b₀₍₁₎=12 с^-1, b₀₍₂₎=24 с^-1.

Рис. 3 Графики изменения функции неприводки печати .

На рисунке 2 а,б изображены закономерности для приводов с ЕД и ИД. Их сравнение показывает, что в приводах с ИД имеют место гармонические колебания неприводки с амплитудами, существенно превышающими её экспоненциальные изменения. Если учесть, что в этом случае и b₀ в (4÷16) раз ниже (см. табл. 1), чем в приводах с ЕД, то амплитуды неприводки в приводах с ИД становятся более чем на порядок выше при действии одной и той же переменной нагрузки. Поэтому только наличие целенаправленного управления неприводкой печати может обеспечить её прогнозируемые значения.

В дополнении к этому следует сказать, что на рисунке 3 а для систем привода с ИД представлены сравнительные графики функции и при учёте статической характеристики ИД, а на рисунке 3 б – функций с учётом динамической характеристики ИД. Графики показывают, что при изменении численных значений параметров ИД и закономерности, и амплитуды неприводки могут меняться в недопустимо больших пределах. Это значит, что в реальных машинах с этой системой привода следует ожидать появление таких изменений даже в процессе установившегося режима работы. Что ещё раз подтверждает необходимость управления неприводкой.

В диссертации дано подробное толкование характеристических уравнений в динамических моделях различной структуры и выполнен анализ изменений неприводки печати в области существования параметров динамических систем. На этом основании разработаны рекомендации по оценке условий управления неприводкой.

В третьей главе диссертации дано описание экспериментального устройства, приведены результаты исследований и на их основе – итоги численного моделирования изменений динамической неприводки печати.

Макет экспериментального устройства, рис. 4, разработан с целью реализации динамических процессов на движущейся упругой ленте, получения сведений о взаимодействиях между лентоведущими парами и лентой в приводах с ИД, а также с целью подтверждения корректности разработанных математических моделей.

Лента 3 приводилась в движение двумя парами цилиндров 2 и 2 с индивидуальными электродвигателями. Плотное прижатие цилиндров друг к другу позволило осуществлять проводку предварительно натянутой ленты без проскальзывания. Её длина составила (2150÷2300) мм при изменении натяжения с помощью специального устройства 4,4. Направление проводки ленты определяли валики 7,7.

Переменная деформация (удлинение или укорочение) ленты достигалась путём различного вида внешних воздействий, которые вызывали рассогласование по фазе ведущих пар цилиндров. Внезапное приложение нагрузки имитировалось прохождением между прижатыми цилиндрами утолщения 6 в месте соединения ленты и узких площадок на поверхности самих цилиндров. Гармонические изменения длины ленты создавались эксцентричным валиком 12.

Рис. 4 Принципиальная схема экспериментального устройства.

1,1' – стенки станины печатных пар; 2,2’ – печатные пары (ПП);

3 – проводимая лента; 4,4' – устройство регулирования натяжения ленты; 5,5' – устройство регулировки натиска; 6 – площадка соединения ленты;

7,7' – лентонаправляющие валики; 8,8' – индивидуальные двигатели (ИД);

9 – клеммная измерительная колодка; 10 – узел регистрации изменения натяжения ленты; 11,11' – регулятор частоты вращения вала электродвигателя; 12 – эксцентричный валик перед первой ПП.

Воспринимая переменную нагрузку, изменялись частоты вращения цилиндров выходных валов электродвигателей, и возникало рассогласование вращения цилиндров . Расчётным и экспериментальным путём определялось изменение натяжения ленты F_л(t), численным моделированием – изменение динамической неприводки, которая могла бы возникнуть на ленте в случае нанесения на её поверхность оттисков в зонах печатного контакта. Аналогично анализировалась зависимость изменения движущих моментов электродвигателей M_дв(t).

Рассогласование цилиндров рассчитывалось по данным измерений тока и напряжения на роторе двигателей, натяжение ленты фиксировалось с помощью оригинального измерительного устройства 10.

На рис. 5 приводятся графики записей изменения натяжения ленты: для случая прохождения между цилиндрами утолщения 6 на ленте, рис. 5 а; для случаев прохождения выступающей площадки на цилиндре ПП1, рис. 5б и для случая отсутствия внешних возмущений, рис. 5 в.

Рис. 5 Графики обработанных значений натяжения ленты.

На рис. 6 для сопоставления представлены графики: 1 и 2 – изменения натяжения ленты: экспериментальный (1) и соответствующий теоретический (2); 3 – полученный по расчётной формуле график изменения ожидаемого несовмещения оттисков на ленте; 4 и 5 – графики изменения движущих моментов электродвигателей ПП1 и ПП2.

Рис. 6 Графики изменения F_л(t), S_2-1(t), M_дв(t).

Результаты обобщения данных эксперимента позволили сделать заключение о соответствии режимов нагружения в рамках параметров макета к реализации заданных величин неприводки и о пригодности разработанных математических моделей к объяснению возникающих динамических процессов в ленте. При этом погрешности расчётных и экспериментально зафиксированных значений движущего момента двигателей составили (16,3÷19,2)%, натяжения ленты – (9,8÷16,7)%.