Влияние колебания цилиндров печатного аппарата на качество печати (1095011), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

,

где E – модуль упругости материала декеля, L, R – длина и радиус цилиндра;  – расчетная деформация декеля; , _m – текущий и граничный углы поворота цилиндра,  – толщина декеля.

Рис. 4. Изменение усилия натиска по углу поворота цилиндров

С учетом жесткости цилиндров можно оценить взаимовлияние нагрузок в зонах контакта офсетный – формный и офсетный – печатный цилиндры при прохождении выемки (рис. 5).

Рис. 5. Усилия и деформации в печатных парах

а – деформации при взаимодействии двух цилиндров; б – деформации при взаимодействии трех цилиндров печатного аппарата

Неравномерность перепада давления при прохождении выемки второго печатного контакта зависит также и от угла  взаимного расположения осей цилиндров печатного аппарата. Проведенный анализ показал, что для того, чтобы на оттиске не были бы заметны колебания оптической плотности изображения, должно выполняться условие: , где c₁ – жесткость шеек; с_д –условная жесткость декеля.

При наиболее неблагоприятном расположении цилиндров во избежание полошения необходимо, чтобы отношение жесткости цилиндров к условно жесткости декеля было не менее 20.

Расчет колебаний в 2-цилиндровой печатной секции

велся в предположении, что податливость цилиндров сосредоточена в цапфах. Это позволяет представить печатный аппарат из двух цилиндров (рис. 6а) в виде двухмассовой системы (рис. 6б).

Рис. 6. Динамическая модель поперечных колебаний цилиндров ПА.

Математическая модель такой системы описывается двумя уравнениями

Численное решение этой системы производилось в программе MathCad. Соответствующий оператор имеет вид

Характер получаемого решения зависит от скорости вращения цилиндров моделируемого аппарата, относительной величины выемки, жесткости цилиндров и декеля, степени демпфирования.

Рис. 7. Упругие деформации цилиндров в процессе печати

В наиболее распространенных офсетных машинах применяется 3 и более цилиндров.

Модель, состоящая из трех цилиндров, рассматривалась в работах Е.В. Разинкина и Б.А. Роева, однако в них предполагалось, что центры цилиндров располагаются на одной прямой, что не соответствует схемам реальных машин.

а б

Рис. 8. Схема офсетного печатного аппарата (а) и его динамическая модель (б)

Уточненная модель (рис. 8) позволяет перейти к математической модели, которая с учетом принятых обозначений деформации цилиндров в радиальном направлении будет описываться системой уравнений

Численное решение этой системы (рис. 9), проведенное по той же методике, что и для 2-массовой системы, показало влияние прохождения выемки в одной из зон контакта на деформации декеля в другой зоне.

Рис. 9. Изменение прогиба цилиндров и межосевого расстояния во времени

y0 – прогиб первого (формного) цилиндра; y21 – прогиб второго (офсетного) цилиндра в направлении первого, y23 – прогиб второго цилиндра в направлении третьего (печатного);

Влияние скорости печати и ширины выемки на амплитуду колебаний

Численный способ определения амплитуды колебаний не вскрывает тенденций протекания процесса, поэтому была сделана попытка приближенной аналитической оценки влияния различных параметров на амплитуду колебаний.

Качественно амплитуду колебаний можно оценить по коэффициенту динамичности (отношению максимальной деформации к статическому прогибу). Этот коэффициент (без учета затухания) можно оценить выражением

где k – частота собственных колебаний цилиндра; ₁ – время спада (и нарастания) нагрузки;  – время прохождения выемки.

При большой скорости работы машины, когда время нарастания нагрузки меньше периода собственных колебаний, коэффициент динамичности можно оценить выражением , где , l – длина выемки (по дуге); Vp – скорость печати; h – коэффициент затухания.

Рис. 10. Зависимость коэффициента динамичности от параметров k₁ и k

Из приведенных на рис. 10 графиков видно, что коэффициент динамичности стремится к 1 и при больших скоростях (из-за того, что на выемке деформации не успевают существенно снизиться), и при малых (из-за малого темпа нарастания нагрузки). Этот коэффициент достигает максимума, когда время прохождения выемки кратно нечетному числу полупериода колебаний, и при неблагоприятном наборе параметров отклонения цилиндра могут в 3 раза превысить статический прогиб Q/c.

Увеличение коэффициента затухания ведет к уменьшению максимума коэффициента К, изменение длины выемки – к смещению этого максимума.

Результаты моделирования прогибов цилиндров печатного аппарата объясняют причины возникновения полос на оттиске и позволяют обосновать требования к жесткости этих цилиндров.

В четвертой главе

описываются эксперименты по определению параметров колебательной системы и измерению амплитуды колебаний в печатной машине.

Определение одного из важнейших параметров – изгибной жесткости цилиндров – методами сопротивления материалов затрудняется сложной формой этих цилиндров; более эффективным оказался метод конечных элементов. Для апробации этого метода его результаты сопоставлены с данными экспериментального измерения деформации цилиндра.

При экспериментальном определении прогиба печатного цилиндра деформация измерялись индикаторами часового типа в трех точках, нагрузка создавалась гидравлическим нагружателем.

Показатели индикаторов фиксировались при изменении усилия нагружателя от 500 до 3000 кг. Процесс измерений повторялся несколько раз.

Зависимости деформации от нагрузки приведены на рис. 11, на котором по горизонтали отложена нагрузка в кгс, по вертикали – деформации (в мм) цилиндра по краям и в середине.

Рис. 11. Деформация цилиндра

1 – по середине; 2 – со стороны привода; 3 – со стороны обслуживания

Как видно из рис. 11, прогиб тела цилиндра существенно больше прогиба цапф и деформации подшипников. По граям цилиндра процесс нагрузка – разгрузка носит гистерезисный характер, что, видимо, обусловлено трением в опорах. В середине цилиндра гистерезис менее заметен и зависимость деформаций от усилия имеет линейный характер. Усредненная характеристика, показана на рис. 11 прямой, позволяет по отношению максимального усилия к деформации, им вызванной, получить условную жесткость

Деформации, полученные в результате моделирования, представлены на (рис. 12), из которого видно, что прогиб цилиндра незначительно (не более 20%) меняется с изменением угла поворота цилиндра относительно места контакта.

а б

Рис. 12. Определение прогибов цилиндра методом конечного элемента

а – (слева и вверху) при приложении нагрузки в месте выемки; б (снизу и справа) – в противоположной от выемки стороне

Экспериментально оцененная жесткость оказалась выше расчетной на 20%, что можно объяснить недостаточной точностью измерения размеров поперечного сечения цилиндра.

Экспериментальное определение смещений цилиндра в динамике проводилось для формного цилиндра машины Romayor 314. Усилие печати устанавливалось за счет изменения толщины прокладок под офсетную резину.

Измерения смещений проводились пропорциональными бесконтактными индуктивными датчиками фирмы Baumer с аналоговым выходом, а также лазерным измерителем OD OD5-85W20 фирмы Sick. Сигнал датчиков фиксировался с помощью комплекса фирмы National Instruments и програмного обеспечения к нему LabView.

Так как выемка формного цилиндра машины Romayor велика (по углу достигает 140), зафиксировать прохождение обоих краев выемки одним датчиком не представлялось возможным, поэтому датчики были смещены пор углу поворота цилиндра так, что один фиксировал начало печати, а второй окончание печати (рис. 13).

Рис. 13. Схема размещения индуктивных датчиков и ожидаемая осциллограмма их сигналов формного цилиндра

При сравнительно небольшой скорости машины (рис. 14) на осциллограммах четко прослеживаются моменты начала и окончания печатного контакта в паре формный–офсетный цилиндры.

Рис. 14. Осциллограмма смещений формного цилиндра при скорости работы 3600 об/ч

Колебания цилиндра становятся хорошо заметны при сопоставлении показаний датчика на большой и малой скорости. На рис. 15 показаны фрагменты осциллограммы, соответствующие окончанию печати, отсутствию натиска и началу печати.

а б

Рис. 15. Фрагмент осциллограммы сигналов датчиков положения формного цилиндра а – при скорости 7,2 тыс. об/час, б – при скорости 18 тыс. об/час

Чтобы отделить погрешности геометрической формы от смещений при колебаниях, были совмещены осциллограммы сигналах датчиков на большой и малой скоростях (рис. 16).

Характеристики

Список файлов диссертации