Диагностика опор печатной пары ротационных печатных машин башенного типа Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Библиографический список

1.Красников В.Ф. Некоторые вопросы анализа и синтеза кулачковых механизмов с учетом точности их изготовления: дис. ... канд. техн. наук / В.Ф. Красников. - М.: 1965.

2. Луговец В.А. Ниткошвейные машины и работа на них / В.А. Лу-говец. - М.: Книга, 1969. - 284 с.

3.Шостачук Ю.А. Синтез механизма качающегося стола ниткошвейных полиграфических машин с упругой компенсирующей связью: дис. ... канд. техн. наук / Ю.А. Шостачук. - Львов: УПИ им. И.Федорова, 1984.

Получено 17.01.08.

УДК 681.518.2

Г.Б. Куликов, Е.В. Раинкин (Москва, МГУП)

ДИАГНОСТИКА ОПОР ПЕЧАТНОЙ ПАРЫ РОТАЦИОННЫХ ПЕЧАТНЫХ МАШИН БАШЕННОГО ТИПА

Рассмотрены ударные явления, возникающие в печатных аппаратах уотащон-ных печатных машин во влемя похождения зоны выемок на цилинддах. С учетом коэффициентов демпфировання разработана динамическая модель печатного anпaрaта, позволяющая оценить пееемещение цилиндров в момент похождения зоны выемок и силы, передающиеся с цилиндра на корпус печатной секции в момент удараого изменения нагрузки. Обоснован выбор диагностических признаков подшипников печатной пры.

За последнее время создано большое количество высокоскоростных рулонных ротационных печатных машин различных моделей и схем построения, в том числе и печатных машин башенного типа, которые позволяют выпускать как гаетную, так и книжно-журнальную продукцию. При печати на высоких скоростях в печатных аппаратах возникают значительные динамические нагрузки, оказывающие отрицательное влияние на качество печати. Особенно остро эта проблема проявляется в печатных машинах башенного типа, в котооых печатные секции расположены верти-ка л но ддуг над другом, образуя печатную башню. Вследствие этого концентрация динамических нагрузок в машинах подобного типа значительно выше по сравнению с печатными машинами, у которых печатные секции расположены на одном уровне (горизонтально).

При высоких вибрационных и динамических нагрузках в печатных аппаратах проявляютсс такие дефекты печати, как «полошение», дробление изоббажения, и т.п., а также из-за высоких динамических нагрузок могут происходить частые обрывы бумажного полотна в процессе печати.

Динамические нагрузки отрицательно отражаются на ресурсе работы подшипников, букс, в которые устанавливаются подшипники, а также зубчатых передач печатного аппарата.

Ударные явления в печатном аппарате возникают в момент прохождения зоны выемок, предназначенных для крепления офсетного резинотканевого полотна на офсетных цилиндрах и формных пластин на формных цилиндрах. В ротационных рулонных печатных машинах ширина такой выемки составляет от 4 до 14 мм, поэтому можно говорить об ударном (импульсном) характере снятия нагрузки. Удар вызывает радиальные и из-гибные колебания цилиндров на собственных частотах.

Данной проблемой занимаись И.А. Круглов, Г.Г. Силин, Б.И. Климов, В.Г. Баснев [1], и Е.А. Воронов [3].

В реаьных условия колебания, возникающие от таких импульсов, успевают затухнуть к концу одного цикла, т.е. за один оборот цилиндра печатного аппарата. Это подтверждается результатами экспериментов, приведенными в работе [3].

Ударные явления, возникающие в момент прохождения зоны выемок, вызывают изменение давления в зоне печатного контакта, что сказывается на качестве печати в виде появления на оттиске полос, паралель-ных оси офсетного и формного цилиндров. Причиной поовления данного дефекта является изменение толщины красочного слоя на оттиске, в полиграфии данный дефект называется «полошением».

Можно выделить следующие причины поовления полос на оттиске:

- технологические, связанные с наадкой и технологией печати;

- механические, обусловленные износом опор цилиндров печатной пары и валков красочного аппарата;

- эксплуатационные, вызванные нeтaвнoмeрностыo хода машины (например, из-за воздействия цикловых механизмов, неисправности фрикционной муфты, плохого электропитания).

При прохождении выемок на цилиндрах через зону печатного контакта сила натиска не действует, оси цилиндров не изогнуты, заоры в подшипниках выбраны в одну стооону под действием сил тяжести. Мгновенное возникновение натиска приводит к перераспределению заоров в подшипниках и возникновению изгибных колебаний цилиндров. При этом в рулонных печатных машинах эти явления возникают дважды за один оборот (один ра при прохождении зоны выемок по линии центров формного и офсетного цилиндров и второй — при взаимодействии двух офсетных цилиндров). Схема для определения кооодинат полос при взаимодействии цилиндров покзана на рис. 1.

Таким образом, появление полос на оттиске косвенным оббазом может свидетельствовать об увеличении радиаьных заоров в подшипниках опор цилиндров печатной пры и валков красочного аппааата.

(1)

Рис. 1. Схема расположения цилиндров печатного аппарата

Рассмотрим, как влияет состооние опор на колебания офсетных и формных цилиндров печатного апарата рулонных печатных машин башенного типа. Для определения величины перемещения цилиндров печатного аппарата пи похождении зоны выемок рассмотрим модель печатного апарата в виде двухмассной системы с приведенными к опооам жесткостями.

Рассматриваема динамическа модель печатного апарата описывается еле дую щей системой уравнений:

m1 x +c1 x1 -c3(x2 -x1) = P sin at m2*2 + c3(x2 - x1) + c2x2 = 0

где xi, x, — смещение цилиндров от начальною положения; mi,m, — массы цилиндров; ci, c2 , c3 — жесткости цилиндров и декеля; p sin ш — возмущающа сила.

Экспериментально полученное значение жесткости офсетного (печатного) цилиндра ci = 0,2 • 10 9 H / м.

Жесткость декеля cз не является постоонной величиной и зависит от силы натиска, связанной с деформацией сжатия декеля, для расчета можно принять усредненное значение c3 = 7,5 • 104 H / м.

Жесткость второго цилиндра примем равной жесткости первого c2 =0,2 -109 H / м, массы цилиндров mi =190 кг, m, =210 кг.

После решения уравнения (1) получаем выражение для определения перемещения цилиндров:

x1 =

Fia її

Fa 1 2 12

P1 -a

P 2

a

sin at x9 =

F a

і iw2i

+ '

F a 1 2 22

Pi - a P 2

a

sin at (2)

где Pi, P2 — парциаьные частоты колебаний динамической модели,

а11 ~ а12 _ 1

а21

С1 +с 3

2

т Р2

а22

С1 +С3

2

т1Р 2

С

Ра

21

22 т1а[1 + т2 а2

Ра

22

2 , 2 тх ап +Ш2 а22

Поколку в момент прохождения зоны выемок между цилиндрами печатного аппарата происходит ударное (импульсное) изменение нагрузки, то вынуждающую силу необходимо рассматривать как импульсный удар Ри .

Модель печатного аппарата с импульсным изменением нагрузки между цилиндрами позволяет более точно определить радиальные перемещения цилиндров на резонансных частотах.

Разработанная с учетом коэффициентов демпфирования динамиче-ска модель печатного аппарата ротационной печатной машиш1 позволяет оценить величину пееемещения цилиндров в момент прохождения зоны выемок и силы, передающуюся с цилиндра на корпус печатной секции в момент удартого изменения нагрузки. Произведенные расчеты покааи, что амплитуда колебаний цилиндров может составить до ±0,4 мкм. Это сопоставимо с толщиной красочного слоя (1,5 мкм) и вполне может проявиться в виде светлых и тёмных полос на печатном оттиске.

Анализ возможных причин «полошения» показал, что основной причиной являются радиальные колебания цилиндров печатною аппарата из-за ударных явлений, происходящих между ними. Это подтверждается следующими фактами:

- наличие на контактных (опорных) кольцах офсетных и формных цилиндров печатного аппарата микроцарапин, образующих полосы, точно соответствующие полосам на печатной форме (рис. 2).

Рис. 2. Микроцарапины на контактных (опорных) кольца офсетных и формных цилиндров печатного аппарата

- соответствие на оттиске светлы полос 1 и 2 (рис. 3) расстояниям между точкой 1 и точкой 2 (рис. 1), то есть в момент прохождения офсетными цилиудуaми зоны выемок в точке 1 происходит соударение офсетных и формных цилиндров (отражение удара) в точке 2.

Это приводит к взаимным радиальным колебаниям цилиндров, вызывающим изменение давления в зоне контакта между офсетным и формным цилиндром (точка 2), и, как следствие, - к нeрaвнoмeчнocти толщины красочного слоя в виде светлых и темных полос (линия 2 на рис. 3). Когда зоны выемок в офсетных цилиндрах находятся в точке 1, зоны выемок формных цилиндров находятся в точках 3 (см.рис. 1).

конец печати оттисна Рис. 3. Участки расположения полос на оттиске

Проверка влияния радиальных колебаний офсетных и формных цилиндров на полошение осуществлялась на печатной машине Mercury (производства компании «Heideberg»), установленной в ОАО «Полиграфический комплекс «Пушкинская площадь». Каждая печатная секция машины состоит из двух офсетных цилиндров диаметром 184 мм и двух формных цилиндров диаметром 184 мм, двух красочных аппаратов (каждый состоит из 8 валиков) и двух увлажняющих аппаратов (каждый состоит из 4 валиков).

Проверка осуществлялась следующим образом:

1) на формные цилиндры были установлены формные пластины с полностью проэкспонированной поверхностью;

2) производились разгон печатной секции до рабочей скоро ста и вращение только двух офсетных и двух формных цилиндров с включённым натиском в течение 20 минут (валики красочного и увлажняющего аппаратов были выведены из контакта с цилиндрами).

После остановки печатной машины и снятия формных пластин на пластинах образовались (сошлифовались) полосы, точно соответствующие полосам на печатных оттисках (как покаано на рис. 3). Это служит доказательством того, что причиной «полошенит» являются радиаьные колебания цилиндров, возникающие под воздействием кромочного удааа между офсетным и формным цилиндрами.

Так как на машине была произведена замена подшипников опор печатной пары, можно предположить, что причиной радиаьных колебаний цилиндров являются увеличенные заоры в пааах подшипник - букса и букса - станина. Для проверки этого предположения специалистам компании «Heidelberg» было предложено раобрать одну из печатных секций и уменьшить величину конструктивных зазоров между кинематическими парами печатной секции - подшипник - букса, букса - станина (рис. 4).

Для этою был осуществлён демонтаж цилиндров в одной печатной секции и поведены измерения заоров в буксах, которые в среднем составили 0,06 мм. Затем был изготовлен и установлен в печатную секцию новый комплект из восьми букс с заором 0,02 мм. После того как печатная секция была вновь собрана и настроена, была проведена тестова печать. В результате окааось, что эффект «полошения» на этой печатной секции был полностью устранён. Заметно снизилась и виброактивность печатного аппарата.

а б

Рис. 4. Демонтаж цилиндров печатной секции ротационной печатной машины Mercury: а - букса; б - подшипник

Далее были проведены эксперименты по исследованию параметров вибрации, возникающей при работе машины и выявлению диагностических признаков, позволяющих оценить техническое состояние опор печатной пары.

Эксперименты проводились на одной из печатных секций. Все ос-таьные 11 печатных секций печатной машины были отключены, фальцаппарат также был отключен. Кроме того, в печатной секции были отключены все валики пасочных и увлажняющих аппаратов, чтобы в контакте находились только два офсетных и два формных цилиндра.

Датчик виброускорения в силу невозможности расположения его непосредственно на буксе располагался на станине печатной секции.

Сигнал с датчика через предусилитель постчпл на прибоо, который регисчировал уровень вибраций в печатном аппалате. С линейного выхода прибора сигнал подавался на вход АЦП, где осуществлялось преобразование входных аналоговых сигналов в цифровую форму, приемлемую для ввода в компьютер. В работе использовался АЦП ЛА-20^В ЗАО «Руднев

- Шиляев» с максимальной частотой дискретизации сигнала 51 кГц и возможностью мoнлтoрингт исследуемых процессов в реальном времени на экране компьютера. Полученные сигналы записывались на жесткий диск персонального компьютера для последующей обработки.

Для обработки результатов расчета спектальных характеристик и т.д. использовалось программное обеспечение STATISTICA 6 Ru. Во время экспееиментов все стоящие рядом печатные секции, станки и машины находились в выключенном состоянии. Все записи производились при частотах вращения: 10000, 20000, 30000, 40000, 45000 ч- .

Прежде всего, были определены собственные частоты колебаний офсетных и формных цилиндров. Для этого на цилиндре устанавливался датчик вибрации, по цилиндру производился удар, в этот момент производилась запись вибрации цилиндра. На полученном спектре отчетливо выделяется ряд резонансных частот с максимальной амплитудой на частоте 1520 Гц. Эта величина вполне согласовывается с результатами расчетов собственных частот, выполненных в АРМ WinMachine методом конечных элементов (табл. 1).

Таблица 1

Расчетные значения собственных частот ______офсетного цилиндра Mercury _____________________

№ Частота № Частота № Частота № Частота

1 212,5Q 6 886,87 11 2115,Q7 16 4839,42

2 236,37 7 1Q93,62 12 2115,Q7 17 4861,53

3 272,39 В 1173,Q5 13 2797,89 18 4873,77

4 5Q6,61 9 1654,87 14 3243,72 19 5149,19

5 624,99 1Q 2Q85,26 15 34Q2,77 2Q 6346,8Q

Собственные частоты с 7-й по 13-ю соответствуют изгибным колебаниям цилиндра. На полученных экспериментальных спектах можно выделить амплитудные пики собственных частот офсетного цилиндра, их положение не меняется при изменении скооости печати.

Далее было проведено исследование низкочастотных вибраций печатной секции. В диапазоне 0 - 100 Гц должны проовляься низкочастотные вибрации подшипников, зависящие от частоты вращения. В табл. 2 приведены расчетные значения инфоомацлонных частот подшипника на разных скоростях вращения.

Таблица 2

Расчетные значения основных частот колебаний

подшипника офсетного цилиндра Mercury_____________

Частота, Гц Чстота вращения, ч-1

10000 20000 30000 40000 45000

fp 2,7 5,55 8,33 11,11 12,50

fт.к 8,91 18,32 27,50 36,67 41,26

fn 21,8 44,97 67,53 90,04 101,3

fe 29,39 60,42 90,72 120,97 136,1

fl 24,25 493,86 741,50 988,70 1112,3

f2 29,44 60,52 90,86 121,15 136,3

f3 21,84 44,91 67,42 89,90 101,14

Анаиз полученных результатов говорит о хорошем совпадении расчетных значений с результатами экcпeчимeнта.

Проведенные исследования покати, что увеличение радиаьного заора в опорах цилиндров печатной паты вызывает биене и повышенные вибрации уза, что отрицательно скаывается на кчестве печати. Докаано также, что в производственных условиях при установке датчика на станине машиш1 возможно выделение информационных спектраьных составляющих, отвечающих за состояние подшипников как в низкочастотной области, так и на высоких частотах. При использовании в кчестве диагностических признаков низкочастотных спектраьных составляющих необходимо учитывать их зависимость от скорости вращения подшипника.

Рис. 5. Подшипник цилиндра печатного аппарата ротационной печатной машины М600 («Heidelberg») с буксой вместо внешней части подшипника

Таким обраом, для снижения воздействия ударных явлений в печатном аппарате ротационных печатных машин на качество печати можно рекомендовать следующие конструктивные мееы:

- необходимо повышать жесткость цилиндров, что позволит снизить амплитуды и время затухания колебаний цилиндров после похождения зоны выемок;

- для снижения ударных явлений, возникающих в момент прохождения цилиндрами зоны выемок, рекомендуется применение бесшовных офсетных резин, как это было сделано в технологии Sunday;

- для снижения уровня вибрации и повышения качества печати, в печатном аппарате необходимо использовать специальные высокоточные подшипники, как, например, на печатной машине M600 («Heidelberg») (рис. 5) подшипники которой не имеют внешнего кольца, а непосредственно устанавливаются в буксу.

Библиографический список

1. Баснев В.Г. О некоторых причинах возникновения периодических изменений толщины красочного слоя в печатных аппаратах / В.Г. Баснев, Б.И. Климов // Тр. ВНИИ Полиграфмаш. - М.: ВНИИПолиграф-маш, 1979.- С. 41 -48.

2. Радиальные колебания цилиндров печатного аппарата / И.Ф. Батищев [и др.] // Печатню машин1. - М.: Изд. МПИ, 1982. - С. 58 - 66.

3. Воронов Е.А. Научные основы анализа и синтеза параметров механических приводов рулонных машин пи регламентированной точности печатания: дис. ... д-ра техн. наук / Воронов Е.А. - Омск, 1989. - 342 с.

4. Пановко Я.Г. Основы прикладной теолии колебаний и удата / Я.Г. Пановко. - М.: Наука, 1976. - 320 с.

Получено 17.01.08.

УДК 62-762

А.И. Панченко, С.В. Майоров, А.М. Анохин, А.В. Сытин (Орел, ОрелГТУ)

УЧЕТ ОТКЛОНЕНИЯ РЕАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ВТУЛКИ ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ

Предложена методика учета реального профиля поверхности втулки подшипника скольжения в математической модели.

В условия экспериментальных испытаний подшипников жидкостного трения и сравнения xaрaктeлистик опол с результатами теоретических расчетов возникает необходимость учета реального профиля втулок опоры