CC BY
29
В работе (3] сделан вывод о присутствии конвективной сос тавляющей и общем процессетеплопере-носа в топочном объёме, которая достигает 25 % (остальное излучение). Поэтому возможно непользо-вать устройства, изображенные на рис. 1ж и 1з п глу-бинетопки дли развитии конвективных явлений что в конечном итоге увеличивает количество выделившейся теплоты Данные приспособления вызывают вращенио потока при вынужденном течении и (или) вторичные течения и размещаются в ядре потока вдоль оси. Кроме того, подобные устройства увеличивают время пребывания капли жидкою топлива а случае его использования
Авторами проведены теоретические исследования в этой области с использованием программы « А№У5». Рассматривалось горение жидкого топлива, которое поступало в гонку в виде капель. Математическая модель — система нестационарных уравнений, записанных в частных производных |3| неразрывности для нсей смеси и для каждого компонента, моментов, энергии. Также учитывались перемещение капли и теплообмен на границе последней |4].
Результаты расчетов приведены на рис. 2 (стандартная топка) и рис 3 (топка стурбулизатором). Исследуемая модель - горизонтальная труба размером 0,5х 1.0 м. Расход жидкого топлива - 0.0022 кг/с. Турбулизатор выполнен в виде конуса.
На рис. 2.3 отображено распределение скоростей по объёму
Причём значение этих параметров для топки с гурбулизатором выше. Также на рис. 3 отчетливо
видны центры образования вторичных течений. Очевидно, применение турбулизатора приводит к интенсификации конвективного теплообмена и к целом к увеличению количества теплоты, выделившейся при реакциях окисления.
Библиографический список
1. Прюхлипп О М., Кузнецов В.А. Газифицированные котом. НИР Агрегаты. М.: ИНФРА - М. 2007. - 400 с.
2. Соколок Г>. А Газовое топливо и газовое оборудование котельных — М.: Академия. 200Н. - Ы с.
3. Михайлов А.Г Расчет процессов переноса теплоты в тонко котла / А Г. Михайлов, С П Теребнлов //Омский научный яест ник - 2009 - N9 I (77). С. 151 - 152.
4. Михайлов А.Г. Механизм горении жидкого топлива / А I Михайлов. Д.С Романенко //Омский научный вестник -2009 - N«2(801. - С 13В- 138
МИХАЙЛОВ Андрей Гаррьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Гидромеханика и транспортные машины» Омского государственною технического университета.
РОМАНЕНКО Дмитрий Сергеевич, инженер-конструктор КБ ОАО АК «Омскагрегат».
Адресдля переписки: 644050, г. Омск. пр. Мира. 11
Статья поступила в редакцию 15.09.2009 г.
■£> А. Г. Михайлов, А С. Романенко
УДК *2-86: 621 66 Э. О. ВАЛУЕВИЧ
А. Е. ВОРОНОВ Е. А. ВОРОНОВ Е. Ю. ЧХЕТИАНИ
Омский государственный технический университет
НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РУЛОННЫХ ПЕЧАТНЫХ МАШИНАХ
В денной научной статье рассмотрена проблема исследования динамических свойств рулонных печатных машин, в частности, свойств приводов и фальцаппаратов как много-нрасочных, так и однокрасочных машин. Особое внимание уделяется исследованию динамиии фальцаппаратов, лосиольиу в существующих разработках данной тематики этот вопрос изучен лишь поверхностно. Результаты исследования могут найти применение при эксплуатации данного класса машин, а также при осуществлении усовершенствования и модернизации технологического оборудования.
Ключевые слова: динамика, печатные машины, привод, фальцаппарат.
Рулонные печатные машины занимали и продолжают занимать достойное место среди печатных средств информации. В последние годы их создание и эксплуатация ознаменовалисьдостижением высокою качества многокрасочной продукции и совершенствованием средств автоматизации технологических процессов. Эю сильно повысило их рыночный потенциал.
Печатание высококачественной многокрасочной продукции на машинах секционного построения осложняется наличием динамических процессов, связанных с возникновением крутильных колебаний элементов системы привода, продольных колебаний натяжения бумажной ленты, порождающих непрн-водку печати; поперечных (изгибных) колебаний контактирующих пар цилиндров, выполняющих
)Инт«ОИИГЛУП и ммкшэоиитуп *ои ш ш»иэм ии*эпо
определенные технологические операции. Это печатные пары (IIII). красочные валики, цилиндры и валики лентопроводящих и фальцующих систем Колебательные явления искажают свойственные конструкциям законы движения рабочих органов и могут стать причиной недопустимых нарушений качества продукции. В печатных аппаратах это неприводка, дробление или непропечатка красочных оттисков на лепте, в фальцевальных аппаратах - неточности размеров рубки ленты па листы, косина, шлейф и пр.
Каждое из этих нарушений возникает вследствие одной или ряда причин и нуждается в снижении до допустимых значений, оговариваемых требованиями к качеству продукции. Эти требования указываются в паспортах машин. Чтобы сформулировать и количественно охарактеризовать гакие требования, необходимы знания особенностей технологических процессов. степени влияния па эти процессы возникающих переменных нагрузок, точности изготовления и сборки элементов машинных агрегатов, экологических параметров и т.п.
Среди множес тва динамически активных рабочих органов важное место занимают привод машины и фальцевально-режущее устройство. Если приводу машины уделялось определенное внимание в ранних исследованиях 11 — 4|, то влияние процессов, происходящих н фальцаппаратах, практически не изучено, за исключением некоторых описательных сведений |5| Тем не менее и привод, и фальцаппарат остаются недостаточно изученными, и продолжение научного поиска в этом направлении остается актуальным.
Рассмотрим некоторые направления исследований динамических процессов в приводах и фальцаппаратах, представляющих научную и практическую значимость
В начале о системах приводов. В последних исследованиях |-1) было сформулировано понятие «динамическая неприводка печати н объяснена его сущность. Его рекомендовано использовать в качестве основного критерия для оценки динамических свойств приводов.
Понятие динамической неприводки формируется па основе известной 111 зависимости изменения натяжения ленты Гл(0 на участках И 1, / её проводки в машине между последовательными печатными парами:
тЛ(о+ад-ув(Фм- ф,)+р®(*ь (и
где т —время проводки ленты между двумя ПП;
Ел-Ь-5
— коэффициент, характеризующий
упругие свойства бумаги: её модуль упругости П0. ширину Ь и толщину 6; а также среднюю частоту вращения ПП ш. равную отношению скорости печати V и радиусов г цилиндров IIII, принятых равными;
—фактические частоты вращения ведущей и ведомой ПП;
О) — усилия, приложенные кленте на предыдущем участке её проводки.
В формуле (1) произведение Ув(фм — ф,) представляет возмущающий фактор, зависящий от разности частот вращения ПП. что связано с динамическими процессами, происходящими в машине при установившемся режиме работы. 11а ет основе получена следующая зависимость, характеризующая ненри-водку печати 5<|Ц(0:
Дф,.и(0-ф^(«-ф. (2)
1-1
Зависимость (2) показывает, что:
— динамическая неприводка в отличие от
неприводки. вызываемой усилиями постоянно
формируется на бумаге при работе машины и определяется закономерностями изменения переменных технологических сопротивлений в ПП и другими возмущающими факторами;
— мерой этой неприводки являются амплитуды продольных колебании натяжения ленты. Они возникают вследствие рассогласований вращения Г1Г1, соответствующих разным моментам времени. Это те моменты времени, которые наступают при прохождении одними и теми же участками лен ты соседних зон печати;
— динамическая неприводка не зависит от упругих свойств ленты, а зависит от радиусов цилиндров ПП и времени т проводки ленты между ПП.
В дальнейшем было выяснено, что в такой постановке это понятно справедливо лишь для схем приводов с единым двигателем, т.к. при этом приводе влиять на неприводку, возникающую о г усилий, приложенных непосредственно к денге, невозможно. Этот недостаток уст раняется, если ПП приводятся н движение от индивидуальных электродвигателей с использованием систем автоматического регулирования (САР) натяжения ленты. В тгом случае СДР о тслеживает непосредственно изменение натяжения как источник неприводки печати. Но в исследовании [41 не ставилась задача установления структуры и параметров САР, поэтому и перспек тиве :по представляется важным для выработки соответствующих рекомендаций. Тем не менее результаты исследования 1*11 позволили доказательно установить преимущества каждой из схем приводи. С этой целью на базе разработанных там теоретических зависимостей были выполнены расчеты рассогласования ПП и непри-водки двухкрасочной печати. Они выполнены на базе параметров газетных офсетных машин ПОГ90 и ПОГбО для обоих вариантов приводов. Считалось, что в составе машины два печатных аппарата работают в режиме двух красочной печати Принятые исходные данные взяты из технической документации по этим машинам или рассчитаны на их основе по приводимым формулам и сведены в табл. 1 и 2.
По формулам были рассчитаны изменения переменных функций рассогласования /,(/) и /"«(/) для обеих марок машин и обоих вариантов приводов. Полученные результаты приведены на графиках, рис. 1а, б.
Аналогично получены формулы £,(0 и / а(0 изменения неприводки печати, по которым построены графики на рис. 2а. б.
Согласно рис. 1а. изменение рассогласования в пределах времени т в обеих машинах происходит с собственной частотой крутил!,пых колебаний 1> Амплитуда этого изменения определяется произведением —1-------------------------------------------!-В нем основным фактором
/, Т9 Ь7 -о, -а2
регулирования численного значения амплитуды, как уже было сказано, является значение. В свою очередь. оно зависит от жесткости С, „ т.е. от диаметров валов на участках привода.
11а рис 16 максимум функции в пределах времени
к' к
X определяется произведениями СФ‘У‘ сп„—-------- •
1>■» т„
м.° _
—I-. В нем основным фактором снижения амил гуды
А
Каталожные данные
1 |лрлЧ£1*р14 М.фКИ машин
П0г!)0 ПОГбО
У„0 220
к* 103.0 24.3
К, Ом 0.1045 0.403
137
»л. < ' 165.1 164.3
К 1/Н-м 5,210 * 2 10 ’
С 1,3327 1.3389
Л1„. Н* 9Ь.8 22.5
Т+С 0.05 0.055
1. «г 0.42 0,63
п. 1У0/М11Н 27 тис 18 7ЫГ
м / с ‘ 45 30
1.. м 1.00 1.32
V. м/с 4.45 2.1
Г,., Н ч/рад 16200 1700
С* Нм/рац И1-243 38 П 4
1г *г М ’ 0.07 0.0045
1Г1ГМ' 1.89 0.23?
*Г М : 1.06 0,13
«'т- 1.6 3.0
и„- 1.5 2.0
Таблица2
Расчетные характеристики
Параметры Марки машин
ПСИ 90 ПОГПО
Система приподл с ЕД
Ь‘. с ‘ 18468 21)404
Ь, с"' 1.15,9 142.8
2. 1 /„’ кг -м1 1.14 12.0
Г,—5~ V1" - 0,525 о,:м»
в 2.76 Х17
о„ с-' •1,75 -14,4
о„ с" -15.25 -25.0
С. с " 0 0
Система приподл г ИД
Ь’.С* 43.3-127 429,5-12Н8.8
Ь. С** 6,6 11.3 20.7 -3.\9
П 7.22 18.4
-9.6 -20,0
А, 17.2 29.2
Г' -2.4 -1.0
0, с ' -7.2 -19.0
С с"' 3.7 -10.79
Рис. I. Графики изменении рлгго
является ко;к|>ф1щисш' крутизны статической характеристики V, т.к. час тота Ь ограничена узкими продолами характеристик бумаги: модуля уирутсти Е0 и толщины ленты 6. В свою очередь, V является показателем класса точности двигателя и чем оно меньше, тем вышр ого стоимость. Приводимые на рис. 16 трафики показывают высокую чувствительность рассогласования к изменению внутренних свойств систем привода обеих машин.
Подобно рассогласованию в схеме привода с единым двигателем изменение ненриводки происходит с частотой Ь, рис. 2а. Оно не зависит от упругих свойств ленты.
В схеме привода с индивидуальными двигателями изменение ненриводки имеет единственный макси мум и существенно зависит от Ь и т. Так на рис. 26 показано, что заштрихованные кривые изменения ненриводки в машине ПОГОО при Ь =(6.6-11.3) г 1
О 0.1 02 03 О А 05 06
}'-мю г'чи,-и Гй»
5- ЕА Г,ДОс*& б
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ МСТНИ* 3 (И) 200» МЛШИ-ОС1Ю1 НИ!
щ
0,5
ог
гг$)
03
035
0.4
0.45
05 065
06 06 5 01 0.75 08
004 0Р9 ОЯ 0,« ОЛО 0}4 018 (, С
ЛСГ90
,'Г-‘=чг - V ^ ^—\ .''
ПОГбО
':(1)
03
035
0.4
0.45
05 055
06
К1 Ь—
; Б сто
—1
тгь» Г1 |
у — - \
. ..ц
07
0.75
ОЛ
т...
►
г
—■ т
■ ■
>*»
1л
1
02 0.4 06 I. с
02 0.4 06 (, С
Рис. 2. Графики и:>менсния нснрнподки печати
изменяюгиичениеI«'приводки кпределах х на25— 30%. Кривые Тло/ю = 0,42 и 1П0г<ю = 0-60 показывают, как на величину неприводки плияет время, те. скоростной режим работы машины. При увеличении т (иными словами, при снижении скорости машины) с 0,42 с до 0,6 с амплитуда неприводки увеличивается п 1,2- 1,8 раза. Это можно объяснит!» увеличением рассогласования ПП на более низкой скорости вследствие повышении неравномерности их движения.
Ограничив максимальное значение неприводки пределами 0,05 — 0,10 мм, рассчитали значения искомых параметров Ьш|п и диаметра синхронизирующего вала (1.х дли гнетом привода с единым двигателем и Утт для приводом с индивидуальными двигателями.
Исходные данные и результаты расчетов свели в табл. 3.
Анализ показал, что в .эксплуатируемых в типографиях страны машинах ПОГбОи ПОГОО собственные частоты Ь крутильных колебаний имеют постоянные значения. Они превышают минимальные значения Ь|ПЫ|, при которых обеспечивается допустимое
значение неприводки |5). Эго означает, что машины нриюдны для получения продукции более высокого качества. При этом значения диаметров синхронизирующих валов с/, удовлетворяют габаритным требованиям и требованиям жесткости. Они без затруднений и за короткое время могут быть заменены при необходимости в условиях типографий силами механиков средней квалификации.
Анализируя динамику приводов машин с индивидуальными двигателями, установлено, что частоты крутильных колебаний Ь здесь имеют переменные значения, отличаясь в 1,7 раза в зависимости от реальных свойств бумажной ленты. Эти свойства могуг изменяться даже в пределах печатания одного тиража продукции. Для устранения возможности появления некачественной продукции параметры электродвигателей и САР. а также упругие свойства ленты должны удовлетворят!, повышеннымтребованиям. В частности, минимальное значение коэффициента крутизны статической характеристики двигателей должно быть на порядок выше, чем у серийных аналогов.
Отказ в работе САР приводит к необходимости замены неисправного блока на исправный, но требующий существенных затрат. Обслуживание машин с САР осуществляется при наличии механиков высокой квалификации Это возможно в условиях крупных типографий
Таким образом, приводе единым двигателем при наличии известных его преимуществ не приспособлен дли речулирования неприводки печати при печатании тиража продукции, а с помощью привода с индивидуальными двигателями, несмотря на его дороговизну, в принципе, возможно регулирование неприводки печати, возникающей не только от рассогласований вращения лентоведущих пар. но и вследствие усилий, воздействующих непосредственно на ленту. Это делает машины с таким приводом способными к удовлетворению запросов самых взыскательных заказчиков печатной продукции, т.е. предельно конкурентоспособными.
Выполненное исследование И) не отвечает на вопрос, какая при этом должна быть структура САР и каковы характеристики входящих в нее звеньев. Это составляет одну из задач будущих исследований
Проблемы приводов касаются и однокрасочных машин. Разработанное теоретическое обеспечение
Таблица 3
!М сравнительною расчета продольных параметром приводов
Марка машины
Параметры ПОГОО ПОГОО
Схема прикола Схема припода
СЕД с ИД сПД с ИД
Ь. Ь . с1 135,9 в.Г. 11,3 142.8 20,7-35.9
с' 53.3 85.0
/„ «• м' 1,89 0,232
• 0.95 0.38 0,45 0.85 0,31 0.62
м 50 100
к 1/П* 5.2 10 ‘ (2.6-7.4) -10-* 210" (1.66 5.0) 10 *
1/Нм (0,3-0,9» 10 * 10,3-0,6) 10-*
3.33 5.0
<1, ММ 45.0 35.0
и полной мере позволяет охарактеризовать динамические свойства приводов и этих машин. В качестве критериев их оценки здесь следует установить пределы отклонений размеров рубки на листы будущей продукции и ресурс работы приводов до наступления различных видов ремонта машин. Количественных данных для этих машин не получено. То же касае »ся рекомендаций по рациональному выбору разновидностей передач, с помощью которых движение от электродвигателей передается рабочим органам машины, п том числе синхронизирующему валу, лен-товедущим цилиндрам, тянущим валикам и входному валу фальцаппарата
Особую проблему в динамике рулонных машин представляет фальцаппарат, т.к. в нем технологические процессы осуществляются при наличии ударных нагрузок от рубки полотна и фальцовки листов, а также от переменной неуравновешенностицилинд-ров в фальцевальных парах |5|. Ударные нагрузки порождают колебания с собственными частотами, поэтому важную роль приобретает учет значений жесткостей и трения при заданных инерционных характеристиках рабочих органов. А влияние переменной неуравновешенности за цикл вращения фальцевальных пар на общую динамику машин представляет несомненный теоретический и практический интерес не только для полиграфических, но и для других рачновидностей ироизводггвенных машин.
Ноучная задача здесь представляется состоящей из исследований законов вращательного движения каждой) из цилиндров, из установления относи тельных динамических перемещений, искажающих взаимодействия цилиндров при реализации технологического процесса, и влиянии всех этих процессов на характер крутильных колебаний в приводе машин, и тем самым на продольные колебания ленты и на отклонения от номинала размеров отрубленных листов.
В основе теоретического исследования может быть использована рапсе разработанная математическая модель с уточнением ее специфическими взаимодействиями, происходящими в фальцаппаратах Достоверность предполагаемых результатов исследований состоит в наличии имеющихся данных икс-периментальных исследований динамики односек-ционных рулонных машин отечественного производства и динамических процессов на специальном макете.
Изложенные здесь материалы и результаты исследований представляют несомненный интерес в деле
подготовки специалистов и аспирантов по динамике и прочности машин, а также при совершенствовании и эксплуатации производственных машин.
Библиографический список
1. Воронов В.А Теория и расчет механических прииодон многокрасочных рулонных ротационных машин монографии -Омск:ИПК«Омич», 1902 - 112с.
2. Вороной А.II. Механические системы приводов роыцион пых машин (Исследование. расчет, проектирование); учеб пособие / А.Е. Вороной. Е.А. Воронов. Е.Н. Гусак - Омск : И|д-В0 ОмГТУ.2008. - 122 с
3. Воронов Л.Е. Особенности динамики приводов рулонных млшин / Известия высших учебных заведении. Сор. 2 «Проблемы полиграфии и издательского дела и. - М.:Илд-воМГУП.2009. -N0 3. - С. 23 - 32.
4. Воронов А.Е. Совершенствование приводов рулонных ротационных машин на базе анализа динамических процессов и критериального синтеза . автореф. ЛИС. ... клнд техн. наук. — Москва. 200У. - 2» с.
5. Карагодина М.С. К вопросу обосновании точности уравновешивания фальцаппаратов рулонных машин / «России молодая неродоныетехнологии - и промышленность" : матер. II Все-рос. молодежной нлуч техн. нонф. — Омск ОмГТУ, 200У. -Кн. I - С. 46-50.
ВАЛУЕВИЧ Элина Олеговна, руководитель отдела маркетинга типографии «Крафт».
Адрес для переписки: е-rnail: elinel [email protected] ВОРОНОВ Артём Евгеньевич, аспирант кафедры «Теория механизмов и машин» Омского государствен нош технического университета.
Адрес для переписки: с-mail: berkut.05(«)bk.ru ВОРОНОВ Евгений Александрович, доктор технических наук, профессор кафедры «Основы теории механики и автоматического управления» Омского государственного технического университета. Адрес для переписки: e-mail: berkul .05^i)bk.ru ЧХЕТИЛНИ Екатерина Юложшна, аспирантка кафедры «Основы теории механики и ав томатического управления» Омского государственного технического университета.
Адрес для переписки: e-mail: ekaterina-chkheliani(o) yandex.ru
Статья поступила в редакцию ОУ. 10.2009 г.
© Э. О. Валуевич, А. Е. Воронов, Е. /V Воронов, Е. Ю. Чхетиани
Книжная полка
Тимингс, Роджер Л. Справочник инженера механика |Текст1 / Р. Л. Тимингс ; пер. с англ. И. Ю. Шкадиной. — М.: Техносфера, 2008. — 629 с.: рис., табл. — (Мир физики и техники). — 1500 экз. — ЮДО 978-5-94836-! 83-3.
Справочник подготовлен в помощь ииженерам-механикам, занятым проектированием и изготовлением технических изделий и оборудования. Издание учитывает изменения в технологиях и стандартах инженерного проектирования и содержит самую необходимую информацию по разработке проектов, теории и материалам и их свойствам,
Этот справочник был подготовлен в помощь инженерам-механикам, занятым в проектировании, разработке и производстве технических изделий и оборудования Он также полезен в качестве источника информации всем тем инженерам, кому быстро и ежедневно требуются нормативно-технические данные.
