Влияние колебания цилиндров печатного аппарата на качество печати

Печать на высоких скоростях сопровождается значительными динамическими нагрузками в печатных аппаратах печатных машин. Эти нагрузки вызывают колебания цилиндров печатного аппарата, провоцирующие различные недостатки печатной продукции, среди которых часто встречается такой дефект, как «полошение». Этот дефект неоднократно отмечался при испытаниях новой техники, а борьба с ним приводила к многомесячной задержке пуска машин в эксплуатацию. Существующие исследования не позволяют гарантировать отсутствие полошения во вновь проектируемых машинах, так как не учитывают ряда факторов процесса создания натиска. Поэтому моделирование колебательного процесса и его влияния на качество продукции сохраняет свою актуальность на этапе проектирования новой техники, предотвращая появление неудачных конструкций.

Цель работы.

Целью работы является выявление зависимости «полошения» от радиальных колебаний цилиндров печатного аппарата и определение параметров печатного аппарата, при которых дефект печати сводится к минимуму.

Для достижения цели, поставленной в данной работе, необходимо:

— определить величину диапазона допустимой деформации декеля в зависимости от заданных перепадов оптической плотности оттиска;

— определить допустимую амплитуду колебаний цилиндров ПА;

— промоделировать радиальные колебания цилиндров печатного аппарата;

— создать методику расчета колебаний с учетом таких параметров, как скорость работы, ширина выемки, коэффициент затухания (коэффициент демпфирования);

— отработать методику определения параметров колебательной системы, таких как коэффициент демпфирования, жесткости цилиндров ПА.

Научная новизна работы.

Научная новизна данной работы состоит в следующем:

— выявлена зависимость неравномерности оптической плотности печатных оттисков от неравномерности натиска цилиндров ПА.

— разработаны модели, описывающие колебания цилиндров ПА- (модель 2-цилиндровой печатной секции, модель 3-цилиндровой печатной секции);

— описана зависимость амплитуды колебания цилиндров от таких параметров машины, как скорость работы и жесткость цилиндров, коэффициент затухания колебаний цилиндров ПА жесткость и деформация декеля.

— выявлен режим наиболее неблагоприятных параметров ПА.

Практическая ценность.

— выявленные значения допустимых деформации цилиндров офсетной печатной пары в зависимости от требований к равномерности оптической плотности оттиска позволяют сформулировать требования к жесткости цилиндров разрабатываемых печатных аппаратов;

— разработанные в данной работе динамические модели позволяют спрогнозировать появление полошения на этапе конструирования и своевременно принять меры по его устранению.

Основные научные и практические результаты, выносимые на защиту:

— методика экспериментального определения связи деформации декеля с перепадом оптической плотности печатных оттисков и численные значения диапазона допустимой нестабильности применительно к офсетной печати;

— модель, описывающая колебания цилиндров ПА (модель 2-цилиндровой печатной секции, модель 3-цилиндровой печатной секции);

— методика экспериментального определения амплитуды колебаний цилиндров печатного аппарата;

— экспериментально определенные значения коэффициента демпфирования.

1. Обзор литературы.

Оптическая плотность оттиска в значительной мере зависит от давления печати. Так как это давление в свою очередь определяется деформацией декеля, нестабильность последней может сказаться на равномерности оптической плотности оттиска. Причинами изменения деформации декеля могут быть дополнительные прогибы цилиндров печатной пары под воздействием натиска второго печатного контакта [1, 2], колебания цилиндров [3−6], отклонения геометрии цилиндров из-за погрешности изготовления и прогибов [7].

Из перечисленных причин наиболее трудноустранимыми являются радиальные колебания цилиндров.

5. Общие выводы по работе.

Одна из причин полошения — деформации цилиндров печатного аппарата под действием натиска. Возникающие при этом радиальные колебания цилиндров ведут к изменению межосевого расстояния, изменению деформации декеля, изменению давления печати и как следствие, нарушению равномерности оптической плотности оттиска.

Допустимая величина нестабильности деформации декеля, как показали проведенные исследования, для качественной офсетной печати не должна превышать 0,02 мм.

Допустимая величина отклонения цилиндров от статического положения не должна превышать 0,01 мм.

В офсетном печатном аппарате возможно взаимовлияние усилий натиска при прохождении выемок в контактных зонах офсетный-печатный и офсетный-формный цилиндры. Чтобы такое влияние не проявилось в виде неравномерности оптической плотности оттиска, необходимо, чтобы расчетная деформация декеля X, изгибная жесткость цилиндров С] и условная жесткость декеля сд отвечали соотношению с, >20-сд-(1,1со8Ф-0,1)> где ф уГ0Л между линиями, соединяющими центр офсетного цилиндра" с формным и печатным.

Амплитуда колебаний, возникающих после прохождения выемки, существенно зависит от характера нарастания усилия печати. Зависимость усилия печати от угла поворота может быть описана выражением:

ЕЬК г = т2 + <р1 з где Е — модуль упругости материала декеляЬ, Я — длина и радиус цилиндраX — расчетная деформация декеляср, фш — текущий и граничный углы поворота цилиндра, А — толщина декеля.

Для оценки амплитуды колебаний цилиндров составлена математическая модель для 2- и 3-массовой систем с учетом таких факторов, как закон изменения нагрузки при прохождении выемки через зону контакта, разницы в жесткости и коэффициентах демпфирования на участке печати и при прохождении выемки через зону печатного контакта. Для такой сложной модели эффективен способ численного решения, алгоритм которого составлен с использованием возможностей системы МаШСас!

Качественно амплитуду колебаний можно оценить по коэффициенту динамичности (отношению максимальной деформации к статическому прогибу). Этот коэффициент (без учета затухания) можно оценить выражением: к-т, +^2⁰⁰⁵(2^-1, + к-т)-2со$(к-т] + к-т)-2соък-т1 + соък-т + 2.

Ки =.

Аг-х, где к — частота собственных колебаний цилиндраХ — время спада (и нарастания) нагрузкит — время прохождения выемки.

При большой скорости работы машины, когда время нарастания нагрузки меньше периода собственных колебаний, коэффициент динамичности можно оценить выражением Ы = е~2Ьг — 2е~''т соз (кт) + 1+1, где т = —, /- — длина выемки (по дуге) — Ур — скорость печатик- -Ур коэффициент затухания.

При неблагоприятном наборе параметров отклонения цилиндра могут в 3 раза превысить статический прогиб.

Соответствие деформации цилиндров, определенная в ходе экспериментов, и расчетов подтверждает возможности использования метода конечных элементов для оценки жесткости цилиндров.

На основании экспериментов, логарифмический декремент может быть определен как 0,7 на участке прохождения выемки и 0,8 на участке печати.

На основе данного исследования разработан порядок расчета проектируемого печатного аппарата на отсутствие поперечных колебаний цилиндров.

Заключение

.

Исследование процесса колебаний цилиндров печатного аппарата показало, что при работе машины возможны неблагоприятные режимы, при которых колебания могут сопровождаться полошением оттиска.

Проведенные эксперименты позволяют определить допустимую величину колебаний деформации декеля. Чтобы колебания цилиндра не превысили допустимой величины, на стадии проектирования нужно добиться достаточной жесткости цилиндров (зависящей от требований к качеству продукции, скорости работы).

Необходимую жесткость можно найти моделированием колебаний по разработанной в настоящей работе методике. Это моделирование носит приближенный характер, поскольку система с распределенными параметрами, какой является печатный аппарат, заменена с целью упрощения системой с сосредоточенными параметрами.

Для дальнейшего уточнения расчетов может необходимо рассмотреть динамику цилиндров печатного аппарата как системы с распределенными параметрами.