Методы исследования деформаций в печатном контакте и лентопроводящей системе рулонных офсетных машин

Актуальность темы

Выполнение требований, предъявляемых к рулонным офсетным печатным машинам: обеспечение высокой скорости, надёжности работы, качества и точности приводки многокрасочной печати — зависит от уровня технологического и конструктивного воплощения их в соответствующих исполнительных устройствах и системах. Большое значение для выполнения этих требований имеют системы проводки бумажной ленты и конструктивное выполнение печатных цилиндров, контактирующих с ней поверхностями, являющимися предметом исследования в данной работе.

К настоящему времени создан теоретический и экспериментальный задел по исследованию динамики деформационных процессов бумажной ленты при проводке её через технологические участки машины, изучено её влияние на продольную приводку красок, и рассмотрены процессы упругой деформации офсетной покрышки в зоне печатного контакта. В этих исследованиях ограниченно учитывается физическая сущность, развиваемых при движении бумажной ленты в машине явлений и их влияние на выполнение соответствующих технологических процессов. Поэтому необходимо изучить:

1) влияние объёмных деформаций бумажной ленты на её поведение в зонах печатных контактов и между ними;

2) законы объёмных деформаций упругой покрышки в зоне печатного контакта;

3) условия, обусловливающие проскальзывание контактирующих поверх^ ностей в зоне печатного контакта и отсутствие этого проскальзывания;

4) влияние деформаций упругой покрышки в зоне печатного контакта на деформацию бумажной ленты в ней и за ней, а значит, и на её продольную приводку;

5) жесткостные характеристики многослойных упругих покрышек в зоне печатного контакта.

Решение этих вопросов позволит создать теоретическую и техническую базу для проектирования, расчёта и совершенствования, рассматриваемых в данной работе процессов и систем, будет полезным при наладке существующих и разработке новых машин. Цель работы. Разработать рекомендации:

— по проектированию печатных аппаратов для различных способов печати (с натиском), обеспечивающих кинематические условия перекатывания поверхностей контактирующих цилиндров без проскальзывания.

— по исследованию динамических моделей процессов деформированной бумажной ленты, проводимой в печатном контакте и между печатными секциями в рулонной офсетной машине, с учётом её размерных деформаций;

— по расчёту экспериментально-аналитическим методом жёсткостных характеристик упругих покрышек офсетных цилиндров путём определения жёсткостных свойств для каждого отдельного её слоя и всей покрышки в целом.

Для достижения поставленной цели необходимо провести исследования: 1) процессов деформаций упругих покрышек офсетных цилиндров в зоне печатного контакта и выяснить условия возникновения или отсутствия проскальзывания поверхностей цилиндров контактирующих в этой зоне;

2) динамики моделей лентопроводящей системы с учётом размерных деформаций бумажной ленты, а также внешних воздействий, в том числе и со стороны печатного контакта;

3) жёсткостных характеристики многослойных~упругих~покрышек-офсет-ных цилиндров в зоне печатного контакта.

Научная новизна работы.

1. Впервые разработана методика определения действительных размеров зоны упругого печатного контакта в статических условиях, зоны скачка натиска при прохождении через неё выемок в поверхностях контактирующих цилиндров печатного аппарата, а также силового условия их непроскальзывания в зоне печатного контакта.

2. Получены законы изменения деформаций, линейных скоростей поверхностей (и их производных) контактирующих цилиндров в зоне печатного контакта и выявлены условия их кинематического непроскальзывания.

3. Разработана методика исследования динамики размерных деформационных процессов, развиваемых в бумажной ленте на участках её проводки между печатными секциями и в зоне печатного контакта, которая позволяет уточнить параметры этих процессов по сравнению с существующими результатами.

4. Впервые разработан метод аналитического определения технологически наиболее важных жесткостных характеристик многослойных упругих покрышек офсетных цилиндров в зоне печатного контакта, позволяющий оценить вклад в них жёсткостей каждого слоя и дать рекомендации по выбору их толщин.

Практическая полезность диссертации заключается в том, что применение разработанных методов исследования и расчёта деформаций в печатном контакте и лентопроводящей системе рулонных офсетных машин позволит повысить эффективность проектирования их печатных аппаратов за счёт предложенных оригинальных конструктивных решений по выбору и расчёту жесткостных свойств их поверхностей и автоматического управления процессом проводки деформированной бумажной ленты в офсетной печатной машине.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на международных научных конференциях в ОмГТУ, г. Омск в 1995 г., 1997 г., 1999 г., а также на 40-й — в 2000 г., на 41-й — в 2001 г., на 42-й (3 доклада) — в 2001 г. и в 2008 г. научно-технических конференциях МГУП, г. Москва.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 21 печатная работа, отражающие основные направления исследований и полученные результаты.

Сведения об объеме и структуре работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, библиографического списка. Она изло.

Основные результаты диссертационной работы:

1. Анализ научно-технической литературы и печатных процессов показал, что для улучшения качества печати и производительности печатных машин необходим более полный учёт явлений, сопровождающих технологические и динамические процессы в рулонных офсетных машинах.

2. Разработана методика кинематического исследования процесса обкатывания контактирующих поверхностей цилиндров в зоне печатного контакта с их различными жёсткостными характеристиками: упругая с упругой и упругая с жёсткой.

3. Определены параметры зоны печатного контакта и силовое условие проскальзывания контактирующих поверхностей с учётом их упругих свойств, а также действительные размеры зоны скачка натиска при прохождении через зону печатного контакта выемок в поверхностях контактирующих цилиндров.

4. Получены условия для обеспечения перекатывания поверхностей контактирующих цилиндров в зоне печатного контакта без проскальзывания — это форма данной зоны в виде отрезка прямой линии и равенство радиусов контактирующих цилиндров.

5. Получены математические зависимости для деформаций упругих покрышек в зонах печатных контактов, их производных, а также линейных скоростей и ускорений точек их поверхностей в этой зоне при их выполнении, как с одинаковыми, так и с разными упругими характеристиками, дающих полное представление о явлениях, возникающих в них при взаимном обкатывании в зоне печатного контакта и их зависимости от параметров контактирующих поверхностей.

6. Установлено, что для обеспечения чёткости оттиска необходимо выполнение условия полного соприкосновения всех изображающих элементов па контактирующих поверхностях в зонах контактов печатных пар, посредством их выполнения с одинаковыми упругими свойствами и одинаковыми размерами этих зон во всех печатных аппаратах.

7. Проведенный кинематический расчёт зоны печатного контакта двух цилиндров с разными свойствами их поверхностей определил зависимость между параметрами упругой покрышки и её деформацией, обеспечивающей величину допустимого проскальзывания этих поверхностей.

8. Разработан метод исследования динамического процесса проводки бумажной ленты между печатными секциями с учётом её размерных деформаций, с помощью которого определено, что имеет место уменьшение как коэффициента передачи по ступенчатому изменению скорости движения бумажной ленты, так и времени установления относительных деформаций бумажной ленты после приложения к ней возмущающего воздействия, вследствие чего значения продольной неприводки печати будут существенно меньше, чем полученные в существующих расчётах.

9. Установлено, что участок лентопроводки между печатными секциями является фильтром всех колебательных возмущений, возникающих в печатной машине и действующих на него.

10.На основе анализа деформаций по разным размерным направлениям бумажной ленты, сделан вывод о том, что такие упругие характеристики, как коэффициенты Пуассона не являются постоянными для анизотропных тел, например, бумажной ленты.

11 .Установлено, что деформации бумажной ленты, вызванные деформацией упругой покрышки в зоне печатного контакта, исчезают после прохождения соответствующего участка бумажной ленты через его зону, а относительные деформации бумажной ленты, имеющие место перед его зоной, увеличиваются на выходе из него, причём, чем больше коэффициенты Пуассона, тем больше их увеличение. При этом выявлено, что участок бумажной ленты в зоне печатного контакта способен пропускать все возможные колебания с высокими частотами, вследствие малой длины этой зоны, а значит, большой жёсткости бумажной ленты на этом участке.

12. Разработан аналитический метод расчёта жёсткостных характеристик многослойных анизотропных упругих покрышек офсетного цилиндра в зоне печатного контакта: нормальной (по толщине упругой покрышки) и тангенциальной (в продольном направлении упругой покрышки) — при известных жёсткостных характеристиках каждого слоя упругой покрышки.

13.Получены выражения для расчёта приведённых значений жесткостей и уточнённые оригинальные зависимости для определения приведённых модулей упругости многослойных упругих покрышек. При аналитических исследованиях деформационных процессов в упругой покрышке в зоне печатного контакта следует учитывать упругие свойства только её упругой верхней части, поскольку действительные относительные деформации её под натиском при этом получаются существенно большими, чем определяемые для цельной упругой покрышки.

14. Разработана методика экспериментально-аналитического определения жёсткостей отдельных составляющих слоёв многослойной упругой покрышки и получены аналитические зависимости для этого определения.