CC BY
25
УДК 681.62:655
Е.Н. Гусак, E.N. Gusak, e-mail: [email protected] Д.М. Ротанин, D.M. Rotanin
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия Omsk State Technical University, Omsk, Russia
ДИНАМИКА ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПРИВОДА РУЛОННОЙ ПЕЧАТНОЙ МАШИНЫ
THE DYNAMICS OF THE INDIVIDUAL DRIVE WEB PRINTING MACHINES
Предложена математическая модель двухсекционной рулонной печатной машины с индивидуальным приводом. Составлены дифференциальные уравнения движения механической части привода, локальных систем управления электроприводом, учтены связи между отдельными локальными системами.
The proposed mathematical model of two-roll printing machines with individual drive. The differential equations of motion of a mechanical part of the drive, the local systems electric drive control, accounted for communication between local systems.
Ключевые слова: индивидуальный привод, печатная машина
Key words: individual drive, printing machine
Среди производственных машин рулонные печатные машины являются наиболее чувствительными к изменению свойств систем привода. Это, прежде всего, связано с особенностями технологического процесса.
Основной спецификой привода рулонной машины является то, что приводимые им исполнительные механизмы дополнительно связаны непрерывной бумажной лентой. И любые колебания, вызывающие рассогласование исполнительных механизмов в направлении их вращения, немедленно изменяют первоначальное натяжение ленты. Это становится причиной появления дефектов печати и рубки ленты.
В связи с возрастанием требований к точности совмещения оттисков возрастают требования и к динамике привода.
В современных рулонных машинах происходит замена механических систем приводов цилиндров печатных секций на электромеханические многодвигательные привода. Их использование позволяет упростить кинематические схемы машин, легко осуществить модульное построение оборудования.
Сегодня существует три концепции децентрализованного привода печатных машин. Так называемый прямой привод, когда каждый цилиндр печатного аппарата снабжен индивидуальным электродвигателем, при этом цилиндры не соединяются между собой через зубчатые передачи, двигатель соединяется непосредственно с валом цилиндра с помощью механических устройств или электродвигатель и цилиндр имеют общий вал. Индивидуальный привод: один двигатель приводит в движение печатную группу, которая состоит из двух цилиндров. При этом цилиндры связаны меду собой зубчатыми колесами. Третья концепция привода: система привода разделена на несколько блоков, каждый из которых приводиться в движение своим электродвигателем. Например, каждая печатная секция приводится в движение своим электродвигателем, при этом синхронизация движения цилиндров секции осуществляется с помощью зубчатых передач.
Если в механических приводах для синхронизации печатных секций используется единый горизонтальный вал, то в многодвигательном приводе — система автоматического управления. Причем каждый двигатель управляется локальной системой подчиненного регулирования, а взаимосвязь локальных систем осуществляется по цепи нагрузки через бумажную ленту и по цепи управления для задания уровня общей скорости электроприводов и соотношения скоростей электроприводов отдельных секций.
Система подчиненного управления двигателем характеризуется каскадным включением регуляторов, количество которых соответствует количеству регулируемых параметров.
В настоящее время отсутствуют теоретические зависимости для расчетов, с целью анализа динамических процессов в электромеханической системе привода с несколькими индивидуальными приводами, существует недостаток сведений по способам оценки и выбору рациональных параметров привода.
Одним из этапов исследования является переход от реальной конструкции к соответствующей ей математической модели.
Рассмотрим особенности системы привода печатных аппаратов от индивидуальных электродвигателей, схема показана на рис. 1. Печатные аппараты приводятся в движение с помощью электродвигателей ЭД 1 и ЭД 2 соответственно. Соотношение скоростей отдельных секций устанавливают относительно ведущей секции, в которой обеспечивается только стабилизация скорости. Задание общей скорости производится сигналом, поступающим на входы локальных систем через устройства задания соотношения скоростей (УЗСС). Регулирование электропривода осуществляет система подчиненного регулирования по току и скорости вращения. Внутренний контур является контуром регулирования тока, а внешний контуром регулирования скорости. Внутренний контур подчинен внешнему. Регуляторы скорости (РС) и тока (РТ) — ПИ-регуляторы. Регулятор тока ограничивает ток якоря и поддерживает его на уровне номинального значения. На входе системы имеется блок задания скорости (БЗС). Рассогласования в угловых скоростях вращения фиксируются тахогенераторами (ТГ), установленными на валах электродвигателей.
На рисунке обозначено I - момент инерции цилиндров печатного аппарата, Мг - полезный момент сопротивления в печатных аппаратах, Мдвг - движущий момент сопротивления двигателей, ш - угловая скорость вращения цилиндров печатного аппарата, Ь - длина проводки ленты между секциями, V - скорость проводки ленты между секциями, Гл - натяжение ленты между секциями.
Динамика систем, механизмов и машин, № 1, 2014
Создание математической модели предполагает использование определенных гипотез и допущений. В данном случае используются следующие:
- все исполнительные механизмы представлены в виде дискретных масс, хотя конструктивно они представляют сложные системы, состоящие из множества элементов;
- переменные технологические сопротивления в исполнительных механизмах и другие внешние воздействия могут иметь любой закон изменения;
- бумажная лента, находящаяся в машине не более 2,0 - 2,5 с, обладает преимущественно упругими свойствами.
Рис. 1. Схема рулонной печатной машины с индивидуальным приводом
Общее движение всей сложной системы складывается из следующих отдельных в заимо действий:
- угловых частот вращения выходных валов ЭД 1 и 2 и движущих моментов двигателей, которые свячаны уравнениями:
(М
ДБ I ^ДВ I
(1)
Фг = - Уд*
- натяжения бумажной ленты -Рж(г) и угловых частот вращения лентоведущих пар. связанных уравнением:
Т - ¿л + ^л = (<Р2 - Фд + Ж
(2)
- элементов движения вращающихся пар цилиндров, которые свячаны на основании дифференциального уравнения вращения тела вокруг неподвижной оси, следующими соотношениями:
-М, + Мт - = 1{ф{ + С6(<р1{2) - ^ад); (г=13 2)
элементов локальных систем управления ■электроприводом:
<РгР = Щиз + \¥мМ{.
(3)
(4)
бе
Совместное решение уравнений (1) - (4) позволит оценить влияние динамики привода на изменение натяжения бумажной ленты и спрогнозировать появление неприводки печати.
Библиографический список
1. Артыков, Э.С. Электрооборудование полиграфических машин: учебник для вузов / Э.С. Артыков - М. : МГУП, 2005. - 399 с.
2. Воронов, А. Е. Механическая система приводов ротационных машин. Исследование, расчет, проектирование: учеб. пособие / А. Е. Воронов, Е. А. Воронов, Е. Н. Гусак. -Омск : ОмГТУ, 2008. - 115 с.
3. Воронов, Е.А. Особенности динамики рассогласования печатных пар в приводах с индивидуальными электродвигателями / Е.А. Воронов, И.С. Лебедев // Омский научный вестник. - 2012. - № 2 (110). - С. 352 - 356
4. Гусак, Е.Н. Моделирование привода рулонных печатных машин в среде Matlab Simulink / Е.Н. Гусак // Полиграфия: технология, оборудование, материалы: матер. IV заоч. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Омск, 13 - 15 мая 2013 г. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. - С. 23 - 32
5. Литунов, С.Н. Основы расчета полиграфического оборудования: монография / С.Н. Литунов, О.А. Тимощенко. - Омск: изд-во ОмГТУ, 2013. - 160 с.
