Исследование изменений неприводки печати в динамических условиях работы технологических машин Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ИЗДАТЕЛЬСКОЕ ДЕЛО. ПОЛИГРАФИЯ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010

%

ИЗДАТЕЛЬСКОЕ ДЕЛО. ПОЛИГРАФИЯ

УДК 681- 625 Е. А. ВОРОНОВ

И. С. ЛЕБЕДЕВ

Омский государственный технический университет

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ НЕПРИВОДКИ ПЕЧАТИ В ДИНАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ РАБОТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН___________________________________________________

Статья посвящена рассмотрению динамических явлений в приводах рулонных ротационных печатных машин, в которых технологически связанные печатные аппараты приводятся в движение от единого электродвигателя.

Ключевые слова: динамика, привод, неприводка, печатный аппарат.

Практика проектирования и эксплуатации технологических машин различного назначения убедительно доказала, что свойства их приводов должны быть неразрывно связаны с назначением машины и особенностями протекающего в ней технологического процесса.

Машины приводятся в движение электродвигателем (ЭД) постоянного тока через механическую систему передач и соединений, называемую механическим приводом. Предпочтение в передаче движения отдано традиционным механическим средствам, несмотря на известные достоинства пневматических, гидравлических и других разновидностей приводящих систем. Преимущества комплектующих механический привод деталей, передач и соединений —

это прежде всего освоенные в течение ряда лет полиграфическим машиностроительным производством технологические процессы их изготовления и сборки с использованием универсального оборудования. Это также легко реализуемые требования по уходу и технике безопасности в процессе всего срока эксплуатации и, главное, высокая ремонтопригодность, унификация и взаимозаменяемость в машинах разного построения.

На рис. 1 изображена схема 2-красочной 2-секционной рулонной машины, печатающей на бумажной ленте, а на рис. 2 схема 6-красочной планетарной флексографской машины, печатающей на плёнке. Эти машины по-разному образуют многокрасочную продукцию. В первом случае наложение оттисков

Рис. 1. Схема 2-секционной рулонной ротационной машины с двумя электродвигателями: 1- электродвигатель; 2 - главная передача; 3 - горизонтальный вал; 4 - исполнительные механизмы

>

происходит в 2-х соседних печатных секциях 4 (рис. 1). А во втором (рис. 2) на одном печат-ном цилиндре 3 с почти последовательно уста-новленных красочных аппаратов 4. В связи с этим динамические процессы в машине также по-разному будут влиять на несовмещение оттисков на печатном материале [1].

В данной статье более детально будет рассмотрено влияние динамики машины на неприводку печати для ротационной машины рис. 1.

Для анализа использована расчётная схема, представленная на рис. 3. Две пары цилиндров ПП1 и ПП2 вращаются с переменными частотами ф>1 и ф2. Оба цилиндра плотно прижаты друг к другу. Между ними без скольжения проводится упругая лента 1 с линейной скоростью V. При прохождении ленты между прижатыми цилиндрами на поверхность ленты со стороны цилиндров наносятся посредством краски оттиски текста или изображений разными красками, то есть осуществляется процесс печати. Поэтому каждую из пар назовем печатной (ПП).

По такой схеме работают многокрасочные рулонные печатные машины секционного построения, в которых лента 1 представляет собой бумажное полотно; текстильные машины с лентой в виде материи; обойные машины при печатании обоев; флексографские

и другие специальные машины при печатании на различного вида пленках, фольге и др. материалах.

В каждой из названных разновидностей машин по-разному приводятся в движение печатные пары, имеют место разные геометрические и кинематические характеристики вращающихся цилиндров. Лента, являющаяся технологическим объектом, обладает разными геометрическими размерами и упругими или не упругими свойствами. Но все машины имеют среди прочих общую проблему. Сущность ее состоит в том, что предварительно натянутая лента перед началом работы не сохраняет своего натяжения в процессе печатания. Она растягивается или сжимается относительно технологического натяжения, так как разность (ф>1 -ф2) приобретает положительный или отрицательный знаки в зависимости от динамики привода, которая возникает от действия переменных технологических нагрузок в печатных парах ПП1 и ПП2, а также от случайных возмущений в других органах машин. По этой причине конфигурация изображений или знаков текста, наносимых на ленту в разных парах, будет разной, так как печатание происходит в разное время и при разном натяжении ленты. И значит, при наложении оттисков друг на друга они не совпадают. Образуется дефект непри-

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010 ИЗДАТЕЛЬСКОЕ ДЕЛО. ПОЛИГРАФИЯ

ИЗДАТЕЛЬСКОЕ ДЕЛО. ПОЛИГРАФИЯ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010

Рис. 4. Функция гармонического (слева) и внезапного (справа) возмущений ленты при вынужденной частоте возмущений ю=50 с1 и времени прохождения ленты т=0,5 с; т2=0,4 с; т3=0,3 с

г г

Рис. 5. Функция гармонического (слева) и внезапного (справа) возмущений ленты при вынужденной частоте возмущений ю=40 с1 и времени прохождения ленты т=0,5 с; т2=0,4 с; т=0г3 с

водки печати, который снижает конкурентоспособность производимой продукции. Поэтому решение проблемы неприводки печати является актуальным.

Рассмотрим конкретные причины, влияющие на возникновение и изменение неприводки. Считая, что силовые и инерционные характеристики ленты не влияют на общую динамику привода, можно записать следующее уравнение для изменения натяжения ленты Рл(I) [2]:

Гр V) + Рд (/) = Уд ф - Ф2 ) + РЛ V) ,

(1)

Ф&21 = ф2 - Ф&1)

(2)

вращения печатных пар; и вследствие возмущений Р^(1), приложенных непосредственно к самой ленте.

Фактор рассогласования корректируется посредством оптимизации динамических свойств привода, а возмущения представляют собой погрешность технологического процесса в машине и обычным приводом не устраняются [3].

Ниже будут изложены рекомендации по улучшению условий совмещения оттисков в машинах, в которых печатные пары приводятся от единого электродвигателя посредством механических передач. Далее

считается, что натяжение ленты изменяется только от возмущений со стороны привода. Тогда в операторной форме можно записать, что смещение оттисков на ленте в каждой печатной паре будет равно

где г = ^ — время прохождения ленты от ПП1 до ПП2;

Г

Уд = ^ • Ед ■ Ь -8 — коэффициент, характеризующий

геометрию, кинематику и упругие свойства ленты: Ял—модуль упругости; Ь и 5 — ширина и толщина; РДЩ) —возмущение, приложенное к ленте на предыдущем участке проводки.

Таким образом, натяжение ленты изменяется от двух разнородных факторов: вследствие динамических процессов в приводе, порождающих рассогласование

Е д ■ Ь ■ 8 р Согласно формуле (1),

Рд = 88*'р - ф21; 8Г* = т ■ р +1.

(3)

(4)

Подставляя выражение (4) в формулу (3), вначале получим формулу для смещения оттисков в следующем виде:

5 = Г-8*-ф 21 . 8Г

(5)

Если записать известную зависимость [4] для рассогласования ф 2-х вращающихся масс, соединенных жесткостью С12 при приложении внезапной нагрузки амплитудой фс0т в виде

г о 1 1

Г ст 1

г р , 1 у р+-Г

(6)

переходя к обратному преобразованию, получим

5(0 = Г-фСт-(1-е Г )

(7)

Зависимость (7) показывает, что наличие множи-1

теля Г р + 1 в формуле (6) приводит к экспоненциальной зависимости изменения отклонения оттиска на

Рис. 6. Функция гармонического (слева) и внезапного (справа) возмущений ленты при вынужденной частоте возмущений ю=30 с1 и времени прохождения ленты т=0,5 с; т2=0,4 с т3=0,3 с

ленте после внезапного изменения угла закручивания между парами, в то время как без учета этого множителя реакция ленты на возмущение будет мгновенной. Следовательно, т здесь выполняет функцию постоянной времени для ленты, а его величина показывает период отклика ленты на внезапное возмущение в приводе машины.

Что касается неприводки печати Sи+1(t) между двумя печатными парам I, +1, то она рассчитывается по формуле [5]:

(8)

Подставляя в нее выражения S(t) из формулы (4) в данном случае получим

— учет реакции ленты на внешнее воздействие изменяет пределы неприводки печати в зависимости от количественных значений т и т. Так, при т=50 с-1 и т=0,5 с это изменение существенно, а при т=30 с-1 и т=0,5 с несущественно;

— вынужденная частота возмущения т показывает, сколько циклов изменений претерпевает неприво-дка за заданный период времени, а значение отклонений неприводки определяется сочетанием значений ти т. Например, при т=30 с-1 и т=0,5 с, то /1Гшах = ±2, а при т=50 с-1 и т=0,5 с, то ‘Г™ = ±0,12.

— из закономерностей на графиках и из формулы (10) видно, что можно подобрать такое значение 1, при котором разность coswt — совш(t—t)=0, и тогда изменение неприводки будет зависеть только от значе-

--г

іВ (і).

(9)

і /-г

нии разности -е~г + е~.

Здесь индекс « В » обозначает, что неприводка печати наступила при внезапном возмущении. Если возмущение будет гармоническим с частотой «Ад», то значение неприводки печати рассчитывается по формуле:

Яі+у(і) = г'ФІ'кя -(-е г + е г -соя®/ -

-С0$ю(І-г)) = г-фст-кд •і (і)

(10)

к — собственная частота колебании.

В обеих формулах имеются постоянные и переменные сомножители tГ(t) и ), изменение которых

представляет интерес с точки зрения пределов изменения неприводки. Выражение tГ(t) является более общим, поэтому на рис. 4, 5, 6 представлены изменения этой функции в двух ее вариантах, то есть когда принимаются или не принимаются в учет упругие свойства ленты. В первом случае эта функция имеет вид, представленный в формуле (10), во втором — ко-

гда слагаемые

‘ ‘Г отсутствуют. Варьируемыми

е г + е

величинами были приняты: вынужденная частота возмущений т=(30...50) с-1 и время т=(0,3...0,5) с. Указанные пределы находятся в области существования этих параметров для рулонных ротационных печатных машин.

В каждом конкретном случае отсчет времени t производится от значения т, так как неприводка фиксируется в момент нанесения второй краски на ленту. В результате анализа графиков сделаны следующие выводы:

Обращаем внимание на значение времени г = ^.

Если расстояние между печатными парами Ь определяется конструкцией машины и для конкретной машины есть величина постоянная, то линейная скорость ленты V—величина регулируемая и представляет собой режим работы машины. Значит, для конкретной машины всегда можно указать наиболее благоприятный для изменения неприводки режим и указать его в паспорте.

С другой стороны, амплитуда неприводки печати определяется постоянным для каждой машины радиусом г и переменным коэффициентом кд] зависящим

т

от отношения —. Этот факт также может быть реализован как на этапах проектирования, так и эксплуатации машины.

В дальнейшем, применяя аналогичные рассуждения, будет проведено исследование для шестикрасочной флексографской машины (рис. 2).

Библиографический список

1. Румянцев, В.Н. Узкорулонные флексографские машины: особенности построения и конструкции / Вячеслав Румянцев // Флексо Плюс. — 2000. — № 5 (17). — с. 8.

2. Воронов, Е.А. Теория и расчёт механических приводов многокрасочных рулонных ротационных машин: монография/ Е. А. Воронов. Омск: ИПК Омич, 1992. — 112 с.

3. Воронов, А.Е. Совершенствование приводов рулонных ротационных машин на базе анализа динамических процессов и критериального синтеза : дис. ... канд. техн. наук : 05.02.13: защищена 10.11.2009 : утв. 22.01.2010 / Воронов Артём Евгеньевич. — М., 2009. - 144 с.

І-Г

ЯВи(і) = г- ?>“• (-е г + е г )

1-Г

1

к

д

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010 ИЗДАТЕЛЬСКОЕ ДЕЛО. ПОЛИГРАФИЯ

4. Митрофанов, В.П. Элементы теории и расчёта рулонных печатных машин : учебное пособие / В. П. Митрофанов. — М.: МПИ( 1984. - 80 с.

5. Пановко, Я.Г. Введение в теорию механических колебаний: учебное пособие / Я. Г. Пановко. — М.: Наука, 1980. — 272 с.

ВОРОНОВ Евгений Александрович, доктор технических наук, профессор кафедры «Основы теории механики и автоматического управления», почётный ра-

ботник высшего профессионального образования РФ. ЛЕБЕДЕВ Игорь Сергеевич, аспирант кафедры «Основы теории механики и автоматического управления».

Адрес для переписки: e-mail: lisnick@bk.ru

Статья поступила в редакцию 04.06.2010 г.

© Е. А. Воронов, И. С. Лебедев

УДК<55.3.022.1 С. П. ГНЛТЮК

А. Б. ЛИХАЧЁВ Л. Г. ВАРЕПО А. С. БОРИСОВА

Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения

Омский государственный технический университет

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НА КАЧЕСТВО ИЗОБРАЖЕНИЯ КОМПЛЕКСА АДГЕЗИОННО-АДСОРБЦИОННЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В СИСТЕМЕ «НОСИТЕЛЬ - ОКРАШЕННЫЕ И НЕОКРАШЕННЫЕ КОМПОНЕНТЫ КРАСОК»

Разработан метод оценки качества носителей на бумажной и полимерной основе. Предложен способ идентификации индивидуальных и групповых характеристик комплекса адсорбционно-адгезионных взаимодействий в системе «носитель — компоненты красок (чернил)».

Ключевые слова: печать, краска, адсорбционно-адгезионные взаимодействия.

Качество изображений на различных типах носителей, полученных с использованием как струйных технологий печати, так и офсетной и флексографской печати существенно зависит от структуры материалов, что вызывает необходимость нахождения корреляций физико-химических свойств их поверхности и объема и составом печатной краски (чернил) [ 1 — 3]. Однако в настоящее время нет единого подхода к решению этой проблемы.

В работе предложен метод оценки качества носителей на бумажной или полимерной основе, который заключается в анализе математического описания особенностей микроструктуры гистограммы увеличенного (Х60 —Х200) изображения исследуемого тест-объекта на поверхности исследуемых материалов для последующей надежной классификации его информационно-значимых фрагментов [4 — 7].

В качестве математической модели гистограммы тест-объекта была выбрана функция вида:

Y = f(xl,х2х,х„ ) = £ К, * / (х,),

где К{ — масштабные коэффициенты.

Оказалось, что распределения значений яркостей элементов изображения, объединенных в группы (классы) /(*,), удовлетворительно описываются функцией Гаусса — Лапласа [4, 5]:

1

ovV2ж

(*-//, г

2 of

(2)

где —математическое ожидание яркости пикселей в /-м классе, от—его стандартное отклонение; измеренное значение яркости /-го пикселя.

Поэтому задача определения вида функции [ 1 ] свелась к оценке значений ц., сг{ и для п групп (классов) пикселей, для чего были использованы методы условной оптимизации. В качестве критерия оптимизации приняли минимум суммы квадратов отклонений экспериментальных значений распределения пикселей по яркостям от [1]:

(1)

'¿(Ym-Y)2Ze,

(3)