Московский государственный университет печати

В.П. Митрофанов, А.А. Тюрин, Е.Г. Бирбраер, В.И. Штоляков


         

Печатное оборудование

Учебник для вузов


В.П. Митрофанов, А.А. Тюрин, Е.Г. Бирбраер, В.И. Штоляков
Печатное оборудование
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление

Предисловие

Введение

1.

Глава 1. Элементы механики контактной печатной зоны.

1.1.

Схема контактной печатной зоны

1.2.

Разновидности печатных аппаратов

1.3.

Условия получения оттисков давлением

1.4.

Декель и его реологические модели

1.5.

Влияние параметров ротационного аппарата на геометрию печатного контакта и давление печати

1.5.1.

Зависимость ширины полосы печатного контакта от диаметров цилиндров и жесткости декеля

1.5.2.

Распределение давления по ширине полосы контакта

1.5.3.

Распределение интенсивности нагрузки по длине полосы контакта и суммарное усилие печати

1.5.4.

Распределение давления по ширине полосы контакта при вязкоупругом декеле. "Приработка" декеля

1.5.5.

Переходный процесс изменения оптической плотности оттисков, вызываемый регулировкой давления печати в ротационных машинах

1.6.

Скольжение упругой покрышки в контактной зоне

1.7.

Условное передаточное отношение ротационной печатной пары

2.

Глава 2. Красочные и увлажняющие аппараты.

2.1.

Назначение, общая классификация, структура

2.2.

Красочные аппараты машин глубокой печати

2.2.1.

Краскоподающие устройства

2.2.2.

Ракельные устройства

2.3.

Красочные аппараты машин высокой и плоской печати.

2.3.1.

Красочные аппараты для вязких красок

2.3.2.

Красочные аппараты для жидких красок машин высокой и плоской печати

2.4.

Увлажняющие аппараты

2.4.1.

Область применения увлажняющих аппаратов

2.4.2.

Особенности процесса увлажнения и применяемых растворов

2.4.3.

Требования к увлажняющим аппаратам

2.4.4.

Типовые принципиальные схемы увлажняющих аппаратов

2.4.5.

Системы контроля и автоматического регулирования

3.

Глава 3. Рулонные ротационные печатные машины.

3.1.

Типовые принципиально-кинематические схемы рулонных машин

3.1.1.

Машинный технологический процесс печатания на рулонных машинах и примеры их принципиальных схем

3.1.2.

Характерные сравнительные особенности построения рулонных машин различных способов печати

3.2.

Лентопитающие устройства

3.2.1.

Рулонные установки

3.2.2.

Механика разматывания рулона в установившемся режиме.

3.2.3.

Рулонные тормоза и приводы

3.2.4.

Кинематика неустановившегося движения ленты

3.2.5.

Амортизационные валики

3.2.6.

Математическое описание лентопитающего устройства

3.2.7.

Фильтрация высокочастотных колебаний натяжения ленты

3.2.8.

Обоснование оптимальной величины среднего уровня натяжения.

3.2.9.

Автоматические устройства для склейки ленты

3.3.

Печатные секции рулонных машин

3.3.1.

Секция высокой печати

3.3.2.

Секция офсетной печати

3.3.3.

Секция глубокой печати

3.3.4.

Секция флексографской печати

3.3.5.

Цилиндры и их опоры

3.3.6.

Устройства для крепления гибких печатных форм и декелей

3.3.7.

Рекуррентная динамическая модель идеализированного привода печатной секции

3.4.

Основы теории приводки красок и приводочные устройства

3.4.1.

Функциональная связь между величиной неприводки красок и относительной деформацией движущейся ленты

3.4.2.

Влияние лентопитающего устройства на приводку красок

3.4.3.

Оценка качества лентопитающего устройства по критерию допустимой неприводки красок

3.4.4.

Влияние на приводку красок привода печатных секций

3.4.5.

Оценка привода печатных секций по критерию допустимой неприводки красок

3.4.6.

Влияние на приводку красок переменной величины пути ленты между печатными секциями.

3.4.7.

Влияние ползучести материала ленты на статическую неприводку красок

3.4.8.

Переходные процессы при вязкоупругой ленте

3.4.9.

Устройства для приводки красок

3.5.

Сушильные устройства

3.5.1.

Требования к сушильным устройствам

3.5.2.

Конструкция конвективных воздуходувных устройств

3.5.3.

Другие виды сушильных устройств

3.6.

Резальные, фальцевальные и подборочно-швейные аппараты.

3.6.1.

Устройства для продольной резки ленты

3.6.2.

Устройства для поперечной резки ленты

3.6.3.

Устройства для продольной фальцовки ленты

3.6.4.

Устройства для поперечной фальцовки ленты

3.6.5.

Устройства для подборки листов

3.7.

Приемно-выводные устройства рулонных машин

3.7.1.

Листовые приемно-выводные устройства

3.7.2.

Устройства для вывода и выклада тетрадей

3.7.3.

Рулонные приемные устройства

3.8.

Механический привод в многокрасочных машинах секционного построения.

3.8.1.

Динамическая расчетная модель для обоснования параметров механических приводов.

3.8.2.

Функциональная связь между исходными и искомыми величинами

4.

Глава 4. СОВРЕМЕННЫЕ МОДЕЛИ РУЛОННЫХ РОТАЦИОННЫХ ПЕЧАТНЫХ МАШИН

4.1.

Общие сведения

4.2.

Отечественные модели рулонных ротационных печатных машин

4.3.

Рулонные ротационные машины фирмы МАН

4.4.

Рулонные ротационные машины фирмы КБА

4.5.

Рулонные ротационные машины фирмы «Гейдельберг-Харрис»

5.

Глава 5. ЛИСТОВЫЕ РОТАЦИОННЫЕ МАШИНЫ

5.1.

Общие сведения

5.1.1.

Появление и развитие листовых ротационных машин

5.1.2.

Особенности листовых ротационных машин и область их применения. Краткая классификация

5.1.3.

Типовые принципиальные схемы листовых ротационных машин

5.2.

Листопитающие устройства

5.2.1.

Общие сведения

5.2.2.

Самонаклады

5.2.3.

Механизмы равнения листа

5.2.4.

Листоускоряющие механизмы

5.2.5.

Контрольно-блокирующие устройства

5.2.6.

Расчет листопитающих систем

5.3.

Особенности печатных устройств листовых ротационных машин

5.3.1.

Цилиндры печатного аппарата

5.3.2.

Механизмы привода цилиндров печатного аппарата

5.3.3.

Механизмы приводки формных цилиндров

5.3.4.

Опоры цилиндров печатного аппарата

5.3.5.

Устройства для замены цилиндров

5.3.6.

Механизмы натиска

5.3.7.

Вспомогательные и контрольно-блокирующие устройства

5.3.8.

Особенности наладки и эксплуатации печатных аппаратов

5.4.

Специальные секции и устройства в листовых ротационных машинах

5.5.

Устройства для передачи листов между секциями

5.5.1.

Передаточные цилиндры

5.5.2.

Передаточные и листопроводящие транспортеры

5.5.3.

Листопереворачивающие устройства

5.6.

Приемно-выводные устройства листовых ротационных машин

5.6.1.

Цепной листовыводной транспортер

5.6.2.

Разглаживающие и прижимные устройства

5.6.3.

Противоотмарочные и сушильные устройства

5.6.4.

Листоукладчики и вакуумные замедляющие устройства

5.6.5.

Сталкиватели и передние упоры приемного стола

5.6.6.

Приемные столы

5.6.7.

Устройства для съема контрольных оттисков

6.

Глава 6. СОВРЕМЕННЫЕ МОДЕЛИ ЛИСТОВЫХ РОТАЦИОННЫХ МАШИН

6.1.

Отечественные модели листовых ротационных машин

6.2.

Листовые ротационные машины объединения «КБА-Планета»

6.3.

Листовые ротационные офсетные машины фирмы «Гейдельберг»

6.4.

Листовые ротационные машины объединений «МАН-Роланд», «МАН-Миллер»

6.5.

Итальянские листовые ротационные машины серии «Аурелия»

7.

Глава 7. ПЛОСКОПЕЧАТНЫЕ И ТИГЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ

7.1.

Плоскопечатные машины

7.1.1.

Схемы построения плоскопечатных машин

7.1.2.

Привод печатного аппарата плоскопечатной машины

7.1.3.

Кинетостатический анализ привода печатного аппарата

7.2.

Типовые принципиально-технологические схемы тигельных машин и их основные узлы

7.2.1.

Основные схемы построения тигельных машин и конструктивное исполнение основных узлов

7.2.2.

Механика тигельного печатного аппарата

8.

Глава 8. РЕПРОГРАФИЧЕСКИЕ ПЕЧАТНЫЕ УСТРОЙСТВА И СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ ПЕЧАТНЫХ МАШИН

8.1.

Репрографические печатные устройства

8.1.1.

Электрофотографические печатные устройства (ЭПУ)

8.1.2.

Термографические печатные устройства (ТПУ)

8.1.3.

Ионографические печатные устройства (ИПУ)

8.1.4.

Магнитографические печатные устройства (МПУ)

8.1.5.

Струйные печатные устройства (СПУ)

8.2.

Специальные виды печатных машин

8.2.1.

Печатно-отделочные линии (ПОЛ)

8.2.2.

Флексографские машины (ФМ)

8.2.3.

Машины трафаретной печати

8.2.4.

Машины тампопечати

8.2.5.

Пробопечатные станки

8.3.

Из компьютера в печатную машину

9.

Список литературы

10.

Список авторефератов диссертаций, защищенных с 1980 по 1993 г. в области печатного оборудования

Указатели
486   указатель иллюстраций
Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины Рис. 3.2. Ротационное фальцевально-резальное устройство Рис. 3.2. Ротационное фальцевально-резальное устройство Рис. 3.3. Схемы агрегатирования печатных офсетных машин из типовых модулей Рис. 3.3. Схемы агрегатирования печатных офсетных машин из типовых модулей Рис. 3.3. Схемы агрегатирования печатных офсетных машин из типовых модулей Рис. 3.3. Схемы агрегатирования печатных офсетных машин из типовых модулей Рис. 3.3. Схемы агрегатирования печатных офсетных машин из типовых модулей Рис. 3.3. Схемы агрегатирования печатных офсетных машин из типовых модулей Рис. 3.4. Схема рулонной машины глубокой печати с рулонным приемным устройством Рис. 3.5. Схема многорулонной офсетной машины Рис. 3.6. Схема рулонной планетарной офсетной машины Рис. 3.7. Схемы печатных секций рулонных машин высокой печати: а - однокрасочной; б - двухкрасочной; в - двусторонней; г - четырехкрасочной Рис. 3.7. Схемы печатных секций рулонных машин высокой печати: а - однокрасочной; б - двухкрасочной; в - двусторонней; г - четырехкрасочной Рис. 3.3. Схемы агрегатирования печатных офсетных машин из типовых модулей Рис. 3.8. Схемы многокрасочных двусторонних многорулонных офсетных машин Рис. 3.9. Схема четырехкрасочной флексографской машины Рис. 3.9. Схема четырехкрасочной флексографской машины Рис. 3.10. Поворотные штанги Рис. 3.10. Поворотные штанги Рис. 3.10. Поворотные штанги Рис. 3.10. Поворотные штанги Рис. 3.10. Поворотные штанги Рис. 3.10. Поворотные штанги Рис. 3.10. Поворотные штанги Рис. 3.11. Схемы рулонных установок Рис. 3.11. Схемы рулонных установок Рис. 3.12. Схемы рулонных тормозов Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины Рис. 3.12. Схемы рулонных тормозов Рис. 3.12. Схемы рулонных тормозов Рис. 3.12. Схемы рулонных тормозов Рис. 3.13. Схемы валиков:а - плавающего; б - приводочного (регистрового) Рис. 3.13. Схемы валиков:а - плавающего; б - приводочного (регистрового) Рис. 3.13. Схемы валиков:а - плавающего; б - приводочного (регистрового) Рис. 3.13. Схемы валиков:а - плавающего; б - приводочного (регистрового) Рис. 3.11. Схемы рулонных установок Рис. 3.13. Схемы валиков:а - плавающего; б - приводочного (регистрового) Рис. 3.13. Схемы валиков:а - плавающего; б - приводочного (регистрового) Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г) Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г) Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г) Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г) Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г) Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г) Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г) Рис. 3.15. Лентопитающее устройство с дополнительной управляемой парой лентоведущих цилиндров Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г) Рис. 3.16. Схема автосклеивающего устройства: а - положение механизмов до начала склейки ленты; б - схема нанесения клея на рулон; в - положение механизмов в момент склейки лент Рис. 3.16. Схема автосклеивающего устройства: а - положение механизмов до начала склейки ленты; б - схема нанесения клея на рулон; в - положение механизмов в момент склейки лент Рис. 3.16. Схема автосклеивающего устройства: а - положение механизмов до начала склейки ленты; б - схема нанесения клея на рулон; в - положение механизмов в момент склейки лент Рис. 3.16. Схема автосклеивающего устройства: а - положение механизмов до начала склейки ленты; б - схема нанесения клея на рулон; в - положение механизмов в момент склейки лент Рис. 3.16. Схема автосклеивающего устройства: а - положение механизмов до начала склейки ленты; б - схема нанесения клея на рулон; в - положение механизмов в момент склейки лент Рис. 3.17. Схема автосклеивающего устройства с накопителем Рис. 3.17. Схема автосклеивающего устройства с накопителем Рис. 3.18. Аппарат высокой печати Рис. 3.18. Аппарат высокой печати Рис. 3.19. Печатная секция двусторонней офсетной печати Рис. 3.19. Печатная секция двусторонней офсетной печати Рис. 3.20. Секция глубокой печати Рис. 3.20. Секция глубокой печати Рис. 3.20. Секция глубокой печати Рис. 3.21. Флексографские печатные секции Рис. 3.21. Флексографские печатные секции Рис. 3.21. Флексографские печатные секции Рис. 3.21. Флексографские печатные секции Рис. 3.22. Устройства для перемещения цилиндров флексографской печатной секции Рис. 3.22. Устройства для перемещения цилиндров флексографской печатной секции Рис. 3.22. Устройства для перемещения цилиндров флексографской печатной секции Рис. 3.23. Конструкции цилиндров и их опор Рис. 3.23. Конструкции цилиндров и их опор Рис. 3.23. Конструкции цилиндров и их опор Рис. 3.23. Конструкции цилиндров и их опор Рис. 3.23. Конструкции цилиндров и их опор Рис. 3.19. Печатная секция двусторонней офсетной печати Рис. 3.19. Печатная секция двусторонней офсетной печати Рис. 3.19. Печатная секция двусторонней офсетной печати Рис. 3.20. Секция глубокой печати Рис. 3.23. Конструкции цилиндров и их опор Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек Рис. 3.25. Схема сил и моментов печатной секции Рис. 3.26. Схема печатного аппарата Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г) Рис. 3.27. Графики процесса нарушения приводки красок при скачкообразном изменении натяжения ленты на входе в первый печатный аппарат Рис. 3.27. Графики процесса нарушения приводки красок при скачкообразном изменении натяжения ленты на входе в первый печатный аппарат Рис. 3.30. Схемы и графики, поясняющие процесс ползучести ленты при ее установившемся движении в печатных секциях рулонной машины Рис. 3.30. Схемы и графики, поясняющие процесс ползучести ленты при ее установившемся движении в печатных секциях рулонной машины Рис. 3.30. Схемы и графики, поясняющие процесс ползучести ленты при ее установившемся движении в печатных секциях рулонной машины Рис. 3.30. Схемы и графики, поясняющие процесс ползучести ленты при ее установившемся движении в печатных секциях рулонной машины Рис. 3.30. Схемы и графики, поясняющие процесс ползучести ленты при ее установившемся движении в печатных секциях рулонной машины Рис. 3.30. Схемы и графики, поясняющие процесс ползучести ленты при ее установившемся движении в печатных секциях рулонной машины Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции Рис. 3.32. Схема сушильного устройства машины глубокой печати: а - общий вид в аксонометрии; б - схема воздушного «замка» в нижней части сушильной камеры (на выходе ленты) Рис. 3.33. Схемы сушильных устройств (а, б, г) и графики зависимости удельных расходов энергии (в) от производительности сушилки газовоздушного типа Рис. 3.33. Схемы сушильных устройств (а, б, г) и графики зависимости удельных расходов энергии (в) от производительности сушилки газовоздушного типа Рис. 3.33. Схемы сушильных устройств (а, б, г) и графики зависимости удельных расходов энергии (в) от производительности сушилки газовоздушного типа Рис. 3.33. Схемы сушильных устройств (а, б, г) и графики зависимости удельных расходов энергии (в) от производительности сушилки газовоздушного типа Рис. 3.33. Схемы сушильных устройств (а, б, г) и графики зависимости удельных расходов энергии (в) от производительности сушилки газовоздушного типа Рис. 3.34. Схема газовоздушной сушилки (а) и графики (б, в, г), характеризующие протекающий в ней процесс сушки и дающие возможность определить необходимую длину сушилки Рис. 3.34. Схема газовоздушной сушилки (а) и графики (б, в, г), характеризующие протекающий в ней процесс сушки и дающие возможность определить необходимую длину сушилки Рис. 3.34. Схема газовоздушной сушилки (а) и графики (б, в, г), характеризующие протекающий в ней процесс сушки и дающие возможность определить необходимую длину сушилки Рис. 3.34. Схема газовоздушной сушилки (а) и графики (б, в, г), характеризующие протекающий в ней процесс сушки и дающие возможность определить необходимую длину сушилки Рис. 3.34. Схема газовоздушной сушилки (а) и графики (б, в, г), характеризующие протекающий в ней процесс сушки и дающие возможность определить необходимую длину сушилки Рис. 3.34. Схема газовоздушной сушилки (а) и графики (б, в, г), характеризующие протекающий в ней процесс сушки и дающие возможность определить необходимую длину сушилки Рис. 3.35. Схема комбинированного сушильного устройства Рис. 3.36. Устройства для поперечной резки ленты: а, б - конструкции пилообразного ножа; в - конструкция резального устройства с пилообразным ножом и графейками; г, д - схемы устройств для гладкого поперечного реза ленты Рис. 3.36. Устройства для поперечной резки ленты: а, б - конструкции пилообразного ножа; в - конструкция резального устройства с пилообразным ножом и графейками; г, д - схемы устройств для гладкого поперечного реза ленты Рис. 3.36. Устройства для поперечной резки ленты: а, б - конструкции пилообразного ножа; в - конструкция резального устройства с пилообразным ножом и графейками; г, д - схемы устройств для гладкого поперечного реза ленты Рис. 3.36. Устройства для поперечной резки ленты: а, б - конструкции пилообразного ножа; в - конструкция резального устройства с пилообразным ножом и графейками; г, д - схемы устройств для гладкого поперечного реза ленты Рис. 3.37. Устройства для фальцевания ленты: а, б, в - конструкции фальцворонки (устройства для продольного фальцевани ленты); г, д - ножевые устройства для фальцевания тетрадей и листов Рис. 3.37. Устройства для фальцевания ленты: а, б, в - конструкции фальцворонки (устройства для продольного фальцевани ленты); г, д - ножевые устройства для фальцевания тетрадей и листов Рис. 3.37. Устройства для фальцевания ленты: а, б, в - конструкции фальцворонки (устройства для продольного фальцевани ленты); г, д - ножевые устройства для фальцевания тетрадей и листов Рис. 3.2. Ротационное фальцевально-резальное устройств Рис. 3.37. Устройства для фальцевания ленты: а, б, в - конструкции фальцворонки (устройства для продольного фальцевани ленты); г, д - ножевые устройства для фальцевания тетрадей и листов Рис. 3.37. Устройства для фальцевания ленты: а, б, в - конструкции фальцворонки (устройства для продольного фальцевани ленты); г, д - ножевые устройства для фальцевания тетрадей и листов Рис. 3.37. Устройства для фальцевания ленты: а, б, в - конструкции фальцворонки (устройства для продольного фальцевани ленты); г, д - ножевые устройства для фальцевания тетрадей и листов Рис. 3.2. Ротационное фальцевально-резальное устройство Рис. 3.38. Схема многокрасочной рулонной машины секционного построения:1 - ЭД; 2 - главная передача; 3 - ГСВ; 4 - упругая муфта; 5 - опоры; 6 - ЗП; 7 - стабилизирующие валики; 8 - БЛ; 9, 9ў - офсетные цилиндры; 10 - ЛНЭ; 11 - вертикальные валы; 12 - ЛВЭ над фальцворонкой Рис. 3.39. Расчетная динамическая модель многокрасочной рулонной машины секционного построения Рис. 3.39. Расчетная динамическая модель многокрасочной рулонной машины секционного построения Рис. 3.39. Расчетная динамическая модель многокрасочной рулонной машины секционного построения Рис. 3.40. Схема i-го вертикального столбца расчетной модели Рис. 3.41. Схема установки шестерен на приводном валу Рис. 3.40. Схема i-го вертикального столбца расчетной модели Рис. 3.43. Расчетная схема двухсекционной машины Рис. 3.44 а. Графики изменения натяжения ленты при скачкообразном изменении входного натяжения ленты (с учетом колебаний в приводе) Рис. 3.44 б. Графики неприводки красок при скачкообразном изменении входного натяжения ленты (с учетом колебаний в приводе) Рис. 3.26. Схема печатного аппарата Рис. 3.27. Графики процесса нарушения приводки красок при скачкообразном изменении натяжения ленты на входе в первый печатный аппарат

Рулонные ротационные машины являются самым производительным и перспективным видом печатного оборудования вследствие рационального построения печатного аппарата и непрерывной подачи материала в виде ленты. Они представляют собой сложную высокоавтоматизированную электромеханическую систему, агрегатированную из секций различного технологического назначения, в том числе из секций для последующей обработки запечатанной ленты. Основной их недостаток заключается в ограниченности форматов продукции, которую можно получать на конкретной машине, и высоком уровне шума, особенно фальцевальных аппаратов. Вместе с тем рулонные машины позволяют легко получать различные совокупности красок на обеих сторонах ленты, а готовую продукцию - в виде тетрадей и их подобранных комплектов, в виде листов, уложенных в стопу, в виде ленты, смотанной в рулон, при установке швейных аппаратов - в виде брошюр, журналов и даже книг. В современных газетных агрегатах частота вращения цилиндров достигает 40-45 тыс. об/ч, а скорость ленты - 10-15 м/с.

Цель данного раздела состоит в том, чтобы на примере офсетной двусторонней печати ознакомиться с комплексом машинных технологических операций в рулонной машине и ее работой, на примере некоторых наиболее распространенных типов машин различных способов печати изучить возможность агрегатирования отдельных устройств (секций) в единый машинный комплекс, а затем ознакомиться со всем многообразием рулонного печатного оборудования без излишней его детализации.

Рассмотрим технологический процесс печатания на ленточном материале на примере его реализации в малоформатной рулонной машине офсетной двусторонней печати, имеющей относительно простую конструкцию среди современных рулонных машин. Схема такой машины, выпускаемой Рыбинским АО "Полиграфмаш", приведена на рис. 3.1  Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины . Машина содержит лентопитающее устройство ЛПУ, печатный аппарат, образованный тремя формными цилиндрами 18 и двумя офсетными цилиндрами 19, три красочных аппарата КА и увлажняющих аппарата УА, фальцевально-резальное устройство ФА и тетрадное приемное устройство (на рис. 3.1  Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины не показано).

Кроме того, для расширения технологических возможностей машина снабжена листовым приемным устройством ПУ (рис. 3.1, в  Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины ), содержащим реальное устройство РУ, цилиндр 22, совокупность валиков и тесемочных транспортеров, формирующих перекрытие отрезанных листов и выкладывающих их в стопу. Листовое приемное устройство агрегатировано с другими модулями машины по схеме справа от фальцевально-резального аппарата; стрелкой и пунктирной линией показано направление движения ленты при выпуске листовой продукции.

Машина работает следующим образом. Лента разматывается с рулона 2 офсетными печатающими цилиндрами 19. Рулон с целью создания необходимого натяжения ленты подтормаживается колодками 3, воздействующими на шкив 4 вала рулона. Разматываемая лента огибает направляющие валики и амортизационный валик на подпружиненном рычаге 13, компенсирующий периодический избыток и недостаток подаваемой ленты 14 (вследствие неизбежных несовершенств форм рулонов) и одновременно служащий датчиком величины натяжения ленты. На формные цилиндры 18 эластичными валиками (на рис. 3.1  Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины все эластичные валики "серые", а металлические цилиндры "белые"), соприкасающимися с ними и называемыми накатными, наносится тонкий слой соответствующей краски, которая дукторным цилиндром 16 при его вращении (против часовой стрелки в левом верхнем и нижнем КА) выводится из красочного ящика 15 и качающимся валиком 17 порциями-полосками передается в раскатную цилиндрическую группу красочного аппарата. Металлические цилиндры кроме вращательного имеют также осевое цикличное перемещение относительно эластичных валиков, что обеспечивает раскат краски по поверхности цилиндров и валиков и последующий ее накат на форму тонким, относительно равномерным слоем. Одновременно на форму наносится увлажняющий раствор аппаратом УА аналогичной конструкции, но имеющим всего три валика. Прямое изображение с каждой формы передается зеркально отображенным на соответствующий офсетный цилиндр 19, а затем в зоне контакта офсетных цилиндров друг с другом наносится на ленту одновременно с двух сторон. Причем на левой стороне ленты может быть получено как однокрасочное, так и двухкрасочное изображение. Последнее собирается на левом офсетном цилиндре при одновременной работе верхнего левого и нижнего красочных аппаратов.

Отпечатанная лента огибает направляющий валик, а затем, пройдя поворотный валик 20 приводки ее последующего реза (регистровый или приводочный валик), поступает в фальцевально-резальное устройство.

На воронке 23 этого устройства запечатанная лента фальцуется в продольном направлении, затем, уже сложенная вдвое, разрезается в поперечном направлении и в том же направлении еще раз фальцуется специальным механизмом ротационного типа, работа которого будет описана ниже.

Отдельный отрезанный лист-оттиск в развернутом виде представлен на рис. 3.1, б,  Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины на котором вертикальной линией с двумя точками показана линия продольного сгиба на фальцворонке, а горизонтальной - линия поперечного сгиба и обозначено: B - ширина ленты, L - размер отрезаемых листов.

При необходимости лента может быть разрезана в продольном направлении дисковым ножом 21.

Для установки нового рулона предусмотрен подъемный механизм с тросом 24, приводимым через барабан, червячную и зубчатую пары колес от двигателя 25.

Для выполнения всего комплекса технологических операций лента при ее движении в машине должна быть натянутой, причем величина натяжения должна быть постоянной. Простейший регулятор натяжения ленты также изображен на рис. 3.1, а  Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины . Чтобы понять функции отдельных элементов регулятора, мысленно разомкнем его, убрав рычаг 9 с пружиной 10, а рычагом 11 создадим некоторое постоянное тормозное усилие, закрепив его жестко. В этом случае тормозной момент на валу рулона будет постоянным, а по мере разматывания ленты с рулона ее натяжение будет постепенно увеличиваться (обратно пропорционально радиусу рулона), достигая 8-10-кратного значения от первоначального значения при полном рулоне. Валик на рычаге 13, жестко связанный с рычагом 7, в совокупности с пружиной растяжения 6 и демпфером 5 образуют колебательную систему с одной степенью свободы. Создавая крутящий момент, пружина 6 стремится повернуть рычаг 13 вправо и все время натягивает ленту. Таким образом, валик на рычаге 13 имеет возможность вынужденно колебаться и компенсировать биения рулона, по мере разматывания рулона и возрастания среднего натяжения ленты постепенно в "среднем" перемещаться влево, растягивая пружину 6. Обратим внимание, что при этом рычаг 8 также в "среднем" поворачивается влево.

Теперь замкнем систему регулирования, связав рычаги 8 и 12 тягами 9 и 11 через пружину сжатия 10. Тогда при увеличении натяжения ленты и повороте рычага 8 влево усилие пружины 10 будет уменьшаться, что повлечет за собой уменьшение давления колодок 3 на тормозной шкив 4 и, следовательно, уменьшение начавшего возрастать натяжения ленты. Вследствие неизбежных колебаний рычага 13 из-за биений рулона при каждом его обороте и колебаний связанного с ним рычага 8 усилие, передаваемое пружиной 10 на тормозной шкив, также будет колебательным относительно некоторой средней линии, имеющей тенденцию к снижению. Следовательно, по мере разматывания рулона тормозное усилие в "среднем" будет уменьшаться, а большое отклонение натяжения ленты от заданного среднего уровня - исключено. Необходимый уровень натяжения ленты задается изменением длины регулируемых тяг 1 и 9, т.е. изменением предварительного сжатия пружины 10. Регулятор прост конструктивно, однако, как и все регуляторы прямого действия, имеет статическую ошибку регулирования. В данной машине его применение целесообразно, так как ошибка регулирования натяжения ленты не приводит к недопустимой для данного типа машин величине смещения линии рубки.

Фальцевально-резальное устройство для газетной продукции малого формата (рис. 3.2  Рис. 3.2. Ротационное фальцевально-резальное устройство ) представляет собой совокупность механизмов на вращающихся цилиндрах, связанных между собой зубчатыми колесами (на схеме не изображены). После формирования продольного сгиба ленты с помощью воронки 1 и валиков 2 она проходит между резальным 4 и фальцующим 5 цилиндрами, вращающимися с окружной скоростью, равной скорости ленты. В зоне взаимодействия этих двух цилиндров нож 3 разрезает ленту, а управляемые кулачковым механизмом иголки 13, установленные по образующей цилиндра 5 и называемые графейками, накалывают ее переднюю кромку и увлекают влево, удерживая на поверхности цилиндра 5. Диаметр этого цилиндра в 2 раза больше диаметра цилиндра 4, поэтому на фальцующем цилиндре диаметрально противоположно установлено два ряда графеек 13 и 7.

Когда сложенный вдвое и отрезанный лист займет положение, показанное на рис. 3.2  Рис. 3.2. Ротационное фальцевально-резальное устройство , в зоне взаимодействия цилиндров 5 и 11 происходит его поперечное фальцевание с помощью подпружиненного ножа 6, проталкивающего середину листа в паз цилиндра 11, образованный его радиальной стенкой и зажимной управляемой планкой 12. При этом верхние графейки 13 опускаются, прячась в тело цилиндра 5 и освобождая переднюю кромку оттиска.

При дальнейшем вращении цилиндров, зажатый планкой 12 за середину, он ведется далее цилиндром 11, постепенно складываясь еще раз, но уже в поперечном направлении. После прохождения прижимного ролика 10 планка 12 открывается и полученная тетрадь 14 с помощью ролика 10 и цилиндра 11 проталкивается в собиратель 9, который выкладывает ее на транспортер 8. Последним поток тетрадей с частичным перекрытием друг друга выводится влево.

Перейдем к рассмотрению других типовых схем рулонных машин, которые в дальнейшем приводятся в упрощенном виде.

На рис. 3.3  Рис. 3.3. Схемы агрегатирования печатных офсетных машин из типовых модулей даны примеры агрегатирования рулонных машин из однотипных секций: двухлучевой рулонной установки 1, стабилизирующего 2, печатных 3 (сх. б, в  Рис. 3.3. Схемы агрегатирования печатных офсетных машин из типовых модулей ) и фальцующего 4 аппаратов. Секции машин агрегатируются как по горизонтали (сх. а  Рис. 3.3. Схемы агрегатирования печатных офсетных машин из типовых модулей ), так и по вертикали (сх. б, в  Рис. 3.3. Схемы агрегатирования печатных офсетных машин из типовых модулей ). На верхней схеме по горизонтали установлены секция стабилизации натяжения ленты, четырехцилиндровая офсетная печатная секция и фальцаппарат, а по вертикали - рулонная установка и красочно-формная секция 3'.

На нижней схеме (рис. 3.3, в  Рис. 3.3. Схемы агрегатирования печатных офсетных машин из типовых модулей ) по вертикали агрегатированы две четырехцилиндровые печатные секции и два стабилизирующих устройства 2. Кроме варианта проводки ленты, показанного пунктирной линией и позволяющего получать двусторонние оттиски, на этой машине возможно при двух рулонных установках провести одну ленту через верхние стабилизирующую и печатную секции, а другую - через соответствующие нижние секции, а затем обе запечатанные ленты сложить вместе и направить в фальцаппарат. При этом получаются с обеих сторон лент лишь однокрасочные оттиски, но сфальцованная тетрадь - вдвое большего объема.

Широкое распространение получил также принцип агрегатирования всех секций по горизонтали. По такому принципу строятся многокрасочные секционные машины с трех- или чаще с четырехцилиндровыми (рис. 3.3, а  Рис. 3.3. Схемы агрегатирования печатных офсетных машин из типовых модулей ) печатными офсетными аппаратами, с двух- или трехцилиндровыми печатными аппаратами глубокой печати и двусторонние машины высокой печати. Пример такого агрегатирования секций глубокой печати приведен на рис. 3.4  Рис. 3.4. Схема рулонной машины глубокой печати с рулонным приемным устройством . Каждая печатно-сушильная секция 3 глубокой печати содержит сменный формный цилиндр 10, резервуар 14 для жидкой краски, в который частично погружен формный цилиндр, ракельный нож 9 для снятия краски с пробельных участков поверхности формы, обрезиненный печатный 11 и нажимной 12 цилиндры, барабан 13 с принудительным приводом и вентиляционную систему 4.

Особенность цилиндров печатных аппаратов рулонных машин глубокой печати состоит в том, что все они не имеют выемок на своей поверхности. Поэтому печатный цилиндр может быть меньшего и некратного диаметра по отношению к формному цилиндру. Дело заключается в том, что глубокий способ печати требует больших удельных давлений. При прочих равных условиях величина суммарного усилия печати тем меньше, чем меньше площадь печатной контактной зоны, т.е. чем меньше диаметры цилиндров (см. график на (рис. 1.4, б ). В двухцилиндровой схеме из-за недопустимости больших прогибов печатного цилиндра, т.е. из условия необходимой жесткости, его диаметр может быть лишь незначительно меньше диаметра формного цилиндра. Поэтому трехцилиндровая схема печатного аппарата глубокой печати предпочтительнее двухцилиндровой, так как при первой схеме суммарное усилие печати меньше из-за малого диаметра печатного цилиндра, а необходимая жесткость системы обеспечивается нажимным, третьим цилиндром (пресс-цилиндром).

Особенность технологического процесса глубокой печати состоит также в том, что сушка оттисков необходима непосредственно после запечатывания каждой краски. Во избежание отмарывания свежеотпечатанного оттиска на участке его движения от соответствующего печатного аппарата до ближайшего сушильного устройства лента 1 (поданная в машину лентопитающим устройством 2) должна соприкасаться с поверхностью направляющих валиков и барабанов 13 только оборотной стороной. Поэтому она имеет длинный сложный путь между печатно-сушильными секциями по многочисленным направляющим валикам.

Машины глубокой печати снабжают не только фальцевальными аппаратами, но часто и рулонными приемными устройствами 5, содержащими наматывающие приводные валики 7, одновременно являющиеся опорами рулона 8, и устройство 6, обеспечивающее заданное натяжение наматываемой ленты. Например, необходимость получения отпечатанной ленты в рулоне возникает при выпуске продукции различными способами печати. Тогда в машине глубокой печати сначала получают высококачественное многокрасочное иллюстрированное изображение, а затем рулон 8 устанавливают в машину другого способа печати, впечатывая текст. Иногда выпускают даже комбинированные машины, агрегатированные из печатных секций различных способов печати.

Схема офсетной многорулонной машины приведена на рис. 3.5  Рис. 3.5. Схема многорулонной офсетной машины . Вследствие необходимости сушки оттисков глубокой печати непосредственно после запечатывания каждой краски и конструктивных трудностей печатные аппараты глубокой печати по планетарному принципу не строятся. Такой принцип построения используется в офсетных машинах, а также в газетных машинах высокой печати, однако во втором случае лишь для впечатывания краски по пробельным участкам предыдущих красок без их наложения, так как многокрасочная печать потребовала бы выполнения индивидуальной приправки на общем цилиндре для формы каждой краски.

Неоспоримое преимущество планетарных машин - высокая точность совмещения многих красок на оттиске, т.е. хорошая приводка красок. Распространенная схема рулонной планетарной многокрасочной офсетной машины представлена на рис. 3.6  Рис. 3.6. Схема рулонной планетарной офсетной машины . Между двумя одинаковыми четырехкрасочными планетарными печатными секциями 1 находится лентопитающее устройство 2, над которым установлены сушильная камера 5 и охлаждающие секции 4, через цилиндры которых проходит холодная вода. Фальцаппарат 3 размещен справа от первой (по ходу движения ленты, показанной пунктирной линией) печатной секции. Разматываемая с рулона лента запечатывается сначала с одной стороны в правом печатном аппарате четырьмя последовательно налагаемыми красками и по направляющим валикам, огибая их чистой стороной, поступает в сушильную камеру. Охладившись затем на цилиндрах левой секции 4, что необходимо для быстрого и надежного закрепления красочного слоя на ленте, она поступает в левую четырехкрасочную печатную секцию, в которой запечатывается с оборотной стороны, и опять поступает в сушильную камеру и на охлаждающие цилиндры правой секции 4, а затем в фальцаппарат 3. Охлаждающие цилиндры имеют привод и одновременно выполняют функции лентоведущих цилиндров. Машины такого типа - мощные специализированные агрегаты с высокой степенью автоматизации, обеспечивающие замену рулонов без снижения скорости машины.

По типовой схеме на рис. 3.7  Рис. 3.7. Схемы печатных секций рулонных машин высокой печати: а - однокрасочной; б - двухкрасочной; в - двусторонней; г - четырехкрасочной строятся машины высокой печати, получившие название типографских, которые предназначены главным образом для печатания книжно-журнальной продукции, а также мало- и среднетиражных газет (до 200-500 тыс. экз.). Принципиально существенных отличий в построении печатных секций этих машин по сравнению с ранее рассмотренными нет. Книжно-журнальные машины, выпускающие продукцию более высокого качества по сравнению с качеством газет, имеют большее число валиков и цилиндров в красочных аппаратах и двухвариантный фальцаппарат. В газетных машинах устанавливается дополнительный аппарат для впечатывания второй краски на лицевой стороне ленты. Газетные агрегаты для выпуска крупнотиражных многостраничных газет строятся многорулонными, двойной ширины и составляются из однотипных лентопитающих устройств, печатных секций и фальцаппаратов. Лентопроводящая система многовариантная и позволяет направлять в один фальцаппарат комплект из нескольких запечатанных лент, поступающих с нескольких лентопитающих устройств и прошедших через нужное количество печатных секций. На сх. б, г  Рис. 3.7. Схемы печатных секций рулонных машин высокой печати: а - однокрасочной; б - двухкрасочной; в - двусторонней; г - четырехкрасочной показаны двух- и четырехкрасочные секции высокой печати.

Многоярусные офсетные агрегаты также собираются из типовых модулей (например, изображенных на рис. 3.3  Рис. 3.3. Схемы агрегатирования печатных офсетных машин из типовых модулей ) по индивидуальным заказам. Они предназначены для выпуска крупнотиражной многостраничной продукции. На рис. 3.8  Рис. 3.8. Схемы многокрасочных двусторонних многорулонных офсетных машин представлены различные комбинации многокрасочных двусторонних многорулонных офсетных машин.

В последние годы для печатания издательской продукции, в частности газет, стали применяться флексографские машины, ранее использовавшиеся лишь для печатания специальной продукции, например из полиэтиленового рулонного материала. В этих машинах печатные аппараты, каждый из которых имеет краскоподающий 2, растровый краскопередающий 3, формный 4 и печатный 5 цилиндры, подсушивающие устройства 6, монтируются на станине 1 (рис. 3.9  Рис. 3.9. Схема четырехкрасочной флексографской машины ). Известны машины планетарного типа, в которых используется один общий печатный цилиндр большого диаметра. Планетарные машины позволяют получать хорошую приводку красок, но более дорогие, чем машины ярусного построения (рис. 3.9  Рис. 3.9. Схема четырехкрасочной флексографской машины ), из-за необходимости высокоточной обработки печатного цилиндра при его изготовлении и термостатирования при эксплуатации. В противном случае колебания температуры в производственном помещении приводят к изменению диаметра цилиндра и, следовательно, к изменению давления печати в контактных зонах.

Так как во флексографских машинах используются эластичные резиновые или полимерные печатные формы, то они выгодно отличаются от других видов печатного оборудования тем, что технологически необходимое давление печати в них на порядок меньше по сравнению с другими основными способами печати.

Варианты агрегатирования типовых узлов рулонных машин весьма многочисленны. Существенное расширение вариантов печати дает использование поворотных штанг, представляющих собой цилиндрические и реже конические стержни с полированной поверхностью и иногда с отверстиями для создания воздушной подушки под скользящей по ним лентой. Поворотные штанги (рис. 3.10  Рис. 3.10. Поворотные штанги ) позволяют изменить направление ленты (сх. а  Рис. 3.10. Поворотные штанги ), перевернуть ее оборотной стороной (сх. в  Рис. 3.10. Поворотные штанги ), сместить параллельно и наложить одну на другую (сх. б  Рис. 3.10. Поворотные штанги ) или повернуть обратно (сх. г  Рис. 3.10. Поворотные штанги ).

В 70-х годах появились книжные печатно-подборочные линии, представляющие собой совокупность печатного и брошюровочного оборудования и выдающие продукцию в виде подобранных и скрепленных в блок тетрадей. Эти машины описаны в разд. 4.3, 8.2.1.

Машины высокой печати для выпуска малостраничных газет (четырех-, шести- и восьмиполосных) относительно малым тиражом (180-250 тыс. экз.) выпускаются одно- или двухрулонными в партерном исполнении, одинарной ширины (по ширине ленты размещаются две полосы газеты). Одна или обе печатные секции снабжаются впечатывающими аппаратами для какой-либо цветной краски.

Для печатания многокрасочных и крупнотиражных газет комбинируют модули и строят машины балконного типа различной красочности в зависимости от пожеланий заказчика. Часто такие машины снабжаются сушильными устройствами. Высота их может достигать 6-8 м, а печатные секции имеют возможность реверса с целью увеличения возможных вариантов проводки ленты при многокрасочной печати. Газетные агрегаты строятся в виде машин двойной ширины (по ширине ленты размещаются четыре полосы газеты), вследствие чего на один фальцаппарат подается несколько лент, разрезанных дисковыми ножами и с помощью поворотных штанг (рис. 3.10, б  Рис. 3.10. Поворотные штанги ) наложенных друг на друга. По желанию заказчика для большей унификации каждая печатная секция может быть снабжена своим фальцаппаратом. Редко, но встречаются также газетные агрегаты тройной ширины, в которых по ширине ленты размещаются шесть газетных полос.

Книжно-журнальные машины высокой печати по сравнению с газетными имеют следующие особенности:

    1) в связи с менее жестким графиком выпуска книжно-журнальной продукции производственная мощность их меньше;

    2) при их проектировании учитываются повышенные требования к качеству печати, резки и фальцевания и менее жесткие - к продолжительности печатания тиража;

    3) с целью повышения качества печати их красочные аппараты имеют большее число накатных валиков и раскатных цилиндров;

    4) печатают на них более вязкими красками на более плотной и гладкой бумаге, поэтому во избежание отмарывания краски декели цилиндров, печатающих на оборотной стороне ленты, а также направляющие валики, поворотные штанги и фальцворонки снабжаются противоотмарочными средствами;

    5) для ускорения закрепления краски на оттисках в них устанавливают сушильные устройства, применение которых позволяет печатать иллюстрационную продукцию насыщенных тонов и получать ее почти такого же качества, как и напечатанная на листовых ротационных машинах;

    6) для предотвращения дробления печати цилиндры печатного аппарата часто снабжаются опорными кольцами, в процессе печатания контактирующими друг с другом;

    7) красочные аппараты в них иногда устанавливаются на специальных каретках и могут отодвигаться от формных цилиндров, что позволяет в удобном положении обслуживать печатные аппараты при их подготовке к печатанию;

    8) фальцевально-резальные аппараты этих машин имеют несколько вариантов обработки ленты и снабжены дополнительными фальцующими и подборочными механизмами и устройствами для вывода книжных и журнальных тетрадей отдельно; иногда в них встраиваются швейные аппараты и устройства для крытья мягкой обложкой;

    9) в некоторых журнальных машинах фальцевально-резальные аппараты не имеют фальцворонки и выполняют лишь рубку нескольких полос ленты, предварительно разрезанных в продольном направлении и наложенных друг на друга с помощью поворотных штанг (рис. 3.10, б  Рис. 3.10. Поворотные штанги ), а также поперечную клапанную фальцовку отрезанных комплектов оттисков, в том числе клапанную фальцовку "двойников";

    10) для многокрасочной печати используются как однокрасочные секции, установленные друг за другом, так и многокрасочные планетарные секции, причем в первых печатают ту часть комплекта, которая не требует большой точности приводки красок, а во вторых - ту часть комплекта, которая представляет собой многокрасочные иллюстрации;

    11) с учетом повышенных требований к качеству продукции и свойств используемых печатных материалов скорость печатания в книжно-журнальных машинах в 1,5-2 раза меньше скорости газетных агрегатов и не превышает 6-7 м/с.

Плоские офсетные и типоофсетные машины строятся в балконном и партерном исполнении. В них используются секции различного вида: трехцилиндровые, четырехцилиндровые для одновременной двусторонней печати, планетарные, а также многоцилиндровые, допускающие возможность их переналадки (путем изменения мест контакта цилиндров друг с другом и направления их вращения) с целью варьирования проводки ленты при изменении красочности печатной продукции. В четырехцилиндровых секциях все цилиндры обычно имеют одинаковый диаметр, но в некоторых машинах для улучшения условий труда офсетные цилиндры вдвое больше формных цилиндров по диаметру.

Офсетные машины также имеют модульное построение, что позволяет собирать их из типовых секций как в партерном, так и в балконном исполнении.

Машины глубокой печати, применяемые преимущественно для печатания иллюстрированных журналов, многокрасочных газетных приложений и упаковочной продукции, строятся в виде многосекционных многокрасочных агрегатов в партерном или балконном исполнении. Как уже отмечалось выше, каждая секция глубокой печати содержит в своем составе сушильное устройство.

Лентопитающие устройства предназначены для разматывания ленты с рулона и подачи ее в печатную секцию машины с постоянным натяжением.

Для возможности вращения рулона в процессе разматывания с него ленты он устанавливается на валах. Нашли применение два вида валов: вал, проходящий внутри втулки рулона, на котором установлены два конуса, входящие во втулку рулона с торцов, или два консольных вала 1 с аналогичными конусами (рис. 3.11, а, б  Рис. 3.11. Схемы рулонных установок ), установленными на поворотных рычагах 2, позволяющих с помощью электродвигателя 3 через механические передачи перемещать установленный рулон в рабочее положение и возвращать его в исходное положение (для установки нового рулона). Рулонные установки второго типа выполняются одно-, двух- и трехлучевыми и позволяют оперативно устанавливать рулоны как при остановленной машине, так и на ее ходу. В устройствах первого типа, с одним валом внутри втулки, для установки рулона требуется больше операций. Кроме того, длинный вал имеет большой момент инерции относительно оси вращения. Последнее влечет за собой, как выясним позже, некоторые трудности в обеспечении постоянства натяжения ленты в конце процесса разматывания (при малом радиусе рулона), если скорость печатания высока. По этой причине устройства первого типа не применяются в высокоскоростных агрегатах. Главное их достоинство - компактность. Поэтому они часто используются в многокрасочных машинах малого и среднего формата. Их установка на межсекционных участках многокрасочных машин дает возможность одновременной работы с несколькими рулонами и позволяет получать за цикл подобранную тетрадь или комплект оттисков большого объема (соответственно меньшей красочности).

Чтобы понять функции тех или иных узлов лентопитающих устройств, необходимо выявить физическую сущность процессов в разматываемой движущейся ленте. Сначала изучим установившееся движение ленты с постоянной скоростью v разматывающих цилиндров (рис. 3.11, б  Рис. 3.11. Схемы рулонных установок ), при котором окружная скорость рулона <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
должна быть постоянной. При этом для определенности будем считать, что релаксационные процессы в рулоне закончились и натяжение ленты в нем равно нулю. В установившемся режиме движения ленты на участке L за единицу времени <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
с рулона сойдет лента длиной <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, которая сразу же при выходе на участок L получит приращение на величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
вследствие разности скоростей разматывающих цилиндров и рулона. Относительное удлинение ленты на участке L будет иметь величину

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.1)

Так как связь между напряжением в ленте и ее относительным удлинением выражается уравнением <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, где m - показатель нелинейности материала ленты, то ее натяжение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
на участке L будет равно

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.2)

Эта простая, но важная формула позволяет сделать вывод: натяжение ленты может быть создано за счет разности скоростей лентоведущих цилиндров и рулона. Разность может быть обеспечена двумя путями: 1) приложением к рулону тормозного момента; 2) принудительным вращением рулона с заданной скоростью <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
от привода.

Идеальный рулон характеризуется следующими параметрами: <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- соответственно толщина, ширина и модуль упругости ленты; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- текущий, начальный и конечный радиусы рулона.

Изменение радиуса рулона в функции угла <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
его текущего поворота при разматывании может быть представлено уравнением спирали:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.3)

Закономерность изменения радиуса рулона и его частоты вращения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
найдем, дифференцируя выражение (3.3) по времени

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.4)

и решая полученное дифференциальное уравнение

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Разделяя в нем переменные и учитывая начальное условие <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
при t=0, получим

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.5)

С уменьшением радиуса рулона частота вращения рулона возрастает:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.6)

а момент инерции (3.4) уменьшается:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.7)

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- внутренний диаметр втулки рулона; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- удельная масса ленты, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- масса рулона.

Используя принцип Даламбера, составим уравнение моментов относительно оси вращения рулона:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.8)

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- момент инерции валов, на которых установлен рулон.

Угловое ускорение рулона в установившемся режиме движения ленты найдем, дифференцируя выражение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и учитывая (3.5):

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.9)

После подстановки полученных выражений в уравнение моментов (3.8) получаем развернутую формулу для определения величины натяжения ленты в установившемся режиме ее движения:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.10)

Последняя формула дает возможность сделать следующие практические выводы:

    1) так как в выражении (3.10) величины и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
являются переменными, в частности убывающими, то постоянство натяжения ленты в процессе разматывания рулона может быть достигнуто лишь соответствующим уменьшением тормозного момента <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
;

    2) инерционные силы рулона в установившемся режиме пропорциональны толщине ленты и квадрату окружной скорости рулона;

    3) так как в знаменателе первого слагаемого радиус имеет четвертую степень, то при высокой скорости ленты и малом радиусе рулона (в конце процесса разматывания) сила инерции <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
в выражении (3.10) может столь увеличиться, что для обеспечения условия <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
необходимо будет изменить знак перед членом <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, т.е. вместо тормозного момента приложить к рулону дополнительный вращающий момент.

Необходимое натяжение ленты может быть создано путем приложения к рулону тормозного момента или с помощью рулона. На рис. 3.12  Рис. 3.12. Схемы рулонных тормозов изображены наиболее распространенные устройства для выполнения этой задачи. Усилие торможения можно приложить к валу рулона, на котором для этого устанавливается диск с известным колодочным (рис. 3.1, а  Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины ) или ленточным тормозным элементом. Тормозная лента 1 (рис. 3.12, а  Рис. 3.12. Схемы рулонных тормозов ) может взаимодействовать непосредственно с поверхностью рулона. Такой тормоз получил название периферийного ленточного. Рабочее усилие T создается различными устройствами: механическим, пневматическим, гидравлическим, электромеханическим и комбинированными.

В конструкциях с тормозной гибкой лентой усилие торможения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
определяется исходя из формулы Эйлера <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и T - натяжения набегающего и сбегающего концов тормозной ленты, e - основание натуральных логарифмов, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- угол охвата тормозной лентой тормозимого цилиндрического тела, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- коэффициент трения ленты по охватываемому цилиндру:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.11)

В периферийных ленточных тормозах угол уменьшается по мере разматывания рулона. Для расчета управляющего усилия T, требуемого для создания соответствующего постоянного натяжения ленты в течение всего времени разматывания рулона, необходимо знать зависимость угла <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
от радиуса рулона <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
или от времени t. Эта зависимость устанавливается из геометрических соотношений. Для конкретной конструкции периферийного тормоза размеры OD, OC и величина угла <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
постоянны, если рабочее положение точки O всегда одно и то же. Из схемы а видно, что

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- радиус направляющего валика тормозной ленты.

Таким образом, угол является функцией радиуса рулона :

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.12)

При определении усилия торможения в функции времени в формулу (3.12) надо подставить выражение (3.6) текущего радиуса рулона <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Решив основное уравнение (3.10) рулонного тормоза относительно тормозного усилия <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, для периферийного тормоза при заданной постоянной силе натяжения ленты <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
получим

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Так как <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то, используя последнее выражение, находим закономерность изменения управляющего усилия T в функции радиуса рулона, которая обеспечивает заданную силу натяжения разматываемой ленты:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.13)

При малых величинах <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и достаточно большом радиусе рулона инерционной силой (отрицательным членом в квадратных скобках) можно пренебречь.

На рис. 3.12, б  Рис. 3.12. Схемы рулонных тормозов показан рулонный привод с бесконечной лентой. Изменение скорости рулона можно получить одним из двух управляющих воздействий: изменением скорости приводного ремня или же изменением прижимного усилия T. Такая конструкция по сравнению с ранее рассмотренной имеет преимущество, заключающееся в более надежной и стабильной ее работе в режиме пуска и остановки машины.

Еще одна широко распространенная конструкция рулонного тормоза (с электромагнитной муфтой) показана на сх. в  Рис. 3.12. Схемы рулонных тормозов . Управляющее воздействие создается путем изменения силы тока в катушке 1 муфты, в частности, управляющим резистором 2.

Управление тормозом осуществляется от сигнала плавающего валика (рис. 3.13, а  Рис. 3.13. Схемы валиков:а - плавающего; б - приводочного (регистрового)). Если валик поднимется вверх, то усилие торможения надо уменьшить (знак "-" на сх. а  Рис. 3.13. Схемы валиков:а - плавающего; б - приводочного (регистрового)); если же валик опустится вниз больше допустимой величины, то торможение рулона надо увеличить (знак "+" на сх. а  Рис. 3.13. Схемы валиков:а - плавающего; б - приводочного (регистрового)). Таким образом, натяжение ленты создается усилием T (от действия, например, пружинного или пневматического механизма), массой валика и силой инерции валика, а задача регулятора заключается в том, чтобы валик "плавал" в заданном интервале максимально допустимого перемещения.

Рассмотрим общую схему движения ленты (рис. 3.13, б  Рис. 3.13. Схемы валиков:а - плавающего; б - приводочного (регистрового)). На ней приняты обозначения:

    - <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
скорости первой и второй лентоведущих пар цилиндров (некоторые функции времени);

    - <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
путь ленты между первой и второй парами;

    - <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
натяжение и соответствующее ему относительное удлинение ленты на входе в первую пару;

    - <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
натяжение и относительное удлинение ленты на входе во вторую лентоведущую пару.

Выявим функциональную связь между этими величинами, которые в общем случае все являются некоторыми функциями времени. Для определенности искомой величиной положим относительное удлинение ленты <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
на участке <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а остальные функции - заданными.

При выводе функциональной зависимости будем пользоваться понятием количества ленты, под которым при постоянной ее толщине понимается ее первоначальная длина. Например, из определения относительного удлинения ленты как отношения разности последующей l и предыдущей <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
длин материала ленты к ее предыдущей (первоначальной, ненапряженной) длине <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
можно определить ее количество <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, если известны длина натянутой ленты l и ее относительное удлинение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

В некоторый момент времени t количество ленты на участке <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
между секциями цилиндров равно

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.14)

Определим изменение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
количества ленты на участке между ротационными парами за бесконечно малое время <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. За это время во второй участок войдет количество ленты, равное <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а выйдет из него количество ленты, равное <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Изменение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
количества ленты на участке <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
будет равно

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Разделим обе части последнего равенства на <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и перейдем к пределу при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.15)

Продифференцируем обе части уравнения (3.14) по времени:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

и полученный результат подставим в уравнение (3.15), в котором правую часть приведем к общему знаменателю:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Пренебрегая знаменателями в обеих частях последнего уравнения, получим упрощенное, но достаточно точное уравнение

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

которое приведем к следующему виду:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.16)

Обозначив для краткости записей

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.17)

получим дифференциальное уравнение первого порядка с переменными коэффициентами

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.18)

решение которого имеет вид

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.19)

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- постоянная интегрирования.

Это уравнение справедливо и для приращений деформации ленты относительно некоторого постоянного значения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.20)

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.21)

Приведенные выше уравнения записаны в рекуррентной форме и позволяют последовательно найти изменение деформационного состояния движущейся ленты (полагая i = 1, 2,..., m) в лентопроводящей системе с m лентоведущими парами цилиндров.

В установившемся режиме все величины в уравнении (3.16) постоянны, а производные по времени равны нулю. Тогда из него имеем

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.22)

В частности, при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
из него получаем уравнение (3.1), рассмотренное выше.

Совершенно очевидно, что вследствие неизбежных отклонений формы рулона от идеальной речь может идти лишь о постоянстве среднего значения скорости рулона. Биения рулона влекут за собой появление периодической составляющей скорости, которую из-за инерционности рулона невозможно полностью компенсировать соответствующим изменением усилия торможения. В этой связи схема на рис. 3.11, б  Рис. 3.11. Схемы рулонных установок работоспособна только в том случае, если путь ленты L очень большой и периодический избыток или недостаток ленты, подаваемой на участок L, не приводит к ее провисанию или недопустимому натяжению. По многим очевидным причинам принять большое значение параметра L невозможно. Если не предусмотреть компенсирующего устройства на участке L, то при малой его длине биения скорости рулона приведут к обрыву ленты. Эти трудности успешно преодолеваются, если на участке L предусмотреть "плавающий" валик, нагруженный силой T (рис. 3.13, а  Рис. 3.13. Схемы валиков:а - плавающего; б - приводочного (регистрового)). Тогда при постоянной скорости v периодический избыток и недостаток подаваемой ленты, вызываемые биениями рулона в точке разматывания, компенсируются перемещением "плавающего" валика, называемого также амортизационным. В такой системе натяжение ленты (с точностью до сил трения в опорах валиков и моментов от сил инерции вращения валиков) определяется усилием T, прикладываемым к оси валика, массой "плавающего" валика и присоединенных к нему элементов и силой инерции вследствие вертикального (или качательного) перемещения валика:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.23)

а задача тормоза заключается в том, чтобы обеспечить такую среднюю скорость рулона, при которой валик совершает колебания относительно своего номинального положения в заданной рабочей зоне. "Плавающий" валик удобно использовать для управления тормозом или приводом рулона. Например, если скорость рулона уменьшилась в "среднем", то валик начнет подниматься в "среднем" вверх. Факт его подъема можно использовать как сигнал для увеличения скорости рулона, например, путем уменьшения тормозного момента. При отклонении скорости рулона в сторону ее увеличения валик начнет перемещаться вниз. При достижении валиком его нижнего допустимого положения необходимо уменьшить скорость рулона, например, увеличив тормозной момент. На рис. 3.13  Рис. 3.13. Схемы валиков:а - плавающего; б - приводочного (регистрового), а эти управляющие воздействия условно обозначены стрелками со знаками плюс и минус. На таком принципе основано действие регулятора натяжения ленты, простейший из которых был уже рассмотрен и изображен на рис. 3.1, а  Рис. 3.1. Схема малоформатной двусторонней офсетной машины . Задача регулятора состоит в том, чтобы во всем диапазоне изменения радиуса рулона и его массы обеспечить такое движение "плавающего" валика в заданной рабочей зоне <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(путем изменения скорости рулона), при котором силы инерции валика <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
не превышали бы допустимых отклонений <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
натяжения ленты от его заданного значения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
Строго говоря, это не регулятор натяжения ленты, а регулятор положения "плавающего" валика.

Нагружение "плавающего" валика силой T чаще всего осуществляется одним из следующих трех способов: сжатым воздухом, пружиной и грузами. Применение пневматического нагружающего устройства позволяет достигнуть наименьших отклонений натяжения ленты (так как при этом имеется возможность получить минимальную массу подвижных частей и небольшое отклонение силы T от постоянного значения), однако требует источника сжатого воздуха. Из-за этого чаще используют два других способа. Грузовое нагружающее устройство наиболее просто конструктивно, однако имеет большую массу подвижных частей и, следовательно, большую силу инерции, т.е. при относительном постоянстве в выражении (3.23) первых двух слагаемых знакопеременное третье слагаемое при значительных биениях рулона может принимать большие значения. Пружинное нагружающее устройство имеет меньшую массу подвижных частей, но конструктивно сложнее грузового, так как для исключения самовозбуждения должно иметь демпфер, а для исключения больших отклонений усилия T (рис. 3.14, а  Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г)) - большую длину пружины.

На рис. 3.14,  Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г) а показана схема одного из применяемых в рулонных машинах лентопитающих устройств с подпружиненным "плавающим" валиком 2 и дополнительной лентоведущей парой цилиндров 3 с принудительным приводом (их скорость обозначена <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
). Математическое описание этого лентопитающего устройства можно представить системой уравнений, получаемой из уравнения (3.8) движения рулона 1, уравнения (3.18) кинематики ленты и уравнения (3.23) движения "плавающего" валика.

Уравнение движения валика с пружиной и демпфером, находящимися под действием вынуждающей силы натяжения ленты, представляет собой известное из курса теоретической механики уравнение колебаний одномассной системы:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.24)

в котором

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- конструктивные параметры; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- жесткость пружины; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- коэффициент демпфирования; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- момент инерции частей системы относительно оси качания O; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- текущий угол качания валика.

Переменную <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
выразим через переменную величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
изменения пути ленты на участке между рулоном и парой 3. При максимальном ходе валика по дуге окружности, равной <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и существенно меньшей длины рычага l, можно считать

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Переменная длина <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
ленты на участке между рулоном 1 и цилиндрами 3 равна <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- номинальное (среднее) значение, и поэтому

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Подставляя значения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
в уравнение (3.24), получим уравнение динамики "плавающего" валика:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.25)

Уравнение кинематики ленты на участке между рулоном и парой 3 получим из общего уравнения (3.16), в котором надо подставить <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.26)

Уравнение кинематики ленты на участке между парой 3 и цилиндрами 4 первого печатного аппарата получаем из того же общего уравнения, в котором надо подставить <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.27)

Двумя другими уравнениями искомой системы являются уравнения связи между натяжением и относительным удлинением ленты, получаемые из уравнения вида (1.3) с учетом того, что напряжение равно натяжению ленты, деленному на ее поперечное сечение:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.28)

где E - модуль упругости ленты; b, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- соответственно ее ширина и толщина; m - показатель нелинейности материала ленты.

Последним уравнением системы является уравнение динамики рулона (3.8), которое целесообразно использовать с учетом следующих соображений. Так как время переходного процесса <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
при стандартном возмущении в виде скачкообразного изменения нагрузки, например тормозного момента на валу рулона, мало по сравнению с временем разматывания рулона, то в течение времени <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
можно средний радиус рулона <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и его момент инерции <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
считать постоянными величинами, а расчеты выполнить для нескольких интервалов времени <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(j = 1, 2,..., n) по меньшей мере при максимальном и минимальном радиусах рулона. При этом отклонение формы рулона от цилиндрической можно учесть периодической составляющей радиуса, которую в простейшем случае принять гармонической:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.29)

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- текущий угол поворота рулона, связанный с его скоростью <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
уравнением <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

С учетом этого последнее уравнение искомой системы будет иметь вид

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.30)

Таким образом, математическое описание лентопитающего устройства можно выполнить системой уравнений (3.25)-(3.30), решая которую на ЭВМ найти неизвестные функции <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Остальные величины являются заданными функциями времени и постоянными числами.

Математическое описание лентопитающего устройства необходимо для его расчета и расчета параметров настройки регулятора из условия устойчивости, заданной точности и быстродействия системы автоматического регулирования натяжения ленты. В последнем случае система дополняется уравнениями регулятора, для которого входной величиной является отклонение валика <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а выходной - воздействие, приводящее к изменению тормозного момента рулона. Уравнения различных типов регуляторов и методика расчета оптимальных параметров настройки систем автоматического регулирования изучаются в курсе "Автоматизация технологических процессов". В курсе "Печатное оборудование" применительно к курсу автоматизации изучаются объекты регулирования.

Учитывая линейность дифференциального уравнения (3.18), результаты различных воздействий на лентопитающее устройство можно суммировать. Для наглядного выявления сущности процессов деформации движущейся ленты рассмотрим сначала установившееся разматывание идеального рулона с постоянной линейной скоростью в точке разматывания. В этом случае "плавающий" валик не имеет отклонений и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Скачкообразно увеличим натяжение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
на величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и определим, как будет изменяться натяжение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
на участке между цилиндрами 3 и 4 (см. рис. 3.14, а  Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г)).

Используя общие уравнения (3.20) и (3.21), запишем

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Принимая во внимание начальное условие <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
при t = 0, получаем уравнение экспоненты с постоянной времени <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.31)

График этой функции показан на рис. 3.14, б  Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г). С течением времени относительное удлинение ленты <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
на участке между парами 3 и 4 стремится к величине <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
скачкообразного его изменения на предыдущем участке. Время установления процесса практически заканчивается по истечении трех постоянных времени экспоненты и составляет <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

Используя этот график, выясним, с какой целью применяется в лентопитающем устройстве дополнительная лентоведущая пара 3. Пусть входное натяжение ленты <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
импульсно изменяется относительно некоторого среднего уровня то в одну, то в другую сторону. Тогда натяжение ленты на втором участке будет изменяться с той же частотой, но амплитуда b его колебаний (рис. 3.14, в  Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г)) будет меньше амплитуды a прямоугольных импульсов. Действительно, если бы натяжение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
изменялось скачкообразно, то изменение величины <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
пошло бы по кривой 1 по аналогии с кривой на сх. б  Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г). Но через время T натяжение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
импульсно изменяется в противоположную сторону, поэтому начиная с точки c (сх. в  Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г)) натяжение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
на втором участке пойдет по кривой 3 (обратной экспоненте), асимптотически приб-лижаясь к нижней границе импульсов, т.е. к величине <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Однако в момент времени 2T натяжение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
снова импульсно изменяется в положительную сторону и начиная с точки a натяжение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
опять будет возрастать по кривой 2, т.е., действительно, натяжение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
будет изменяться с частотой чередования импульсов входного натяжения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, но с меньшей амплитудой b. Очевидно, чем больше частота колебаний величины <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и чем больше путь <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(т.е. чем больше постоянная времени <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и положе экспонента), тем меньше амплитуда колебаний величины <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

Аналогично, если натяжение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
будет изменяться по гармоническому закону с амплитудой a, то натяжение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
будет также изменяться по гармоническому закону с той же частотой <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, но с меньшей амплитудой b и со сдвигом по фазе. Отношение амплитуд равно

. <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.32)

Эта формула получается из общего решения (3.20) при возмущении <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Оценим количественно. Пусть <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(в начале процесса разматывания рулона). Тогда

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

В конце процесса разматывания рулона частота возрастает примерно в 10 раз и отношение амплитуд составляет a/b = 80.

Пример более подробной схемы лентоведущих цилиндров, выполняющих функцию фильтра высокочастотных колебаний натяжения ленты на выходе лентопитающего устройства и регулирования положения "плавающего" натяжного валика, приведен на рис. 3.15  Рис. 3.15. Лентопитающее устройство с дополнительной управляемой парой лентоведущих цилиндров . На нем изображены также первая печатная секция 1ПА и приводной вал 1 машины, который коническими колесами связан с цилиндрами печатных секций, а через вал 2 и вариатор 3 - с лентоведущим цилиндром 4. Путем изменения передаточного отношения вариатора 3 имеется возможность электродвигателем, на схеме не показанным, изменять скорость <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
цилиндра 4 относительно скорости печатания <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Прижим ленты 5 к цилиндру 4 осуществляется пневмоцилиндром 6 через обрезиненный валик 7. Необходимое среднее натяжение ленты задается соответствующим давлением воздуха в пневмоприводе 8, усилием которого, передаваемым на валик 9, и натягивается лента 5 перед ее входом в печатные секции. Таким образом, постоянство натяжения ленты обеспечивается заданным давлением воздуха в пневмоприводе 8. Задача управления состоит в том, чтобы "плавающий" валик 9 не выходил за пределы рабочей зоны своего качания. Решается она следующим путем. Соответствующими датчиками измеряются натяжение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
ленты 5, скорость печатания <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и линейная скорость <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
цилиндра 4, а также отклонение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
поворотного валика 9. Полученная информация подается в вычислительное устройство, по конкретному алгоритму рассчитывающее величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
необходимого изменения скорости цилиндра 4, которое достигается путем изменения передаточного отношения вариатора 3. При этом если валик 9 ушел за пределы левого крайнего положения, то скорость <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
уменьшается, если же этот "плавающий" валик ушел за пределы правого крайнего положения, то скорость <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
увеличивается.

Теперь становится возможным ответить на вопрос, каким должен быть средний уровень натяжения ленты, создаваемого лентопитающим устройством. Если обозначить через [F] натяжение, допустимое прочностью материала ленты на разрыв, то необходимо, чтобы

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.33)

С другой стороны, даже временное провисание ленты (при малой величине <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
) приводит к уменьшению скорости рулона (так как разматывающее усилие исчезает в момент провисания ленты, а тормозное усилие действует) и, следовательно, к последующему резкому возрастанию натяжения (вследствие большой инерционности рулона) после выбора свободной петли ленты. Это также может привести к обрыву ленты. Поэтому второе соображение можно записать в виде противоположного неравенства (рис. 3.14, г  Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г)):

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.34)

Таким образом, причиной обрыва ленты может быть не только очень высокий средний уровень натяжения ленты, но и, наоборот, очень низкий его средний уровень. Если биения рулона значительны и амплитуда a очень велика, то одновременно удовлетворить первому из условий (3.33) и условию (3.34) не всегда представляется возможным. Случаи замены рулонов, имеющих недопустимо большие биения, нередки на практике и, как показано выше, вполне обоснованны.

Так как амплитуда b меньше амплитуды a, условие (3.33) позволяет увеличить средний уровень натяжения ленты <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
перед первой печатной секцией. Это целесообразно по той причине, что в дальнейшем (из-за ползучести ленты под действием технологических воздействий на нее в печатных секциях) натяжение ленты падает от секции к секции. Чтобы в последних секциях многокрасочных машин, особенно при малой скорости печатания, лента не провисла, необходимо поднять натяжение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
перед первым печатным аппаратом возможно выше за счет разности скоростей <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
[см. (3.22)]:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.35)

где E - модуль упругости ленты; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, b - толщина и ширина ленты.

Эти устройства позволяют свести к минимуму потери времени при замене рулонов и применяются в быстроходных машинах. Типичная схема приведена на рис. 3.16  Рис. 3.16. Схема автосклеивающего устройства: а - положение механизмов до начала склейки ленты; б - схема нанесения клея на рулон; в - положение механизмов в момент склейки лент . На сх. а  Рис. 3.16. Схема автосклеивающего устройства: а - положение механизмов до начала склейки ленты; б - схема нанесения клея на рулон; в - положение механизмов в момент склейки лент показано нерабочее положение механизмов, при котором рулон А разматывается обычным образом и подтормаживается лентой 1, управляемой пневмоприводом 2. При этом лучи рулонной установки неподвижны и в течение времени разматывания рулона A устанавливается новый рулон С, который подготавливается к автосклейке по сх. б  Рис. 3.16. Схема автосклеивающего устройства: а - положение механизмов до начала склейки ленты; б - схема нанесения клея на рулон; в - положение механизмов в момент склейки лент : во избежание произвольного разматывания с него ленты ее конец обрезается по форме острого угла и примерно по ширине <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
приклеивается к рулону, например, густым техническим маслом, а вдоль обрезанных кромок по наружной поверхности промазывается клеем 5, 6 (исключая размер b0, соответствующий ширине ремня 7).

При минимальном радиусе рулона А включается привод (на схеме не показан) ремня 7, и рама 8 от пневмо- или гидропривода 9 опускается на рулон В и разгоняет его до скорости печатания. После этого включается двигатель поворота лучей 4, жестко связанный с приводным зубчатым колесом 3, и рулоны поворачиваются против часовой стрелки в положение, показанное на сх. в  Рис. 3.16. Схема автосклеивающего устройства: а - положение механизмов до начала склейки ленты; б - схема нанесения клея на рулон; в - положение механизмов в момент склейки лент . Затем от пневмопривода 10 рама 11 поворачивается против часовой стрелки и щетками 12 прижимает ленту 15 к рулону В. Когда клеевая кромка рулона В подойдет к зоне контакта со щетками 12, тогда начало ленты рулона В приклеивается к ленте 15' рулона А, после чего сразу же от пневмопривода 13 или электромагнита срабатывают пилообразные ножи 14 (они установлены на раме 11 с интервалом, соответствующим ширине тормозной ленты 1), которые, резко перемещаясь вправо, обрубают конец ленты рулона А. После этих операций рамы 11 и 8 возвращаются в исходное положение, рулон В перемещается в положение рулона А, а рулон А оказывается в положении замены, ранее занимаемом рулоном С на сх. а  Рис. 3.16. Схема автосклеивающего устройства: а - положение механизмов до начала склейки ленты; б - схема нанесения клея на рулон; в - положение механизмов в момент склейки лент .

Для большей надежности устройства иногда применяются накопители ленты, представляющие собой группу "плавающих" валиков на общей раме. В процессе склейки в этом случае скорости рулонов могут быть существенно уменьшены (без снижения скорости машины) за счет компенсационного перемещения рамы с валиком.

Работа такого устройства поясняется схемой на рис. 3.17, а  Рис. 3.17. Схема автосклеивающего устройства с накопителем . Перед склейкой начало ленты 7 вновь установленного рулона 1 (позициями 2, 3 обозначен его тормоз) обрезается по трапеции, как это показано на сх. б  Рис. 3.17. Схема автосклеивающего устройства с накопителем , и на него наклеивается тонкая синтетическая двусторонняя липкая полоска в форме трапеции, несколько выступающей за контуры обрезанной ленты 7.

Затем лента 7 с наклеенной полоской 8 накладывается на валик 4 и приклеивается к нему выступающими кромками 8'. По команде датчика радиуса рулона каретка 6 с группой валиков начинает пневмоприводом 5 опускаться вниз, а рулон 1' уменьшать частоту вращения под действием тормоза 2', 3'. При этом валик 4' перемещается вверх и приходит в соприкосновение с валиком 4, который начинает вращаться. Липкая полоска 8 в процессе вращения валика 4 всей своей поверхностью постепенно приклеивается к ленте 7' нижнего рулона и одновременно отклеивается от валика 4, так как площади 8' липкой ленты 8 много меньше всей площади липкой полоски 8, полностью прилегающей к ленте 7'. После прохождения полоской 8 зоны контакта валиков 4, 4' срабатывает нижний нож H и отрубает конец ленты 7'. Каретка 6 продолжает некоторое время опускаться вниз, замедляя скорость и давая возможность рулону 1 плавно разогнаться. Затем каретка 6 останавливается, и далее лентопитающее устройство работает, как обычно. В конце процесса разматывания рулона 1 каретка 6 медленно поднимается вверх и останавливается. Процесс замены сработанного рулона 1 повторяется.

Современные автосклеивающие устройства снабжаются датчиками скорости (тахогенераторами) рулонов и каретки, электроприводами их разгона (если лента имеет небольшое разрывное усилие) и управляются автоматически с помощью мини-ЭВМ.

Печатный и красочный аппараты с приводными элементами образуют печатную секцию машины. Печатный аппарат содержит следующие устройства: цилиндры с опорами, приводными зубчатыми колесами и механизмами для крепления форм и декельных покрышек, механизмы для регулирования положения форм и цилиндров и некоторые другие.

Схема ротационного печатного аппарата приведена на рис. 3.18, а  Рис. 3.18. Аппарат высокой печати : печатный 4 и формный 7 цилиндры с приводными зубчатыми колесами 5, опорными кольцами 2 и соответственно с декельной покрышкой 3 и формой 6; неподвижные опоры 8 формного цилиндра и регулируемые опоры 1 печатного (или офсетного) цилиндра. Устройства для крепления формы 6 и покрышки 3, а также устройства для регулирования положения цилиндров на этой схеме не показаны и подробно будут рассмотрены ниже. Силы и моменты, действующие в печатном аппарате, показаны на сх. б  Рис. 3.18. Аппарат высокой печати , а именно: P - суммарное усилие печати, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- сопротивление качению цилиндров; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- натяжение ленты соответственно на последующем и предыдущем межсекционных участках ее движения; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- моменты сил инерции печатного и формного цилиндров; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- крутящий момент, необходимый для привода цилиндров, равный

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где d - диаметр цилиндров.

По аналогичной схеме сопрягаются цилиндры офсетного аппарата. Для примера на рис. 3.19  Рис. 3.19. Печатная секция двусторонней офсетной печати приведена схема печатной секции офсетной машины двусторонней печати. Офсетные цилиндры 6 и 8 установлены в эксцентричных втулках 5 и 9; последние через систему рычагов связаны с гидроцилиндром 4, в совокупности с которым они образуют механизм давления печати. Гайка 16 с левой и правой резьбой делает длину одного из рычагов переменной и является одним из элементов, позволяющим отрегулировать величину давления. С этой целью втулки 9 установлены не непосредственно в отверстиях стенок, а в отверстиях других эксцентричных втулок, установленных с возможностью их поворота в пределах некоторого их центрального угла и надежного крепления после регулировок (на рис. 3.19  Рис. 3.19. Печатная секция двусторонней офсетной печати не изображены). Механизм давления является одним из механизмов регулирования положения цилиндров, изменяющим межцентровое расстояние между ними. Второй механизм для регули-рования положения цилиндров (в окружном и осевом направлениях) будет описан ниже.

Накатные валики красочного и увлажняющего аппаратов снабжены приводными гидроцилиндрами 1 с целью отвода их от формных цилиндров 7 в нерабочее положение.

Каждая секция имеет приводные зубчатые колеса 11-13, которые посредством валов 2 (соединенных друг с другом муфтами 15), зубчатых колес 3 и муфт 14 кинематически связаны с приводом машины. Лента 10, последовательно проходя в каждой секции между офсетными цилиндрами, запечатывается одновременно с двух сторон.

При трехцилиндровой схеме построения офсетного печатного аппарата печатный цилиндр на своей поверхности не имеет покрышки. При планетарной схеме построения такой цилиндр имеет чаще всего двух- или трехкратно увеличенный диаметр (для удобства обслуживания и монтажа узлов) и взаимодействует одновременно с несколькими офсетными цилиндрами. Причем каждому офсетному цилиндру соответствуют свой формный цилиндр и красочный аппарат, имеющие однотипную унифицированную конструкцию узлов и механизмов.

Печатные секции машин глубокой печати имеют существенно отличную конструкцию (рис. 3.20  Рис. 3.20. Секция глубокой печати ). В них формой является сама поверхность формного цилиндра 8, на которую из резервуара 1 насосом 11 по трубопроводу 9 с вентилем 10 подается краска. В процессе вращения формного цилиндра с его пробельных мест краска снимается ракелем 3. Излишек краски стекает в корыто 2 и через фильтр 12 снова попадает в резервуар 1. Другие варианты красочных аппаратов секций глубокой печати подробно рассмотрены в первой главе (разд. 1.6).

Печатный цилиндр 7 облицован резиной и так же, как и формный цилиндр, не имеет технологической выемки. В этой связи кратность диаметров формного и печатного цилиндров не обязательна, и для уменьшения суммарного давления (уменьшения полосы контакта, см. график на (рис. 1.4, б ) диаметр печатного цилиндра делают меньше диаметра формного цилиндра. Минимальный диаметр печатного цилиндра выбирается из условия необходимой его жесткости, обеспечивающей достаточную равномерность давления по длине образующей. С этой целью применяются аппараты с дополнительным, так называемым пресс-цилиндром 5, взаимодействующим с печатным цилиндром и предотвращающим его большой прогиб. Однако это влечет за собой повышенный нагрев резиновой оболочки печатного цилиндра из-за его деформации в двух контактных зонах и дополнительные затраты мощности на преодоление трения качения пресс-цилиндра. Поэтому в последнее время получили развитие на новом уровне двухцилиндровые секции, в которых печатный цилиндр имеет специальную конструкцию с "плавающей" оболочкой. Конструкции цилиндров и их опор будут рассмотрены отдельно.

Формный цилиндр каждой печатной секции кинематически связан с общим валом машины и приводит во вращение обрезиненный печатный цилиндр фрикционным путем.

Каждая печатная секция глубокой печати имеет сушильное устройство. На рис. 3.20  Рис. 3.20. Секция глубокой печати показаны направляющие валики 4 и путь ленты 6 в сушильной камере (на рис. 3.20  Рис. 3.20. Секция глубокой печати не изображена), а также схема проводки ленты по направляющим валикам 4' в следующую печатную секцию.

В секциях глубокой печати формные и печатные цилиндры сменные. Для замены цилиндров применяется специальная тележка, на которую через горизонтальные вырезы в боковых стенках из разъемных опор выкатываются цилиндры. Затем тележка с закрепленным на ней цилиндром выкатывается из межсекционного прохода.

Секция флексографской печати представляет собой типовой модуль на отдельной станине 9 (рис. 3.21, а Рис. 3.21. Флексографские печатные секции), который монтируется на общей станине многокрасочной секции с одним общим или несколькими печатными цилиндрами 1. Станина 9 установлена в направляющих с возможностью ее горизонтального точного перемещения для регулирования давления между печатным 1 и формным 3 цилиндрами. Растровый 4 и красочный 6 цилиндры и красочный ящик 8 установлены на двух стенках 5 (соединенных между собой связью) с возможностью горизонтального перемещения этих стенок относительно станины 9 (для регулирования давления между формой 2, наклеенной на цилиндр 3, и растровым цилиндром 4). Красочный валик 6, погруженный в краску 7, устанавливается в обычных эксцентричных втулках, что позволяет отрегулировать его положение по отношению к растровому цилиндру 4.

В составе флексографских печатных аппаратов используют и ракельные ножи 10 (сх, б), держатель 11 которых крепится на регулируемом в горизонтальной плоскости основании 12.

Известны также конструкции (сх. в  Рис. 3.21. Флексографские печатные секции ), в которых краска по трубопроводам через специальную прижимную планку 13 подается непосредственно на растровый цилиндр 4.

Современные прецизионные аппараты содержат гидромеханические узлы прижима цилиндров. На сх. г  Рис. 3.21. Флексографские печатные секции изображен фрагмент такой системы, относящийся к узлу красочного валика 6, ось которого установлена в опорах 15, поджимаемых гидромеханическим устройством с маслопроводом 16.

В связи с тем, что в печатной секции могут устанавливаться формные цилиндры различного диаметра (в зависимости от формата продукции), перемещение отдельных станин 5 и 9 (см. рис. 3.21  Рис. 3.21. Флексографские печатные секции ) винтами 1, 1' (рис. 3.22  Рис. 3.22. Устройства для перемещения цилиндров флексографской печатной секции ), перемещаемыми (в направлении, перпендикулярном плоскости этого рисунка) гайками, связанными с червячными колесами 2, 2'. Два червяка 3 на обеих стенках общей станины связаны между собой валом, приводимым взрывобезопасным серводвигателем 4. Представление о внешнем виде такого прецизионного привода дает рис. 3.22, в  Рис. 3.22. Устройства для перемещения цилиндров флексографской печатной секции . Некоторые фирмы применяют индивидуальные маломощные серводвигатели 6 (сх. б  Рис. 3.22. Устройства для перемещения цилиндров флексографской печатной секции ) с приводным зубчатым ремнем 5 для каждой из гаек винтов 1.

Для изготовления цилиндров используют пустотелые отливки с ребрами жесткости из высокопрочного чугуна или же поковки из стали. Примеры поперечных сечений цилиндров приведены на рис. 3.23, г, д  Рис. 3.23. Конструкции цилиндров и их опор . Находят применение также сварные конструкции (сх. е  Рис. 3.23. Конструкции цилиндров и их опор ).

Опоры цилиндров выполняют в виде подшипников скольжения (сх. а  Рис. 3.23. Конструкции цилиндров и их опор ) или качения (сх. б, в  Рис. 3.23. Конструкции цилиндров и их опор ). Подшипники скольжения выполняются в виде разрезных конических втулок 11, 11' (сх. а  Рис. 3.23. Конструкции цилиндров и их опор ), установленных в других втулках 10, 10', в которых конические втулки 11, 11' крепятся гайками 8, 8'. Эти гайки позволяют отрегулировать минимально необходимый зазор между трущимися поверхностями, в том числе по мере их износа. При относительно малых осевых усилиях для исключения произвольных перемещений цилиндров в осевом направлении возможно применение радиально-упорных шариковых подшипников 7, устанавливаемых на пальце 6, жестко соединенном со втулкой 10.

Формные цилиндры снабжаются концентричными втулками 10, 10', а офсетный (печатный при высокой печати) цилиндр - эксцентричными втулками 10,10' для возможности регулирования его положения относительно формного цилиндра в радиальном направлении. При этом контроль взаимного положения цилиндров осуществляют по кольцам 2, между которыми должен быть или заданный натяг, или заданный зазор. В первом случае такие кольца называют опорными, во втором - контрольными.

Цилиндры, положение которых надо регулировать на заданное давление одновременно в двух контактных зонах (в частности, цилиндры с офсетной покрышкой 4), устанавливают в сдвоенных эксцентричных втулках 9, 10 и 9', 10'. При этом втулки 9, 9' после регулировки закрепляют на станине накладками 5, а втулки 10, 10' остаются подвижными относительно втулок 9, 9' в окружном направлении (осевое их перемещение предотвращается накладками 1, 3) и соединяются с механизмом включения и выключения давления печати (например, с системой рычагов, приводимых от гидроцилиндра 4 на рис. 3.19  Рис. 3.19. Печатная секция двусторонней офсетной печати ). На выходном валу цилиндра 1 устанавливается приводное зубчатое колесо 12.

Пример выполнения опоры цилиндров 1 с подшипниками качения дает сх. В  Рис. 3.19. Печатная секция двусторонней офсетной печати . В малоформатных машинах можно устанавливать цилиндр 1 с подшипниками качения 2 на эксцентричном валу 4 (сх. б  Рис. 3.19. Печатная секция двусторонней офсетной печати ), соединенном рычагом 6 с механизмом давления. При этом приводная шестерня 3 крепится к торцу цилиндра. Преимущество такой системы заключается в уменьшении числа рычагов и осей механизма давления; каждая же пара эксцентричных втулок должна иметь систему рычагов на обеих стенках аппарата, соединенных между собой валом. Если цилиндр необходимо регулировать относительно двух других, то эксцентричный вал 4 устанавливается в регулируемых эксцентричных втулках 5.

Опоры цилиндров аппаратов глубокой печати более сложны, так как должны обеспечивать возможность замены как формных, так и печатных (для периодического шлифования изношенной резиновой облицовки) цилиндров. Их опоры делают или разъемными, или выдвижными, или поворотными, а печатные секции снабжают приспособлениями для снятия цилиндров и их перемещения на специальные транспортные тележки (рис. 3.20, б, в  Рис. 3.20. Секция глубокой печати ).

Резиновые или полиуретановые покрышки печатных цилиндров аппаратов глубокой печати имеют толщину 10-20 мм и твердость по Шору 60-100 единиц. В процессе печатания при погонном усилии 200-300 Н/см они деформируются и нагреваются, особенно при больших скоростях работы. Для отвода тепла печатные и пресс-цилиндры выполняются полыми с возможностью подачи внутрь их охлаждающей жидкости. Для повышения жесткости покрышки армируются металлическими или капроновыми сетками. Для снижения механических усилий предложены, но пока еще широко не применяются комбинированные конструкции с устройствами для передачи краски дополнительно электростатическим способом. Стремление уменьшить диаметр печатного цилиндра до минимума и вместе с тем отказаться от пресс-цилиндра привело к применению печатного цилиндра с неподвижной осью (аналогичной оси 4 на рис. 3.23, бРис. 3.23. Конструкции цилиндров и их опор ) и "плавающей" оболочкой.

Сложность конструирования этих устройств заключается в том, что выемка для захода закрепляемых кромок пластин невелика и должна быть меньше величины незапечатываемого пробельного поля на ленте.

Гибкие формы и эластичные пластины-покрышки чаще всего предварительно армируются планками, за которые и натягиваются тем или иным приспособлением на поверхность цилиндра. На рис. 3.24  Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек такие планки обозначены позицией 9.

Крепежное устройство без этих планок изображено на рис. 3.24, а Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек . В цилиндре 1 имеется паз для постоянного закрепления в нем колодки 5, в которой установлен поворотный вал 3. Этот вал имеет секторную цилиндрическую выемку с центральным углом <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а также паз для размещения в нем запирающих клиньев 4 и отверстия для штоков 7 клиньев. Нижний конец каждого из штоков 7 имеет сферическую поверхность, колодка 5 - цилиндрическое углубление 8 в своей нижней части, в которое упирается шток 7 под действием пружины 6. В положении, изображенном на сх а (слева), предварительно загнутые кромки гибкой формной пластины 2 вводятся в щели. Одна кромка вводится в щель, образованную клином 4 и наклонной стенкой паза вала 3, а другая кромка - в щель, образованную цилиндрической поверхностью колодки 5 и правой внутренней частью выемки на валу 3. Натяжение и закрепление формной пластины иллюстрируется сх. а  Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек (справа); при повороте вала 3 по часовой стрелке шток 7 выходит из углубления 8 и клином 4 зажимает левую кромку пластины. При дальнейшем повороте вала 3 на угол <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
левая кромка гибкой пластины 2 прижимает правую кромку этой же пластины к внутренней цилиндрической поверхности колодки 5. В таком положении вал 3 фиксируется, например, храповым механизмом (на схеме не показан), что предотвращает произвольный обратный поворот вала 3 в процессе печатания.

На рис. 3.24, б  Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек показано приспособление с Г-образными губками 9', к которым с помощью планок 9 прикреплены кромки пластины. В пазах 3 цилиндра 1 установлены под углом друг к другу зажимные колодки 10, в нерабочем положении раздвинутые пружиной 6. Натяжение и закрепление гибкой пластины 2 осуществляются следующим образом. Механизмом (на сх. б  Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек не изображенным) колодки 10 перемещаются по направлению друг к другу (усилие прижима показано стрелками). Губки 9' своими короткими полками упираются друг в друга, а более длинные вертикальные полки начинают поворачиваться навстречу друг другу и натягивать пластину 2. В рабочем положении колодки 10 прочно застопоривают.

На рис. 3.24, в  Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек изображен замок кольцевого типа. Зажимная планка 9 вставляется в паз вала 3. При повороте полуразрезного кольца 4, например, по часовой стрелке последнее замыкает в пазу планку 9 за ее торцевые части.

Наиболее распространенная конструкция устройства для натяжения и крепления офсетного или наружного декельного полотна приведена на рис. 3.24, г, д  Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек . Пластина 2 с планками 9 вводится в паз цилиндра 1 так, чтобы каждая планка 9 зашла за ступенчато-сегментный выступ вала 3. При встречном повороте валов 3 (левого по часовой, а правого против часовой стрелки) с помощью червячных пар (сх. д  Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек ) происходит натяжение и крепление полотен на цилиндре 1.

С помощью механизма, изображенного на рис. 3.24, е  Рис. 3.24. Конструкции устройств для крепления гибких печатных форм и эластичных покрышек , можно натягивать как гибкие формные, так и эластичные декельные пластины. Две противоположные кромки пластины 2 предварительно закрепляют планками 9. В цилиндре 1 имеется плоскоцилиндрический клиновой паз с углублением на правой стороне, в котором находится вал 3 с секторной цилиндрической выемкой. На левой из схем е показано положение вала 3, при котором правая планка 9 с помощью конической планки вводится в углубленный паз цилиндра 1. При этом секторная выемка вала 3 повернута вправо на 45°. Путем поворота вала 3 против часовой стрелки (центральная схема е) его паз устанавливают в левом положении под углом 45°. При этом правая планка 9 оказывается зафиксированной в пазу цилиндра 1. В этом положении вводят в щель между цилиндром 1 и валом 3 левую планку 9. После выполнения этих операций вал 3 поворачивают против часовой стрелки до положения, показанного на правой из схем е.

Полимерные формы высокой печати, в том числе эластичные формы флексографской печати, приклеивают двусторонней липкой лентой к поверхности формного цилиндра. Полуцилиндрические стереотипные формы высокой печати имеют по своим торцевым кромкам скошенные грани, за которые приспособлениями клинового типа (фацетными зажимами) прижимаются к поверхности формного цилиндра. На внутренней поверхности вдоль двух других кромок (вдоль образующей цилиндра) и в непосредственной близости от них в газетных стереотипах имеются специальные пазы ("карманы"), в которые входят крепежные упоры формного цилиндра.

Формные цилиндры глубокой печати не имеют устройств для крепления форм, так как сама поверхность этих цилиндров является формой.

Печатные секции связаны между собой приводом, который содержит валы, зубчатые колеса, муфты. В совокупности с сосредоточенными массами в виде цилиндров печатного, красочного аппаратов и ротора двигателя он представляет собой колебательную систему. Идеализация заключается в том, что зазоры в перечисленных выше элементах привода и неточность их изготовления не учитываются. Расчетная схема произвольного участка многосекционной машины приведена на рис. 3.25  Рис. 3.25. Схема сил и моментов печатной секции . Обозначим:

J - момент инерции вращающихся масс секции;

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- жесткость вала, связывающего секции;

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- момент внешних сил;

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- коэффициент вязкого трения, учитывающий сопротивление сил, пропорциональных скорости.

Динамику этой идеализированной печатной секции опишем на основе уравнений Лагранжа второго рода:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.36)

где Т, П - кинетическая и потенциальная энергия системы; F - обобщенная функция Рэлея; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- обобщенные сила и координата.

Энергетические функции Т и F являются квадратическими функциями обобщенных скоростей <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а П - квадратичной функцией обобщенной координаты <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Примем в качестве обобщенных координат углы поворота печатных или офсетных цилиндров, а в качестве обобщенных скоростей - их частоты вращения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и запишем энергетические функции системы:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Из условия, что работа обобщенных сил должна быть равна работе всех внешних сил, найдем

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.37)

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- сила сопротивления качению всех цилиндров в i-м печатном аппарате; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- сила натяжения ленты на i-м участке; R - радиус лентоведущих цилиндров печатной секции.

Вычислив частные производные от энергетических функций и подставив их в уравнение (3.36), получим

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.38)

Обозначим <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
тогда <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и уравнения (3.38) путем вычитания одного из другого приводятся к одному уравнению

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.39)

Так как

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.40)

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

то через систему уравнений (3.40) уравнение динамики (3.36) связывается с выведенными в разд. 3.24 и 3.4.1 уравнением (3.21) натяжений движущейся ленты и уравнением(3.45) приводки красок. Поскольку все уравнения записаны в рекуррентной форме, появляется возможность рассчитывать лентопроводящую систему всей многокрасочной машины, начиная с рулонной установки.

Как уже отмечалось выше, для возможности управления лентой в процессе ее движения и выполнения всего комплекса технологических операций она должна быть натянутой. При этом величины деформаций ленты необходимо поддерживать в определенных пределах, которые обусловлены заданными параметрами качества печатной продукции. Одним из важнейших параметров качества является точность совмещения красок на оттиске, или приводка красок. Наиболее сильное влияние на нее оказывают лентопитающее устройство и привод печатных аппаратов, отклонения диаметров цилиндров и толщин покрышек от номинальных значений, а также отклонения режимов работы красочных и увлажняющих аппаратов. В машинах глубокой печати мощным возмущающим фактором является сушильное устройство. Отклонения толщины ленты и ее модуля упругости от номинальных значений также сказываются на приводке красок. Разумеется, неточность изготовления формы и установки ее на цилиндрах также вносит свой отрицательный вклад в суммарное несовмещение красок. Таким образом, неприводка красок в секционных рулонных машинах является следствием неточности изготовления и работы механизмов машины, отклонения параметров печатных материалов и технологического процесса от номинальных значений. Это приводит к переменным деформациям ленты в процессе ее движения от одной печатной секции к другой и соответствующей ей неприводке красок.

Для облегчения понимания существа этой связи рассмотрим отдельный аппарат, на формном цилиндре которого нанесены метки М (0, 1, 2,..., рис. 3.26  Рис. 3.26. Схема печатного аппарата ). Предположим, что имеется жесткая ось Ot, которая при вращении цилиндров перемещается ими без проскальзывания, а на самой оси Ot также нанесены соответствующие метки М, т.е. метки 0, 1, 2, 3,... Так как ось Ot недеформируема, то при совмещении начальных меток O на оси и на цилиндре в дальнейшем, при вращении цилиндров, соответствующие метки формного цилиндра и жесткой оси в контактной зоне всегда будут совпадать точно. Теперь возьмем ненатянутую ленту Л, нанесем на нее такие же метки М', соответствующие меткам М на цилиндре и жесткой оси, и совместим начальные точки O.

Подготовив мысленно такую систему, приведем в движение цилиндры с постоянной скоростью <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и одновременно будем менять натяжение ленты по некоторому закону F(t), где t - текущее время. При этом лента будет деформироваться. Обозначим через величину текущей относительной деформации ленты непосредственно перед входом в контактную зону цилиндров.

Попытаемся ответить на вопрос: если известен закон изменения относительного удлинения ленты непосредственно перед входом в контактную зону, то как будут смещаться метки М' на ленте относительно меток М на оси t в момент, когда метки М проходят через зону печатного контакта и совпадают с соответствующими метками М на формном цилиндре. Тем самым мы ответим на вопрос о несовмещении ранее "отпечатанных" на ненапряженной ленте меток М' и вновь печатаемых меток М с цилиндра при переменном ее натяжении F(t).

Для бесконечно малого времени можно записать

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- несовмещение между метками M' и М, возникающее за время <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Осуществляя предельный переход при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, получаем

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.41)

Решение этого простейшего дифференциального уравнения с разделенными переменными получается непосредственным интегрированием:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.42)

где c - постоянная интегрирования; S = S(t) - текущее несовмещение между метками М' и М в момент прохождения через зону контакта метки М, которое для определенности назовем условным несовмещением красок.

Таким образом, смещение S меток М' (1', 2', 3',...) на ленте, которые (М' ) были ранее на ней отпечатаны без натяжения ленты (при F = 0), относительно вновь печатаемых при переменной деформации <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
меток М на этой же ленте может быть рассчитано по формуле (3.42).

Рассмотрим лентопроводящую систему, содержащую m печатных аппаратов (1, 2,..., b,..., d,..., m) с равными диаметрами цилиндров, последовательно установленных друг за другом. Предположим, что при t = 0 все краски точно совмещались, а относительные деформации ленты <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(i = 1, 2,..., m) на входе в соответствующие печатные аппараты (ПА) были постоянны. Пусть в некоторый момент времени величины начинают изменяться. Тогда для каждой краски можно вычислить ее условное несовмещение:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.43)

В этой формуле каждое условное несовмещение i-й краски записано в своей системе координат <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, связанной с i-м ПА. Иными словами, каждое условное несовмещение наблюдается в своем i-м ПА в момент впечатывания i-й краски. В этой связи сравнивать между собой условные несовмещения различных красок в форме (3.43) не имеет смысла, так как база отсчета не является общей для всей лентопроводящей системы, а связана для каждой краски со своим печатным аппаратом. Один наблюдатель может увидеть все краски одновременно только в последнем ПА. Таким образом, система координат, связанная с последним ПА, может быть выбрана за основную.

Приведение, преобразование остальных систем координат заключается в их параллельном переносе. Тогда выражение (3.43) в единой системе координат может быть записано в виде

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.44)

где величина <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
есть функция аргумента <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а не произведение величин <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- время перемещения точки на ленте от i-го до последнего m-го печатного аппарата.

В общем случае оно является переменным в силу переменного натяжения ленты в процессе ее движения. С незначительной погрешностью его можно считать постоянной величиной, равной <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, т.е. равной времени перемещения точки на ленте от i-го до последнего m-го ПА при некотором постоянном натяжении ленты. Преобразование выражения (3.43) в (3.44) осуществляется заменой аргумента t функции (3.43) на аргумент <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Для определенности несовмещение, выражаемое формулой (3.44), будем называть преобразованным условным несовмещением i-й краски. Физическая сущность этого выражения заключается в следующем. Несовмещение краски на ленте, запечатанной в i-м ПА, в зоне последнего ПА можно увидеть только по истечении времени <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

Если <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- преобразованные условные несовмещения b-й и d-й красок и для определенности <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то несовмещение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
между этими красками друг относительно друга можно найти как разность между их преобразованными условными несовмещениями:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.45)

Действительно, теперь мы знаем смещение каждой краски относительно общих базовых меток М' (которые в действительности могут и не печататься предварительно, достаточно представить мысленно, что они напечатаны) и величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
можем получить в виде разности (3.45).

Так как b и d - произвольные числа из ряда 1, 2,..., b,..., d,..., m, то формула (3.45) позволяет найти величины несовмещений между соответствующими элементами изображения любого числа красок, т.е. неприводку между любыми красками.

Иногда при расчетах удобнее принять в качестве последнего d-й аппарат, тогда формула (3.45) будет иметь частный вид:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.46)

Полученные формулы (3.43)-(3.46) дают возможность перейти к операторной форме их записи, удобной для расчета систем автоматического регулирования приводки красок:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.47)

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.48)

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.49)

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.50)

В этих уравнениях объекта регулирования величины <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- изображения соответствующих функций <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а p - комплексная переменная.

Отклонения натяжения ленты от необходимого постоянного значения на входе в первую печатную секцию, т.е. на выходе лентопитающего устройства, вносят самую существенную долю в неприводку красок в рулонных секционных машинах. Поэтому очень важно выявить закономерности процесса нарушения приводки красок в многокрасочной машине при скачкообразном* изменении натяжения ленты на выходе лентопитающего устройства, соответствующем скачкообразному изменению ее относительного удлинения на величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Другие факторы примем неизменными во времени: скорость печати <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
постоянна, путь ленты между соседними секциями одинаков, постоянен и равен L.

Изменение относительного удлинения ленты на межсекционных участках находится из общего уравнения (3.20), которое (учитывая, что в нем <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- время движения ленты между секциями, а <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
) в данном случае принимает более простой вид:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.51)

Полагая в нем i = 2, найдем изменение относительного удлинения ленты на втором участке:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

С учетом начального условия <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
при t = 0 постоянная времени <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и окончательно получаем

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.52)

Аналогично, полагая в уравнении (3.51) i = 3, находим функцию <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Так как при t = 0 <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и после алгебраических операций получим

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.53)

Точно таким же путем находим величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, полагая i = 4:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.54)

Ограничимся рассмотрением процессов в четырехсекционной машине. График функции <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
приведен на рис. 3.14, б  Рис. 3.14. Схема лентопитающего устройства (а) и графики натяжения ленты (б, в, г), где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

По формуле (3.43) находим условные несовмещения красок. Полагая в ней i = 1, находим

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Полагая в уравнении (3.43) i = 2 и подставляя в него (3.52), получаем

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Полагая в уравнении (3.43) i = 3 и подставляя в него выражение (3.53), найдем условное несовмещение третьей краски:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Полагая i = 4 и подставляя в выражение (3.43) функцию (3.51), определяем условное несовмещение четвертой краски:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Выбрав начало координат во втором ПА, найдем несовмещение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
между второй и первой красками. В течение времени <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- время перемещения точки на ленте от первого до второго ПА, величина <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
равна условному несовмещению <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
второй краски. При <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
функция <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
равна разности (3.46): <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
есть функция аргумента <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(а не произведение величин <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
), получаемая путем замены аргумента t в выражении для <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
на аргумент <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Таким образом, при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
выражение для <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
совпадает с выражением для <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Максимальная неприводка первой и второй красок имеет место при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и равна

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

С течением времени, по мере установления нового постоянного уровня натяжения ленты, функция <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
стремится к нулю: <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

Выбрав начало координат в третьем ПА, найдем несовмещение между третьей и первой красками. В течение времени <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
оно совпадает с функцией <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
выражается разностью (3.46):

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Максимальное значение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
имеет место при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и равно

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

С течением времени и эта неприводка исчезает <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
: Перейдем к определению неприводки между четвертой и первой красками:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Функция <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
равна

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Максимальная величина неприводки <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
имеет место при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Несовмещение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
между третьей и второй красками при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
совпадает с функцией <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
равно

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Для определения максимального значения находим производную

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

При <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
нулю может быть равно только выражение в скобках. С учетом этого находим значение t, при котором функция имеет максимум:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Подставляя полученное значение t в выражение для <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, находим

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Аналогичным путем находим несовмещение между четвертой и второй красками:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Определим величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

При <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
производная этой функции равна

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

и, приравнивая выражения в скобках, находим значение t, при котором <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Неприводка между четвертой и третьей красками равна

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Определим функцию <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Так как

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

то <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

На рис. 3.27  Рис. 3.27. Графики процесса нарушения приводки красок при скачкообразном изменении натяжения ленты на входе в первый печатный аппарат приведены графики этих функций в безразмерной форме <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
при безразмерном времени <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. При <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
величины неприводки красок стремятся к нулю; при скачкообразном изменении входного натяжения ленты неприводка между всеми красками имеет исчезающий характер. Это справедливо лишь для упругой ленты. При вязкоупругой ленте, проявляющей существенную ползучесть (например, полиэтиленовой), аналогичные кривые стремятся к другим установившимся постоянным значениям. Две такие кривые (для примера <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
) на том же рис. 3.27  Рис. 3.27. Графики процесса нарушения приводки красок при скачкообразном изменении натяжения ленты на входе в первый печатный аппарат показаны штриховыми линиями.

Неприводка красок в рулонных машинах является результатом действия нескольких факторов. Рассматривая многокрасочный оттиск, невозможно определить составляющие неприводки красок от каждого из факторов. Для выяснения причины возникшей недопустимой неприводки красок такое выделение для практики необходимо. Оценить составляющую дисперсии неприводки красок, порождаемую лентопитающим устройством, в установившемся режиме работы машины можно расчетным путем, используя результаты измерения натяжения ленты на выходе этого устройства. Установка датчика натяжения ленты перед первым ПА не приводит к нарушению технологического процесса печатания в производственных условиях. В качестве исходных данных для расчета должны быть получены спектральные плотности <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
входного натяжения ленты. Используя их, рассчитывают спектральные плотности <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
входного относительного удлинения ленты, предварительно замерив для этого толщину, ширину и модуль упругости ленты.

Искомая дисперсия <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
неприводки между произвольной i-й и первой красками рассчитывается по формуле

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.55)

гду <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- соответствующие частотные характеристики рулонной машины.

Используя результаты предыдущего раздела, их можно найти по формуле

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Однако это утомительный путь. Цель достигается быстрее при использовании операторных уравнений. Для этого уравнение (3.50) перепишем, подставив в него d = 1, b = 1 и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Так как <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Разделив левую и правую части этого уравнения на входную величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, получим передаточную функцию, которая, как известно, равна отношению изображений выходной и входной величин:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Частотная характеристика получается из этого выражения путем подстановки в него <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а квадрат модуля частотной характеристики - из формулы <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- комплексная переменная.

Если произвести необходимые подстановки в эти формулы, то после сокращений получим

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

В тригонометрической форме для квадрата модуля частотной характеристики получается (при этом используется известная формула Муавра) следующее выражение, удобное для численных расчетов:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.56)

Значения функций <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
в этом выражении для шестикрасочной машины приведены в табл. 3.1.

На рис. 3.28 приведены графики квадрата модуля частотной характеристики <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
в безразмерной форме. Они дают возможность по спектральной плотности <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
относительного удлинения ленты на выходе лентопитающего устройства найти по формуле (3.55) дисперсию неприводки красок по отношению к первой краске.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Рис. 3.28. Графики квадрата модуля нормированных частотных характеристик <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
канала возмущения - входное относительное удлинение ленты перед первой печатной секцией - неприводка между i-й и первой красками

Таблица 3.1

Выражения для функций <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
при i = 2-6

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Для расчетов в высокочастотной области можно пользоваться приближенной формулой для определения дисперсии неприводки красок:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.57)

Приемлемость такого приближения видна из того же рис. 3.28 , на котором пунктирной линией показана функция <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, достаточно удовлетворительно совпадающая с остальными кривыми в высокочастотной области.

Качество лентопитающего устройства оценивается путем сравнения рассчитанной дисперсии неприводки красок с ее факторной допускаемой величиной <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Если <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то можно считать, что лентопитающее устройство работает нормально. Если <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то необходима тщательная диагностика узлов устройства с целью выявления причины недопустимых отклонений натяжения ленты и ее устранения или же необходима его модернизация.

Применение методики оценки лентопитающего устройства покажем на примере, который решается аналитическим путем без применения ЭВМ и поэтому физически нагляден. Рассмотрим простое, но практически важное случайное колебание входного относительного удлинения ленты:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где A, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- независимые случайные амплитуды, частота и фаза случайного колебания, причем A и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
заданы одномерными плотностями вероятностей <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а начальная фаза равномерно распределена на интервале <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, т.е. <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. В этом случае спектральная плотность входного относительного удлинения ленты равна

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Для определенности примем плотность распределения частот случайного колебания по закону треугольника:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- частота вращения рулона, монотонно возрастающая во времени по мере разматывания рулона; n - целое число.

Тогда

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Здесь <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- радиус рулона.

Оценим количественно. Пусть <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, m = 2. Тогда

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Среднеквадратическое отклонение неприводки красок равно <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
Если считать, что факторное допустимое отклонение неприводки красок составляет одну треть общего допуска на приводку красок <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, т.е. если <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
то <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и можно считать, что в данном случае лентопитающее устройство обеспечивает качественную подачу ленты в машину.

Наличие люфтов в подвижных соединениях привода печатных секций и крутильных колебаний в нем приводят к изменению фазового положения цилиндров друг относительно друга в процессе их вращения. Выясним их влияние на приводку красок. Ограничимся рассмотрением первых трех секций машины. Пусть натяжение ленты в системе и скорости цилиндров печатных аппаратов постоянны и все краски совмещаются. Резко, скачком изменим фазовое положение цилиндров второго ПА по отношению к цилиндрам первого и третьего ПА на угол <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, длина дуги которого равна <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- радиус цилиндров. Имеем следующие начальные условия (при t = 0); <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Заметим, что натяжение и относительное удлинение ленты перед первым ПА находятся на прежнем постоянном уровне, так что приращение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
все время равно нулю. Полагая в уравнении (3.20) i = 1, найдем

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Постоянная <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
определяется с учетом начального условия <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
при t = 0 и равна <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Тогда

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Аналогичным путем, учитывая начальное условие <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
при t = 0, определим функцию <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

так как <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

Из последнего выражения видно. что со временем величина <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
стремится к нулю, так как функция с отрицательным возрастающим показателем степени убывает существенно быстрее, чем возрастает линейная функция, равная этому показателю степени.

Найдем значение t, при котором функция <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
равна нулю:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Для определения экстремального значения функции найдем ее производную

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Так как выражение за скобками не может быть равным нулю при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то в этой области нулю может быть равно только выражение в скобках, т.е. <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
откуда <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

Максимальное значение равно

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Наименьшая величина <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
имеет место при t = 0 и равна <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
Графики функций <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
приведены на рис. 3.29, б.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Рис. 3.29. Графики, поясняющие влияние на приводку красок привода печатных секций: а - схема трех печатных секций; б - изменение относительных удлинений ленты при скачкообразном изменении фазы цилиндров второго печатного аппарата; в, г - графики неприводки красок при названном выше возмущении; д - графики нормированной спектральной плотности <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
фазового смещения цилиндров (пунктирная линия) и нормированной спектральной плотности неприводки красок <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
между второй и первой красками (сплошная линия); e - график квадрата модуля нормированной частотной характеристики типа <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Перейдем к рассмотрению процесса смещения красок друг относительно друга. Подставим полученные значения относительных удлинений ленты в формулу (3.43) и найдем условное смещение красок:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

После подстановки пределов интегрирования получим

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Аналогично определяем условное смещение третьей краски:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Несовмещения между красками находятся по формулам (3.46) и равны

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Графики этих функций приведены на рис. 3.29 . Из формул и графиков видно. что при скачкообразном изменении фазы цилиндров второго ПА на величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
несовмещения между третьей и второй красками имеют исчезающий характер <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
а несовмещения между второй и первой, третьей и первой красками стремятся к величинам <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

Передаточная функция по возмущению в виде изменения фазы <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
цилиндров двух соседних аппаратов равна

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Оценка производится по статистическим данным о величинах смещения цилиндров одной секции относительно цилиндров другой секции в окружном направлении в процессе их вращения в установившемся режиме печатания тиража. Для этого на цилиндрах укрепляются магнитные метки, а на станине - соответствующие им датчики. Информация о характере изменения фазового положения цилиндров записывается на магнитную ленту и затем обрабатывается с целью получения спектральных плотностей <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
фазового смещения

Квадрат модуля частотной характеристики по рассматриваемому возмущению (см. последнюю формулу) равен

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

и тогда дисперсия неприводки красок в двух соседних аппаратах находится по формуле (3.55) и равна

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Проиллюстрируем методику оценки примером. Пусть случайный процесс изменения фазового положения цилиндров соседних ПА имеет вид бинарного шума. Спектральная плотность такого процесса равна

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- дисперсия величины <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- средняя частота процесса.

Подставим это выражение в предыдущее:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Последнее подынтегральное выражение представим в виде суммы двух слагаемых с неопределенными пока коэффициентами A и B:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Правую часть приведем к общему знаменателю и в обеих частях равенства отбросим его:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Приравнивая свободные члены и коэффициенты при w2 в обеих частях равенства, получим систему следующих двух уравнений:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

решая которую находим коэффициенты A и B:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Определим соответствующие интегралы:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Подставим полученные значения интегралов в исходную формулу:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

После сокращения окончательно получим формулу дисперсии

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Из этой формулы видно, что:

    1) при больших расстояниях между секциями величина <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
больше и, следовательно, дисперсия неприводки красок меньше;

    2) при большей средней частоте a неприводка красок меньше;

    3) при большей скорости печатания величина <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
меньше и, следовательно, дисперсия неприводки красок больше, если частота <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
при этом увеличивается менее значительно;

    4) с уменьшением частоты <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
дисперсия неприводки красок возрастает, но никогда не превышает величины <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

    5) дисперсия неприводки красок пропорциональна дисперсии фазового смещения цилиндров и квадрату их радиуса.

Случайные колебания величины этого пути возникают вследствие поперечных колебаний ленты на межсекционном участке из-за биений направляющих валиков (если они имеются на этом участке), прилипания ленты к офсетным цилиндрам на выходе из четырехцилиндрового печатного аппарата двусторонней печати. При этом траектории точек ленты отклоняются от кратчайшего пути по прямой и величина L становится случайной переменной величиной L(t).

По методике, изложенной в разд. 3.3.4, можно найти переходные функции по этому возмущению. В частности, для первых двух аппаратов при скачкообразном изменении величины L на величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
изменение относительного удлинения e2 и неприводки красок <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
описывается аналогичными уравнениями

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

а передаточная функция и квадрат модуля частотной характеристики равны

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Под ползучестью понимают свойство материала изменять свои размеры во времени под действием постоянной нагрузки (отсюда не следует, что при изменяющейся нагрузке материал не может проявлять свойство ползучести!). Например, если к вязкоупругому материалу мгновенно приложить постоянную силу, соответствующую постоянному напряжению в ленте <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(рис. 3.30, а  Рис. 3.30. Схемы и графики, поясняющие процесс ползучести ленты при ее установившемся движении в печатных секциях рулонной машины ), то ее первоначальная длина <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
мгновенно увеличится на размер <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и затем с течением времени будет монотонно возрастать. Монотонно возрастающей функцией времени будет и относительное удлинение ленты (рис. 3.30, б  Рис. 3.30. Схемы и графики, поясняющие процесс ползучести ленты при ее установившемся движении в печатных секциях рулонной машины ):

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.58)

В рулонной машине полностью процесс ползучести не успевает проявиться, так как время <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
движения ленты между секциями невелико (рис. 3.30, б  Рис. 3.30. Схемы и графики, поясняющие процесс ползучести ленты при ее установившемся движении в печатных секциях рулонной машины ). Поэтому рассмотрим участок кривой ползучести <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
лишь на интервале <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, в увеличенном масштабе времени представленный на рис. 3.30, д  Рис. 3.30. Схемы и графики, поясняющие процесс ползучести ленты при ее установившемся движении в печатных секциях рулонной машины . Обозначим <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
время внутри этого интервала и перепишем с учетом этого обозначения уравнение кривой ползучести (3.58) применительно к ленте, движущейся в установившемся режиме:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Через <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
обозначим значения функции <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
соответственно при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. В установившемся режиме количество ленты, вошедшее в единицу времени в первый ПА, равно количеству ленты, вышедшему из второго ПА:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Отсюда следует, что в установившемся режиме <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, т.е. относительные удлинения ленты непосредственно на входах в печатные аппараты равны между собой. Так как при постоянном напряжении <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
на межсекционном участке каждый поперечный элемент ленты постепенно ползет по мере перемещения его ко второму ПА (относительное удлинение возрастает вдоль участка L), то очевидно. что <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. При <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, т.е. сразу же на выходе из первого ПА, ползучесть еще не успевает развиться и для этого мгновения можно записать: <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Непосредственно перед первым ПА относительное удлинение ленты равно <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Разделив первое из этих уравнений на второе, получим

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Так как <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Таким образом, ползучесть ленты приводит к тому, что ее натяжение ступенчато падает от секции к секции (рис. 3.30, г  Рис. 3.30. Схемы и графики, поясняющие процесс ползучести ленты при ее установившемся движении в печатных секциях рулонной машины ).

Если лента абсолютно упруга, то условие правильного фазового положения цилиндров одной секции относительно цилиндров соседней секции ясно из рис. 3.30, в  Рис. 3.30. Схемы и графики, поясняющие процесс ползучести ленты при ее установившемся движении в печатных секциях рулонной машины , на котором обозначено: <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- радиус цилиндров; L - величина пути ленты между секциями; n - целое число; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- фазовое смещение цилиндров второго ПА по отношению к цилиндрам первого ПА. Если натяжение упругой ленты постоянно, все цилиндры имеют одинаковый диаметр и кинематически жестко связаны между собой, то, для того чтобы на элемент изображения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, отпечатанный первой краской в первом ПА, точно наложился соответствующий элемент <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, запечатываемый второй краской по втором ПА, необходиомо выполнение условия

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.59)

Если в налаженных по этому условию аппаратах запечатывать не абсолютно упругую, а вязкоупругую ленту, проявляющую ползучесть, то будет наблюдаться статическая неприводка красок <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

Действительно, если разделить величину L на k равных элементарных участков <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то такая же элементарная длина изображения, отпечатанная в первом ПА, на выходе из него из-за того, что <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, сразу же уменьшится на величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
В произвольной части пути L каждый отрезок <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
будет меньше отрезка <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
на величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
По мере приближения ко второму ПА величины <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
будут все меньше, а при подходе непосредственно к нему станут равными нулю, так как <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, но при этом накопится неприводка между первой и второй красками, равная сумме элементарных величин <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

В пределе при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
получим

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Так как <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Переходя к напряжениям в ленте, получим

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Из этой формулы следует, что статическая неприводка красок будет различной в зависимости от:

  • величины пути L;
  • скорости печатания <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
;
  • модуля упругости материала ленты E;
  • натяжения ленты на входе в машину;
  • натяжения ленты на межсекционном участке;
  • вида кривой ползучести <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

Эта величина статической неприводки красок компенсируется приводочными механизмами. Однако если после такой коррекции изменится в процессе работы машины любой из перечисленных параметров (скорость печатания, входное натяжение ленты, количество подаваемой краски или увлажняющего раствора и т.д.), то снова появится установившаяся неприводка красок, которую необходимо устранить приводочными механизмами.

Учет свойств ползучести материала ленты позволяет расширить круг задач, которые инженер может решить уже на этапе проектирования машин. Однако переходные процессы с учетом вязкоупругости ленты требуют большей трудоемкости при их расчете. Упрощенное линеаризованное уравнение относительных удлинений вязкоупругой ленты имеет вид

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

E(x) - условный модуль упругости, переменный вдоль пути ленты вследствие ползучести материала: <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- угол относительного закручивания цилиндров в двух соседних секциях из-за зазоров в приводе, крутильных колебаний в нем и пр. Последнее выражение имеет лишь теоретическое значение, раскрывающее физический смысл величины Q, имеющей ту же размерность, что и L. На практике величину Q целесообразно рассчитывать по формуле

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.59*)

Величины <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
определяют экспериментально. Для получения статистических данных о величине <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
печатные аппараты налаживают по условию (3.59) точного совмещения красок на абсолютно упругой ленте. Затем печатают на испытуемой ленте в установившемся режиме с заданной скоростью печатания <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
при заданном среднем натяжении <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. На оттисках полученной выборки замеряют величины <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и рассчитывают математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение величины <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
определяют по результатам испытаний образцов материала на растяжение при нагружении их силой, соответствующей силе <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
натяжения ленты на входе в машину. Полученные значения величин <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и параметра L подставляют в формулу (3.59*).

На рис. 3.31, а Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции показаны переходные процессы нарушения приводки красок при скачкообразном изменении входного натяжения вязкоупругой ленты, а на рис. 3.31, б Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции - при скачкообразном изменении количества подаваемой краски и увлажняющего раствора.

Определим условия правильной наладки печатных аппаратов на точное совмещение при печатании на вязкоупругой ленте:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Отсюда находим соотношение между длиной L и необходимым углом фазового смещения цилиндров <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.60)

Из этой формулы видно, что имеющееся несовмещение между красками можно устранить тремя путями:

  • изменением параметра L с помощью приводочного валика;
  • изменением параметра <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
путем относительного смещения по фазе цилиндров второго ПА по отношению к цилиндрам первого ПА;
  • изменением входного натяжения ленты (изменением параметра <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
).

Возникшая неприводка красок и неприводка печати с лица и оборота должны быть компенсированы регистровым (приводочным) устройством 10 (рис. 3.31, г Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции), содержащим электродвигатель 11, червячную пару 12 и приводочный (регистровый) валик 13. Для контроля за приводкой красок на пробельных местах ленты печатают специальные метки 2, 2' (сх. в Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции), контроль за положением которых в процессе печатания осуществляется фотоголовками 1, 2 (сх. г Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции). Разность Dt времени следования импульсов фотоголовок замеряется блоком 3, а скорость печатания <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- датчиком 4. В блоке 6 сигнал датчика скорости переводится в соответствующий масштаб, а в блоке 5 величины <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
перемножаются и на его выходе появляется сигнал, пропорциональный величине имеющейся неприводки красок. После суммирования в блоке 7 и усреднения нескольких измерений в модуле 8 (несколько замеров необходимы для устойчивой работы регулятора) блоком 9 формируется сигнал управления двигателем 11. Последний перемещает приводочный валик 13 в ту или иную сторону, изменяя путь ленты между соседними секциями и ликвидируя имевшееся несовмещение красок.

Регулятор приводки красок всегда устанавливается в машинах глубокой печати, в которых из-за большого пути ленты между соседними секциями, жидких красок (сильно влияющих на ползучесть бумажной ленты) и термических воздействий (сушильное устройство имеется в составе каждой печатной секции) при отсутствии автоматического управления приводкой красок всегда будет недопустимая неприводка красок. В машинах высокой и офсетной печати чаще используется ручное или дистанционное кнопочное управление, выполняемое печатником. Это позволяет несколько уменьшить расходы на приобретение оборудования, но приводит к увеличению отходов бумаги при подготовке машины к печатанию тиража, в процессе пуска и остановки машины. Кроме того, увеличивается напряженность труда печатников.

Для более быстрой отработки неприводки красок используют так называемый принцип суперкоррекции. Сущность его состоит в том, что сначала перемещают исполнительный орган не на величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а на величину, в n раз большую, а затем совершают обратный ход на величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(рис. 3.31, д Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции). Подробно рассмотрим этот принцип лишь применительно к двум секциям машины. Если бы не было обратного хода исполнительного механизма, то по аналогии с выражением (3.58) процесс изменения приводки красок шел бы по экспоненте 2-2' (рис. 3.31, ж Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции):

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Из этого выражения найдем время <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, при котором величина <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

откуда

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Изменение относительного удлинения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
ленты в режиме суперкоррекции иллюстрируется рис. 3.31, е Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции.

Если в этот момент времени <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
осуществить обратный ход механизма на величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то величины <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
больше изменяться не будут, а пойдут по прямым 3 (рис. 3.31, е, ж Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции). Так как <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то величина <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
оказывается отработанной существенно быстрее. На тех же схемах для сравнения показан процесс 1 для ранее рассмотренного случая скачкообразного перемещения приводочных механизмов на величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

Строго оптимальный (в смысле быстродействия) режим перемещения приводочных механизмов находится из условия

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.61)

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- допустимая из условия прочности ленты величина приращения относительного удлинения ленты; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- время перемещения механизма вплоть до момента его реверса.

Возвратимся к уравнению (3.16), которое в данном случае принимает более простой вид:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

С учетом ограничения (3.61) в нем надо положить <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
Тогда оно становится проще:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.62)

Так как в начальный момент (при t = 0) <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то, решая (3.62), найдем закон перемещения приводочного механизма в период <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

При этом процесс отработки величин неприводки красок будет иметь вид

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Это уравнение прямой. Оптимально закон изменения параметра должен соответствовать касательной к экспоненте 2-2' (сх. ж Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции). Время движения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
до момента реверса можно найти из последнего выражения, положив в нем <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Учитывая, что в обычном режиме время регулирования составляет <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(кривая 1 на рис. 3.31, ж Рис. 3.31. Схемы и графики, поясняющие процесс отработки неприводки красок: а, б - графики неприводки красок при ступенчатом изменении входного натяжения вязкоупругой ленты и скачкообразном изменении количества подаваемой на ленту жидкости (краски, увлажняющего раствора); в - схема расположения меток на пробельном поле ленты; г - блок-схема устройства для автоматической приводки красок; д - процесс перемещения приводочного (регистрового) валика в режиме суперкоррекции; е, ж - процессы изменения относительного удлинения и неприводки красок в режиме суперкоррекции), из последнего выражения становится ясно: в оптимальном режиме время регулирования сокращается в 3n раз.

Целью сушки в печатных машинах является удаление из краски и материала растворителей до такой степени сухости, чтобы краска не отмарывала на взаимодействующих с ней деталях машины, в смотанном рулоне или потоке сфальцованных и затем спрессованных тетрадей. Для этого не требуется 100%-ное ее высушивание непосредственно в машине. Сушильные устройства всегда устанавливаются в машинах глубокой, флексографской и трафаретной печати, а также в высокоскоростных машинах офсетной и высокой печати, предназначенных для выпуска многокрасочной продукции.

В практике печатного производства в основном используются три вида сушки:

    1. Физическая сушка путем испарения жидкости (растворителя краски), при которой необходимо подавать тепло к высушиваемому материалу.

    2. Химическая сушка путем перехода вещества из жидкого или пастообразного состояния (полимеризацией, этерификацией, вулканизацией, окислением и другими химическими процессами) в твердое агрегатное состояние. При химической сушке происходит не удаление влаги с помощью химических средств, а превращение несухих компонентов в сухое вещество в результате химической реакции.

    3. Сушка впитыванием, при которой составные части растворителя краски забираются материалом, на котором производится печатание. В этом случае проявляются эффекты капиллярности, и в широком смысле этот вид сушки следует отнести к физическим ее способам.

При создании сушильных устройств стремятся найти оптимальное техническое решение, обеспечивающее:

  • отсутствие вредных воздействий на обслуживающий персонал и воздействий, приводящих к браку запечатанной ленты (изменению цвета краски и бумаги, ее влажности и др.);
  • пожаро- и взрывобезопасность;
  • достаточно равномерное просушивание по ширине и длине ленты (без пересушивания краев, пробельных участков);
  • минимальные габаритные размеры и энергоемкость;
  • стабильное движение ленты без больших ее вибраций;
  • ремонтопригодность, тепло- и звукоизоляцию.

В зависимости от способа печати, печатных материалов и перечисленных выше требований используют следующие виды сушильных устройств:

  • воздуходувные;
  • газопламенные;
  • радиационные (облучающие материал световыми волнами или потоком электронов);
  • высокочастотные (воздействующие на материал переменным электромагнитным полем);
  • комбинированные.

По длительности подачи энергии различают сушильные устройства непрерывного и импульсного воздействия.

Эти устройства получили наибольшее применение в рулонных машинах. На рис. 3.32  Рис. 3.32. Схема сушильного устройства машины глубокой печати: а - общий вид в аксонометрии; б - схема воздушного «замка» в нижней части сушильной камеры (на выходе ленты) приведена конструктивная схема части сушильного устройства машины глубокой печати, которое содержит корпус 4 с теплозвукоизоляционным слоем 3, потокоразграничительную перегородку 4' и гнутые профили 2, образующие внутреннюю стенку камеры со щелевыми соплами для подачи подогретого воздуха на запечатанную ленту 13. Опорные валики 12 установлены соответственно щелевым соплам. Нижнее сопло 1 выполнено "запирающим", т.е. установлено не перпендикулярно к опорной поверхности валика 12, а под острым углом. В верхней части сушильного устройства установлены: увлажнитель 5, нагреватель 6, потоконаправляющие перегородки 11 и вентилятор 9 с двухпоточной крыльчаткой. Верхняя часть имеет каналы нагнетания 10 и отсоса 7 потоков, а вентилятор 9 соединен с установкой регенерации трубопроводом 8.

При работе устройства поток воздуха подается вентилятором 9 в канал 10 и с помощью перегородок 11 поворачивается на 90°. Затем, пройдя нагреватель 6, поступает в канал, образованный перегородкой 4' и гнутыми профилями 2. При этом в верхнюю зону камеры увлажнитель 5 подает пар. Относительная влажность подаваемого воздуха поддерживается на заданном уровне регулятором. Через щелевые сопла поток теплого воздуха поступает на ленту 13, отразившись от которой отсасывается в канал между корпусом 4 и перегородкой 4'. С помощью запирающего сопла 1 предотвращается выход воздуха, содержащего растворитель, за пределы камеры. Полную гарантию этого обеспечивают дополнительная перегородка 14 и соответствующая мощность потока в канале 7.

Отсасываемый поток воздуха влияет не только на надежность того, что отработанный воздух с парами растворителя не попадет в рабочее помещение, но также на устойчивую работу вентилятора и экономичность установки регенерации, на появление при определенных условиях колебаний развиваемой мощности вентилятора и количества нагнетаемого воздуха. Коэффициент полезного действия для экономичной сушки не должен быть меньше значения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Процесс сушки полностью автоматизирован.

Расчет сушильного устройства этого типа производится при следующих допущениях и условиях:

  • режим работы сушильного устройства установившийся;
  • влагосодержание бумаги в процессе сушки не должно изменяться;
  • температура свободной поверхности бумаги постоянна;
  • устройство работает в режиме постоянного испарения растворителя;
  • концентрация паров растворителя не превышает 50% от его минимальной взрывоопасной концентрации.

Для расчета местного коэффициента теплопередачи одного щелевого сопла предложено уравнение

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.63)

в котором число Рейнольдса

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

а показатель m равен

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Остальные символы означают:

  • d - условный диаметр щелевого отверстия, равный ширине щели сопла;
  • n - кинематическая вязкость воздуха;
  • <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- его скорость истечения из сопла-щели;

  • l - коэффициент теплопроводности;
  • H - расстояние от выходного отверстия щели-сопла до поверхности бумаги;
  • l - расстояние от рассматриваемой точки до центра щели;
  • S - гидравлический диаметр щелевого сопла, равный 2d.

Формула (3.63) справедлива в диапазоне параметров

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Результаты численных решений на ЭВМ позволили сделать выводы:

  • коэффициент теплопередачи <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
увеличивается с уменьшением отношений l/S и H/S, причем с уменьшением первого отношения сильнее; однако это влечет за собой необходимость увеличения расхода воздуха;
  • <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
уменьшается с увеличением параметра d;
  • <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
увеличивается с уменьшением отношения n/d;
  • <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
увеличивается с увеличением параметра <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

Средний коэффициент теплопередачи получается интегрированием по всей обдуваемой поверхности.

Графики на рис. 3.33  Рис. 3.33. Схемы сушильных устройств (а, б, г) и графики зависимости удельных расходов энергии (в) от производительности сушилки газовоздушного типа , в отражают зависимость удельного расхода электроэнергии <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и тепловой энергии <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
от скорости машины. Кривые 1 и 3 показывают расход энергии вентилятора соответственно при офсетной и глубокой печати. Скачки кривых 1 и 2 при n = 5 м/с обусловлены необходимостью увеличения числа секций сушилки при скорости печатания более 5 м/с.

Прямоугольно-спиральная проводка ленты 3 (рис. 3.33, г  Рис. 3.33. Схемы сушильных устройств (а, б, г) и графики зависимости удельных расходов энергии (в) от производительности сушилки газовоздушного типа ) по направляющим валикам 1 с выводом ее из полюса спирали через поворотную штангу 2 целесообразна для сушки многокрасочного изображения на одной стороне ленты. При этом лента проходит по валикам и поворотной штанге, не соприкасаясь с ними свежезапечатанной стороной.

В таком устройстве краска высушивается способом впитывания. Для применения в нем других способов сушки ограничений нет. Преимущество прямоугольно-спирального сушильного устройства - большое количество ленты в камере при малых ее размерах и меньшие энергетические затраты.

При двусторонней офсетной печати щелевые сопла устанавливаются с обеих сторон ленты (рис. 3.33, а, б  Рис. 3.33. Схемы сушильных устройств (а, б, г) и графики зависимости удельных расходов энергии (в) от производительности сушилки газовоздушного типа ) со смещением (сх. а  Рис. 3.33. Схемы сушильных устройств (а, б, г) и графики зависимости удельных расходов энергии (в) от производительности сушилки газовоздушного типа ) или же симметрично (сх. б  Рис. 3.33. Схемы сушильных устройств (а, б, г) и графики зависимости удельных расходов энергии (в) от производительности сушилки газовоздушного типа ). Режим сушки регулируется с помощью дроссельных заслонок, изменением температуры <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и скорости истечения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
воздуха из сопл, которые находятся в пределах <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. С увеличением этих параметров время сушки сокращается. Для эффективной сушки скорость <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
должна обеспечивать разрушение ламинарного пограничного слоя воздуха у ленты и превращение его в вихри. Так как нагретая краска находится в пластичном состоянии, ее температуру после выхода из сушильного устройства понижают до 12-14°С с помощью охлаждающих цилиндров, являющихся одновременно лентоведущими и предотвращающих недопустимые колебания натяжения ленты.

Газовоздушная сушилка (рис. 3.34, а  Рис. 3.34. Схема газовоздушной сушилки (а) и графики (б, в, г), характеризующие протекающий в ней процесс сушки и дающие возможность определить необходимую длину сушилки ) представляет собой общую камеру с термоизолирующими стенками 1, в которой установлены камеры 2 со щелевыми отверстиями 3 и газовыми горелками 4 для подогрева воздуха, нагнетаемого вентиляторами 5. Газ к горелками 4 и горелке 6 (подогревающей воздух, подаваемый в щелевые воздушные запоры 7) подается вентилятором 8 по трубопроводу 9. Вытяжная вентиляция 10 снабжена заслонками 11, 12. На выходе ленты 13 из сушильного устройства установлены инфракрасный датчик температуры 14 ленты и лентоведущие охлаждающие цилиндры 15. Нижние камеры 2 состоят из двух частей: неподвижной 2' и вертикально перемещаемой 2' (для отвода ее вниз от ленты 13 при остановках машины и провисании ленты).

На сх. в  Рис. 3.34. Схема газовоздушной сушилки (а) и графики (б, в, г), характеризующие протекающий в ней процесс сушки и дающие возможность определить необходимую длину сушилки приведены график температуры воздуха, истекающего из двух последовательно установленных камер, и график нарастания температуры бумаги во времени (при скорости ленты 6,5 м/с). На сх. г  Рис. 3.34. Схема газовоздушной сушилки (а) и графики (б, в, г), характеризующие протекающий в ней процесс сушки и дающие возможность определить необходимую длину сушилки представлены графики, характеризующие некоторые параметры пуска машины: v - график скоростей ленты, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- график нарастания температуры бумажной ленты в точке A (сх. а  Рис. 3.34. Схема газовоздушной сушилки (а) и графики (б, в, г), характеризующие протекающий в ней процесс сушки и дающие возможность определить необходимую длину сушилки ), <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- график нарастания температуры бумаги на выходе из сушильного устройства (в точке B, сх. а  Рис. 3.34. Схема газовоздушной сушилки (а) и графики (б, в, г), характеризующие протекающий в ней процесс сушки и дающие возможность определить необходимую длину сушилки ). Разгон машины до скорости 6,5 м/с (400 м/мин) и достижение установившегося режима сушки, исключающего отмарывание краски, осуществляются примерно в течение 30 с. Графики на сх. б  Рис. 3.34. Схема газовоздушной сушилки (а) и графики (б, в, г), характеризующие протекающий в ней процесс сушки и дающие возможность определить необходимую длину сушилки позволяют определить длину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
сушки бумажной ленты в зависимости от температуры ленты <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(на выходе из сушилки), плотности бумаги (кривые 1-8 в системе координат T-t, соответствующие плотности 45, 60, 75, 90, 105, 120, 135, 150 <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
) и скорости ленты (прямые 1-10 в системе координат <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, соответствующие скоростям 3, 4,..., 11, 12 м/с). Например, если бумага имеет плотность <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то при ее температуре 130°С и скорости 7 м/с активная длина зоны сушки <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
составляет 6,75 м. Эти данные приведены для четырехкрасочной двусторонней печати с запечатанной поверхностью при толщине красочного слоя до 4 мкм и минимальном начальном влагосодержании бумаги.

Комбинированное сушильное устройство (рис. 3.35  Рис. 3.35. Схема комбинированного сушильного устройства ) состоит из двух отдельных камер. В первой расположены горелки 1 для сушки ленты 2 открытым газовым пламенем, а во второй - щелевые сопла 3 для ее сушки горячим воздухом, который нагревается горелкой 4. К горелкам смесь газа и воздуха подается вентиляторами-смесителями 5, а заданное давление поддерживается регуляторами 6. Пунктирной линией показан подвод газа, а заштрихованной - воздуха.

Зажигание газа осуществляется запалами 7, причем горелка 4 снабжена отдельной запальной горелкой 8, в которую топливный газ поступает через отдельный смеситель 9. Рециркуляция нагретого воздуха производится вентилятором 10, в выходном канале которого имеются датчик температуры 11 и пиростат 12 (выключающий горелку 4, если температура превысит 350°С). Отработанный воздух отсасывается вентилятором 13, на входе которого установлен датчик тяги 14 вытяжной системы. Вывод ленты 2 из сушильного устройства и ее охлаждение осуществляются цилиндрами 15.

Двойные стенки 16 камеры выполняются из листовой стали, облицованной минеральной силикатной шерстью. Сама камера устанавливается на жесткой сварной раме. Для обеспечения различных комбинаций проводки бумажной ленты камеры могут устанавливаться на специальном подъемнике и перемещаться по высоте. Автоматическое включение и выключение газовых горелок выполняется электрическими устройствами, сблокированными с регулятором скорости машины. Система газовых горелок и воздуходувных сопл снабжена средствами контроля, управления и безопасности.

Газопламенные устройства используются только в рулонных машинах для сушки красок, не содержащих горючих компонентов. Горелки в них монтируются на балках с шагом 80-100 мм и устанавливаются от поверхности ленты на расстоянии не менее 50 мм. Подача газа к горелкам регулируется в зависимости от скорости работы машины центробежным регулятором, а отключается электромагнитным клапаном, управляемым дистанционно. В электрической схеме управления сушильным устройством предусматриваются также автоматическое зажигание газа с контролем наличия пламени в горелках и автоматическое прекращение подачи газа при обрыве ленты, остановке машины или отсасывающего вентилятора, отсутствии напряжения в цепи зажигания газа или пламени в горелках, прекращении подачи газа из сети или падении его давления ниже минимального значения. В некоторых устройствах для предотвращения перегрева ленты в периоды кратковременных остановок балки с горелками автоматически поворачиваются или отводятся в зону, огражденную от ленты экранами, а сама лента обдувается холодным воздухом.

В современных машинах газопламенная сушка часто сочетается с конвективной: за горелками (по ходу ленты) устанавливаются сопла, из которых лента обдувается горячим воздухом. При работе машины с пониженной скоростью горелки выключаются и лента подсушивается только воздухом, а при остановках в сопла вместо горячего подается холодный воздух.

Эти устройства достаточно эффективны, но требуют установки сравнительно больших закрытых сушильных камер длиной 3-5 м, мощных отсасывающих систем, обеспечивающих в них некоторое разрежение, с тем чтобы в цех не попадали продукты сгорания, зажимных устройств с ручным или механическим приводом для заправки ленты, охлаждающих цилиндров с бесступенчато регулируемым приводом и надежной теплоизоляции камер, так как из-за большого выделения лучистой энергии (газовое пламя имеет температуру 1400°С, а воздух в камерах - 250-370°С) температура воздуха в цехе, даже при надежной изоляции, повышается до 25-40°С. К недостаткам относится также сильное термическое воздействие на ленту, вызывающее ее электризацию, значительную деформацию, изменение натяжения и большую потерю влаги бумагой. Поэтому во избежание пересушки бумажная лента должна иметь начальную влажность не менее 6-8%.

Радиационные устройства, облучающие оттиски световыми волнами, в зависимости от их длины <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
делятся на инфракрасные (терморадиационные) и ультрафиолетовые.

Терморадиационные устройства выполняются в виде трубчатых кварцевых ламп ИК-излучения, токопроводящих стеклянных панелей и керамических или металлических пластин и трубок с вделанными в них электронагревателями. Эти излучатели устанавливаются в любом месте машины, легко регулируются по мощности, дают безвредное излучение, которое не приводит к градационным искажениям изображений на оттисках, имеют длительный срок службы, не энергоемки и не требуют больших затрат на их установку и эксплуатацию. К недостаткам устройств относятся невысокая степень использования излучения, не превышающая 20-25%, большая тепловая инерционность, а также зависимость степени поглощения ИК-излучения от цвета краски на оттисках.

Ультрафиолетовые устройства представляют собой трубчатые газосветные кварцевые лампы, наполненные смесью аргона и паров ртути. Излучение их фокусируется на материале с помощью эллиптических или параболических отражателей. Выпускаемые многими фирмами лампы имеют диаметр 25 мм, длину от 100 до 1800 мм, рабочую температуру 600-800°С, срок службы 1000-1250 ч, дают излучение с длиной волны <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
см, потребляют мощность 80-100 Вт на 1 см их длины и устанавливаются на расстоянии до 50 см от оттисков так, чтобы они не нагревались свыше 30-40°С.

Эти лампы имеют следующие достоинства:

  • занимают мало места, легко встраиваются в машины;
  • не усложняют проводку запечатанного материала и обслуживание других узлов машины;
  • легко регулируются по мощности;
  • позволяют сушить оттиски на любых материалах (бумага, дерево, стекло, пластмасса);
  • при нормальной установке не перегревают ленту, которая поэтому не теряет влажности и сохраняет постоянное натяжение;
  • полезно используют до 90% подводимой энергии;
  • подсушивают краску за 1/25-1/150 с.

Для столь быстрого закрепления требуются, однако, специальные краски, связующие которых полимеризуются под действием УФ-излучения. Эти краски дороже обычных на 50-80%, их нельзя перемешивать с обычными красками, они трудно удаляются с бумаги при ее переработке, вызывают набухание резиновых валиков и офсетной пластины. Вместе с тем они безвредны, так как не содержат летучего растворителя, устойчивы к истиранию, не изменяют своих свойств при длительном хранении и долго (в течение недели) не высыхают при обычной температуре на поверхности валиков, формы.

Недостатки УФ-ламп:

  • высокая стоимость и ограниченный срок службы;
  • необходимость их охлаждения, защиты персонала от облучения и токсичного озона;
  • вредное воздействие на зрение обслуживающего персонала;
  • коррозионное воздействие на детали машины;
  • необходимость применения вытяжных систем для отвода от излучателей горячего воздуха.

Обычно лампы закрываются кожухами и при остановках машины изолируются от запечатанного материала экранирующими шторками, которые открываются и закрываются с помощью пневмоцилиндров.

Электронно-радиационное устройство также имеет трубчатую форму и функционирует подобно трехэлектродной электронной лампе. В нижней части трубки имеется щель, через которую на оттиск направляется поток электронов, генерируемый катодом. Для использования этих излучателей требуется специальная краска, которая мгновенно затвердевает при облучении электронами, имеющими энергию 150-500 кэВ. Быстрые электроны глубже проникают в материал, чем УФ-излучение, и позволяют высушивать толстые и вязкие слои красок и лаков во всем объеме, придавая им глянец и повышенную прочность на истирание. Для защиты обслуживающего персонала от облучения трубки экранируются свинцом и заполняются инертным газом. Они не выделяют тепла и озона, безопасны в пожарном отношении, не требуют применения охлаждающих и вытяжных систем и обеспечивают закрепление краски на оттисках, полученных всеми видами печати на любых материалах, за время, не превышающее 0,005 с.

Высокочастотные устройства создают электромагнитное поле, которое вызывает в диэлектрическом материале колебательное движение полярных молекул и вследствие этого нагревает его по всему объему. Для сушки оттисков используется электрогмагнитное излучение в сантиметровом диапазоне длин волн, источником которого являются электронные генераторы-магнетроны. Так как эти устройства сообщают тепло материалу без промежуточного теплоносителя, то они не повышают температуру окружающей среды. Кроме того, при включении они сравнительно быстро переходят на рабочий режим, легко встраиваются в машины и обеспечивают быстрое закрепление красок на оттиске.

К недостаткам этих устройств следует отнести высокую стоимость, сложность электронного генератора, требующего высококвалифицированного обслуживания с обеспечением мер безопасности при работе, и необходимость экранирования волновода с целью защиты окружающей среды от излучений, вызывающих радио- и телепомехи. Кроме того, поле высокой частоты не разрушает граничащий с краской воздушный слой, препятствующий ее высыханию. Поэтому для эффективного использования этих устройств нужно подбирать краски, хорошо поглощающие микроволновое излучение. Исследования показали, что лучше всего поглощают это излучение краски на водной основе и толстые слои красок, закрепляющиеся окислительной полимеризацией связующего. Благодаря этому ВЧ-устройства находят применение в машинах флексографской и трафаретной печати.

Комбинированные устройства содержат несколько устройств различных типов и поэтому оказывают на оттиски комплексное воздействие. При этом в большинстве случаев они содержат конвективное устройство, с помощью которого можно выводить из сушильной камеры пары растворителей краски и продукты сгорания, разрушать увлекаемую материалом воздушную подушку, охлаждать излучатели и сами оттиски.

Импульсные устройства, по сравнению с устройствами непрерывного действия, наиболее эффективны при сушке красок с летучими растворителями, так как последние даже в случае периодического теплового воздействия на ленту продолжают быстро испаряться, а сама лента, не успевая прогреться, остается холодной, поэтому ее влажность и размеры не изменяются.

Применение тех или иных сушильных устройств зависит от способа печати и свойств применяемых красок. Совершенно исключено в машинах глубокой печати, в которых используются краски с горючими растворителями, применение газопламенных устройств, терморадиационных устройств с открытыми электронагревательными спиралями, а также электрических устройств, могущих вызвать искрение или коронный разряд. Помимо этого ограничения в машинах глубокой печати могут быть установлены устройства любого типа. Однако в каждом конкретном случае целесообразность использования устройств того или иного вида должна быть обоснована путем сопоставительного анализа различных вариантов его построения и технико-экономических показателей. Такие важные показатели, как размер энергетических затрат, время сушки и длина ее активной зоны, получают в результате теплотехнического расчета с учетом скорости работы, формата оттисков, свойств печатных красок и требований, сформулированных выше. В среднем стоимость сушки офсетной печати составляет 45-80% от стоимости сушки глубокой печати.

Для предотвращения отмарывания краски направляющие валики, устанавливаемые в сушильных устройствах (если они соприкасаются с запечатанной стороной ленты) и после него, полируют и хромируют, снабжают игольчатой поверхностью или же выполняют с отверстиями для выхода подаваемого в них сжатого воздуха, создающего воздушную подушку между поверхностью ленты и валика. В последнем случае применяют не только валики, но и неподвижные полированные трубы с отверстиями на части поверхности, охватываемой лентой.

Противоотмарочные материалы также используют для покрытия поверхностей, соприкасающихся со свежезапечатанной стороной ленты. В машинах для двусторонней печати декели печатных цилиндров, например, обтягивают капроновой, нейлоновой или специальной (типа "Сферикот") тканью, равномерно покрытой стеклянными шариками диаметром 0,1 мм. На 1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
поверхности такой ткани находится 70-80 шариков. По сравнению с последней ткани из искусственного волокна более эффективны.

Эти устройства относятся к переплетно-брошюровочному оборудованию, но содержатся в составе рулонных печатных машин и поэтому традиционно рассматриваются в курсе "Печатное оборудование".

Эти устройства представляют собой одну или несколько пар дисковых ножей с лентоведущими обрезиненными роликами. Верхние ножи выполнены в виде дисков, заточенных под углом 12-20° с небольшим поднутрением и установленных (на скользящих шпонках) на валу подпружиненно в осевом направлении до контакта боковых кромок с нижними ножами. Последние представляют собой цилиндр с кольцевыми проточками прямоугольной формы, в которые заходят верхние ножи с перекрытием 2-4 мм. Подшипники вала верхних дисковых полей установлены на двуплечих поворотных подпружиненных рычагах с возможностью отставки их в нерабочее положение. С помощью этих составных двуплечих рычагов можно также регулировать давление обрезиненных лентоведущих роликов на нижний цилиндр-нож. Привод дисковых ножей чаще всего принудительный (с помощью зубчатых колес), причем их окружная скорость на 15-25% больше скорости ленты. Иногда режущее устройство выполняют в виде дисковых ножей, входящих в специальный паз плоскости фальцворонки.

Эти устройства в зависимости от вида продукции делятся на устройства с гладкой и пилообразной линиями реза. Первые применяются в машинах с листовым приемным устройством, а вторые - в машинах с тетрадным устройством. В последнем случае книжный блок сшитых тетрадей обрезается затем на специальных резальных машинах, здесь не рассматриваемых, а журнальная продукция после сшивки скобами в швейных аппаратах рулонных машин обрезается с трех сторон непосредственно в этих же машинах.

На рис. 3.36, а, б Рис. 3.36. Устройства для поперечной резки ленты: а, б - конструкции пилообразного ножа; в - конструкция резального устройства с пилообразным ножом и графейками; г, д - схемы устройств для гладкого поперечного реза ленты показана форма лезвия пилообразного ножа 21, а на рис. 3.36, в Рис. 3.36. Устройства для поперечной резки ленты: а, б - конструкции пилообразного ножа; в - конструкция резального устройства с пилообразным ножом и графейками; г, д - схемы устройств для гладкого поперечного реза ленты - пилообразное резальное устройство. Нож 1 прочно закреплен в колодках 4 и выступает на поверхность цилиндра 5 (на котором он установлен) на 3-4 мм. Для предотвращения проскальзывания ленты между цилиндрами в момент ее резки она плотно прижимается подпружиненными (цилиндрические пружины 3) колодками 2 цилиндра 5 к резиновым или полиэфируретановым марзанам, закрепленным в колодках 8 цилиндра 9. На этом цилиндре подвижно в радиальном и несколько наклонном в сторону движения ленты положении установлены графейки 7 (игла с кольцевыми проточками), приводимые (в процессе вращения цилиндров 5 и 9) в возвратно-поступательное движение с паузами через двуплечий рычаг 6 от неподвижного пазового кулачка. Графейки необходимы для удержания отрезанного оттиска на поверхности цилиндра 9 вплоть до выполнения следующей технологической операции поперечного фальцевания оттиска.

При резке гладкими ножами, которые будут рассмотрены ниже, начало ленты (после отрезания оттиска) зажимается захватами фальцевального цилиндра или же проводится через зону резания лентоведущими парами, установленными по ходу ленты перед ножами гладкого реза и после них.

На рис. 3.36, г, д Рис. 3.36. Устройства для поперечной резки ленты: а, б - конструкции пилообразного ножа; в - конструкция резального устройства с пилообразным ножом и графейками; г, д - схемы устройств для гладкого поперечного реза ленты приведена схема гладкого спирального ножа 1 (если использовать прямые ножи, то усилие резания увеличится в несколько раз), взаимодействующего с прямым неподвижным ножом 2, установленным в плоскости движения ленты под углом к ее боковым кромкам. Длина отрезанного листа-оттиска в машинах постоянного формата равна длине окружности режущего барабана со спиральным ножом, вращающегося с постоянной скоростью. В машинах переменного формата длина отреза регулируется изменением соотношения между скоростью <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и частотой вращения ножа <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Для спирального ножа центральный угол <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(рис. 3.36, г Рис. 3.36. Устройства для поперечной резки ленты: а, б - конструкции пилообразного ножа; в - конструкция резального устройства с пилообразным ножом и графейками; г, д - схемы устройств для гладкого поперечного реза ленты) определяется из отношения

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- время резки ленты; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- перемещение ленты за время <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- частота вращения ножа.

Подставляя в него значение

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где B - ширина ленты, и учитывая, что для периода времени T между двумя резами величины <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
связаны зависимостью

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

получим

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Из этого выражения видно, что при изменении длины отрезаемого листа L угол <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
должен регулироваться, что достигается поворотом всего блока ножей около точки <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. При этом во избежание заметного ухудшения условий правильного зацепления зубчатых колес в приводе вращающегося ножа 1 величина угла <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
не должна превышать значения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Перпендикулярность реза, кроме поворота блока ножей на угол <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, может регулироваться также изменением частоты вращения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
вращающегося ножа 1 внутри каждого цикла резки ленты. Для этого в привод ножа 1 вводятся некруглые колеса с регулируемым эксцентриситетом, двухкривошипные или кулисно-дифференциальные механизмы.

Неточность <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
длин отрезаемых листов зависит не только от точности изготовления листорезального механизма, но и от переменного натяжения ленты на входе в последнюю лентоведущую пару, установленную непосредственно перед ножами:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где t - текущее время; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- относительное удлинение ленты на участке перед названной лентоведущей парой; T - период резки.

Для выполнения этого технологического процесса служат фальцевальные воронки, которые относительно просты конструктивно, позволяют достаточно надежно работать на высокой скорости. Достоинством их является также возможность фальцовки нескольких лент, накладываемых друг на друга с помощью поворотных штанг и направляемых на одну воронку.

Фальцворонка представляет собой (рис. 3.37, а, б  Рис. 3.37. Устройства для фальцевания ленты: а, б, в - конструкции  фальцворонки (устройства для продольного фальцевани ленты); г, д - ножевые устройства для фальцевания тетрадей и листов ) совокупность поворотных штанг и направляющих валиков, установленных под определенными углами по отношению друг к другу. В самом простом варианте конструктивного исполнения собственно воронка может состоять из одной пластины треугольной формы с загнутыми краями или же иметь составную форму исполнения.

Несколько сложнее воронка с бортами в виде цилиндрических или конических стержней 3 (рис. 3.37, а, б, в  Рис. 3.37. Устройства для фальцевания ленты: а, б, в - конструкции  фальцворонки (устройства для продольного фальцевани ленты); г, д - ножевые устройства для фальцевания тетрадей и листов ). Для уменьшения трения такие стержни зачастую выполняют полыми с отверстиями по сектору, охватываемому бумажной лентой. Внутрь полости подают сжатый воздух, который, выходя из отверстий, образует под лентой воздушную "подушку". Такая конструкция позволяет избежать отмарывания свежеотпечатанных оттисков при их движении по бортам воронки.

В машинах малого формата, в которых поперечные колебания обрабатываемой ленты в плоскости воронки незначительны, треугольная плоскость может отсутствовать (бортовые элементы, осуществляющие поворот и складывание ленты, имеются всегда).

Для нормального схода ленты с треугольной плоскости воронки в нижней ее части устанавливают шаблонный наконечник 8. Он может быть жестким или же подпружиненным. В воронках для книжно-журнальных машин наконечник выполняется жестким. Это обеспечивает точное положение сложенной ленты относительно ножа механизма третьего сгиба при журнальной фальцовке.

Углы <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(рис. 3.37, а, б  Рис. 3.37. Устройства для фальцевания ленты: а, б, в - конструкции  фальцворонки (устройства для продольного фальцевани ленты); г, д - ножевые устройства для фальцевания тетрадей и листов ) взаимозависимы и в разных машинах могут быть различными. Угол конусности бортов составляет 2-4°, а угол <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
наклона треугольной плоскости воронки к горизонтали - 30-70°. В большинстве случае принимают большее значение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
из указанного диапазона. При правильной установке воронки лента 7 плотно облегает ее рабочие поверхности, а образующийся продольный сгиб располагается вертикально. Угол наклона <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
можно регулировать в некоторых пределах винтом 4.

Одним из важнейших условий, влияющих на отсутствие морщин на ленте и ее разрывов, является условие равенства длин пути точек бумажной ленты. Оно заключается в том, что все точки, лежащие в одном поперечном сечении ленты, должны проходить одинаковый путь от пары 1, 2 до тянущих валиков 6. Установки и регулировка воронки в машине должны выполняться очень тщательно. Ее неправильная установка вызывает появление складок, морщин и надрывов бумажной ленты. Плоскость воронки должна быть касательной к поверхности цилиндра 2. При этом если воронка установлена очень круто к горизонтали, то бумажная лента плотно прилегает к поверхности воронки только в ее верхней части; в нижней же части воронки лента будет морщиниться, а линия продольного фальца отклоняться от вертикали. Поэтому весь дальнейший технологический процесс (рубка, поперечная фальцовка) будет проходить с перекосами фальцев.

При установке воронки с меньшим углом <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
ее наклона к горизонтали в нижней ее части (на наконечнике) лента будет надрываться, так как в этом случае создается чрезмерное натяжение ленты. Произвольно изменять конструкцию наконечника нельзя, так как его форма определяется всей совокупностью геометрических параметров воронки.

Направляющие и тянущие валики также должны быть тщательно отрегулированы. Валики 5 вращаются свободно (от сил трения между ними и лентой) и имеют регулировку положения в горизонтальной плоскости для изменения зазора между ними. Если этот зазор мал, то происходит зажим бумажной ленты, а затем и ее обрыв. У наконечника зазор между валиками должен быть несколько больше зазора между ними по кромкам ленты.

Регулировки воронки и валиков взаимно зависимы и выполняются одновременно одна с учетом другой.

Разумеется, при нескольких лентах зазор между валиками 5 должен быть увеличен. Регулировка выполняется с помощью бумажных полосок. При фальцовке одной ленты между валиками вставляют три бумажные полоски, при фальцовке двух бумажных лент - пять полосок и т.д. Средняя бумажная полоска должна вытягиваться с небольшим усилием. Большой зазор при работе с несколькими бумажными лентами имеет следствием образование петли у нижней ленты, которая затягивается между верхней кромкой воронки и бумаговедущим цилиндром 2.

Из-за этого лента обрывается. Регулировка воронки на обработку нескольких лент требует особого мастерства. Нижние бумажные ленты должны быть натянуты сильнее верхних. Для этого усилие прижима тянущих роликов 1 к соответствующим цилиндрам 2 должно уменьшаться по мере наложения лент, т.е. каждую ленту перед поступлением ее на воронку необходимо "подтянуть" своей лентоведущей парой 1, 2.

Регулирование всей воронки в целом (ее подъем или опускание) требует большой квалификации и выполняется на заводе-изготовителе.

Эти устройства бывают двух типов, условно называемых клапанными и ножевыми. Последние получили также название ударных, хотя физически технологический процесс фальцовки происходит в обоих типах устройств в течение очень короткого времени и в этом смысле является ударным как при клапанном, так и при ножевом способе фальцовки. Конструкция клапанного устройства рассмотрена ранее (см. рис. 3.2 Рис. 3.2. Ротационное фальцевально-резальное устройств ). Для регулирования цикличности работы управляющие неподвижные (при работе) кулачки допускают возможность смещения их в окружном направлении.

Ударная фальцовка осуществляется ножом 1 и валиками 2 (рис. 3.37, г, д  Рис. 3.37. Устройства для фальцевания ленты: а, б, в - конструкции  фальцворонки (устройства для продольного фальцевани ленты); г, д - ножевые устройства для фальцевания тетрадей и листов ). Возвратно-поступательное движение ножа (сх. г  Рис. 3.37. Устройства для фальцевания ленты: а, б, в - конструкции  фальцворонки (устройства для продольного фальцевани ленты); г, д - ножевые устройства для фальцевания тетрадей и листов ) из-за инерционных нагрузок допустимо лишь в машинах, работающих на относительно невысоких скоростях. Его достоинство заключается в хорошем качестве фальца. В быстроходных машинах используются планетарные механизмы (сх. д  Рис. 3.37. Устройства для фальцевания ленты: а, б, в - конструкции  фальцворонки (устройства для продольного фальцевани ленты); г, д - ножевые устройства для фальцевания тетрадей и листов ), которые содержат нож 1 с приводным зубчатым колесом 5. Последнее через шестерню 6 связано с неподвижным колесом 7. Зубчатые колеса 5, 6 установлены на водиле 8, при вращении которого нож 1 совершает сложное движение. В процессе этого движения нож 1 ударяет по листу 3 и вводит его между фальцваликами 2, принудительно вращаемыми внутрь-вниз.

Планетарные механизмы используются для фальцовки листов, лежащих как на плоской, так и на цилиндрической поверхностях. В последнем варианте исполнения они встраиваются в цилиндры, называемые фальцевальными.

В газетных фальцаппаратах к точности фальцовки предъявляются пониженные (в сравнении с книжными и журнальными фальцаппаратами) требования. В них используются зубчатые механизмы с передаточным числом i = 3. Рабочие кромки ножей при этом описывают гипоциклоиду с тремя вершинами, располагающимися под углом 120° друг к другу.

В тех случаях, когда на формном цилиндре печатной секции устанавливают различные по содержанию формы, подбирают (собирают) комплект оттисков, чаще всего состоящих из двух листов-оттисков. Эта операция осуществляется с помощью подборочных цилиндров. Такими цилиндрами снабжаются, в частности, клапанные фальцаппараты. Подбираемый лист накалывается графейками фальцножевого цилиндра и ведется ими до графеек подборочного цилиндра, на котором удерживается один оборот, а затем возвращается на фальцножевой цилиндр, накладываясь на находящуюся там тетрадь-лист. Подборочный цилиндр имеет диаметр, в 2 раза меньший диаметра фальцножевого цилиндра.

В ударных фальцаппаратах резально-ножевой цилиндр является одновременно и подборочным, имеющим свою систему графеек. При этом подобранный лист должен быть несколько короче основного, так как он дважды проходит зону резки и в противном случае возможно появление обрезков ("лапши"). В процессе подборки возникают некоторые отклонения натяжения ленты в момент обратной передачи подобранной тетради-листа.

При работе без подборки механизм графеек подборочного цилиндра отключается, а механизм графеек фальцножевого цилиндра перенастраивается: управляющий ролик переставляется на другой профиль неподвижного кулачка.

С целью увеличения скорости работы, снижения шума и повышения качества фальцевания применяют более металлоемкие трехцилиндровые фальцаппараты, в которых диаметр резального цилиндра равен диаметру формного цилиндра, а диаметр подающего цилиндра в 1,5 раза больше диаметра резального цилиндра. Таким путем удается избежать многократной передачи листа с графеек на графейки. Из-за большого диаметра подающего цилиндра на нем можно удовлетворительно обрабатывать несколько полотен ленты, сходящих с одной фальцворонки. Вследствие того, что частота вращения подающего цилиндра равна 2/3 частоты вращения печатных цилиндров, центробежные силы при транспортировке оттисков графейками соответственно меньше. Это увеличивает надежность фальцаппарата в целом.

Эти устройства традиционно подразделяют на листовые, тетрадные и рулонные. Кроме того, в специальных рулонных машинах на выходе получают ленту, сфальцованную "гармошкой" и укладываемую на автоматически опускающийся стол.

Эти устройства подробно описаны в разд. 5.6. В рулонных машинах они также содержат тесемочные или цепные транспортеры, листоподборочные барабаны, замедляющие и сталкивающие механизмы и приемные столы. Цепной выводной транспортер не может работать на большой скорости и поэтому используется только в тихоходных рулонных машинах, в которых скорость ленты равна 2,5-3 м/с.

В быстроходных рулонных машинах замедление скорости вывода листов-оттисков, предварительно подобранных на барабане, достигается применением медленно движущегося тесемочного транспортера. Для замедления может использоваться также цилиндр, вращающийся с переменной скоростью, принимающий комплект подобранных оттисков на максимальной скорости, а выкладывающий их на транспортер на минимальной скорости. В последнем случае коэффициент замедления <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
оттисков равен

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- скорость печатания и скорость транспортера; k - число оттисков, подобранных барабаном; L - длина оттиска; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- гарантийный интервал на транспортере между соседними комплектами подобранных оттисков.

Другой способ замедления оттисков заключается в выкладе их с перекрытием тесемочными транспортерами.

К этим устройствам относятся: 1) перьевые выкладыватели; 2) тесемочные транспортеры; 3) устройства для подсчета тетрадей; 4) механизмы отбраковки и вывода бракованных оттисков; 5) приемно-прессующие механизмы; 6) стопоподборочные и стопообвязывающие механизмы.

Перьевой выкладыватель 9 представляет собой (см. рис. 3.2  Рис. 3.2. Ротационное фальцевально-резальное устройство ) вращающийся вал, на котором веером установлены радиальные тонкие изогнутые пластины, образующие "карманы", в которые и падают сфальцованные тетради. За один цикл работы фальцаппарата перьевой выкладыватель непрерывно поворачивается на один шаг, из "карманов" выпадают тетради и с шагом 10-15 мм укладываются на тесемочный транспортер. Последний в зависимости от направления движения может выводить тетради корешками вверх или вниз.

В газетных агрегатах для подачи газет в экспедицию к выводным тесемочным транспортерам дополнительно присоединяют струнные или цепные транспортеры. Последние состоят из бесконечной цепи с каретками, которая с помощью роликов движется вдоль монорельса. Поток перекрывающих друг друга тетрадей-газет (после выхода их из фальцаппарата) зажимается или за одну боковую кромку между резиновыми роликами, или за две боковые кромки подпружиненными шариками. Ролики укреплены на поворотных рычагах и удерживаются в сомкнутом состоянии пружинами кручения. Для освобождения потока тетрадей-газет зажимные ролики или шарики разводятся в сторону при набегании размыкающих роликов на соответствующие им неподвижные горки. Применение таких транспортеров предотвращает смазывание оттисков и позволяет путем изгиба и скручивания монорельса выводить тетради-газеты в любом направлении.

Механизм отсчета тетрадей содержит отшибатель, смещающий или каждую 25-ю, или 50-ю, или 100-ю тетрадь в сторону (вбок от потока).

Механизм отбраковки тетрадей, содержащих участки с фабричной склейкой, смещает бракованные тетради в сторону от общего потока и при помощи перекидного мостика направляет их на другой транспортер.

Приемно-прессующее устройство необходимо в книжно-журнальных машинах. Его задача - подобрать объемный комплект тетрадей ("привертку"), спрессовать их и обвязать синтетическим шпагатом.

Эти устройства наматывают отпечатанную ленту (обои, полиэтиленовый рукав для пакетов, диаграммную приборную ленту, ленту с оттисками билетов и этикеток и т.п.) на втулки в рулоны того или иного диаметра. Конструктивно они проще листовых и тетрадных приемных устройств и во многом схожи с ранее рассмотренными рулонными установками лентопитающих устройств. Они также могут быть со шпиндельным (наматывающий вал проходит внутри втулки рулона) или бесшпиндельным креплением рулонных втулок. Привод наматываемых рулонов принудительный от: 1) ременной или зубчатой передачи, вращающей втулку; 2) непрерывно движущихся бесконечных ремней или роликов, опирающихся на поверхность рулона; 3) двух цилиндров, на которые опирается вначале втулка, а затем и наматываемый рулон. Во избежание отмарывания ленты в рулоне машины с рулонными приемными устройствами, как правило, содержат в своем составе сушильное устройство.

Машины приводятся в движение электродвигателем (ЭД) через механическую систему передач и соединений, называемую кратко механическом приводом.

Лента подается непрерывно с вращающегося рулона a при участии системы стабилизирующих валиков 7, лентонаправляющих (ЛНЭ) 10 и лентоведущих элементов (ЛВЭ) 9 и 12 (рис. 3.38 Рис. 3.38. Схема многокрасочной рулонной машины секционного построения:1 - ЭД; 2 - главная передача; 3 - ГСВ; 4 - упругая муфта; 5 - опоры; 6 - ЗП; 7 - стабилизирующие валики; 8 - БЛ; 9, 9ў - офсетные цилиндры; 10 - ЛНЭ; 11 - вертикальные валы; 12 - ЛВЭ над фальцворонкой). По ходу движения бумажная лента (БЛ) вначале попадает в печатные секции (ПС) между офсетными цилиндрами 9, а затем в соответствии с технологическим процессом - в сушильное (СУ), охлаждающее (ОУ), стабилизирующее (СтУ) устройства и, наконец, в фальцевально-режущий аппарат (ФРА) и на выводной транспортер (ВТ).

Все технологические операции осуществляются посредством силовых воздействий на ленту со стороны исполнительных механизмов ИМ (натиск, фальцовка, рубка и т.п.) в течение промежутков времени, определяемых технологическими требованиями.

Эти силовые воздействия равной величины и продолжительности наряду с усилиями, необходимыми для приведения ИМ в движение, назовем полезными сопротивлениями. Часть полезных сопротивлений переменна в пределах рабочего цикла машины, поэтому ведущие ленту элементы (цилиндры и валики) приобретают переменное во времени рассогласование по фазе, а приводящие их во вращение валы привода получают переменные углы закручивания и формируют переменные моменты от сил упругости. Так возникают крутильные колебания, поскольку упругая система привода, не успевая отработать свое новое положение при одном импульсе переменного полезного сопротивления, подвергается воздействию очередного. Колебания не способствуют качественному выполнению технологического процесса и увеличению срока службы наиболее нагруженных передач и соединений привода. Механический привод, приводящий в движение ИМ и воспринимающий своими упругими звеньями переменные полезные сопротивления, участвует во всех динамических процессах, происходящих в основных ИМ и за их пределами. Он может упростить или усложнить общую динамическую картину явлений в зависимости от структуры, параметров упругих звеньев и характера изменения переменных сопротивлений.

В структуру привода входят: ЭД1 с главной передачей 2, горизонтальный синхронизирующий вал (ГСЗ) 3 и его вертикальные участки 11. В этом участвуют зубчатые передачи 6, упругие муфты 4, шпоночные и другие виды соединений, которые, наряду с валопроводом, определяют общую жесткость (податливость) того или иного участка привода.

Таким образом, механический привод выполняет следующие функции:

  • осуществляет передачу движения от ЭД к исполнительным механизмам машины с заданной плотностью;
  • обеспечивает безаварийные условия торможения или разгона машины.

Опыт создания и эксплуатации машин показал, что привод не всегда в полной мере может выполнить свое назначение. Это усложняет условия выполнения процесса и ухудшает в конечном итоге качество производимой продукции.

Составлению расчетной модели объекта исследования обычно предшествуют предварительные экспериментальные исследования машин-аналогов или обобщения известных результатов исследований в смежных отраслях машиностроения. Таким путем установлено. что параметры и структура механического привода не могут выбираться произвольно, т.е. без связи с назначением машины. Для газетного агрегата, например, необоснованное установление параметров привода стало причиной резонансных явлений в рабочих режимах и неустойчивости колебательных процессов в сложной системе агрегата. Наблюдались резкие изменения амплитуд крутящих моментов в вало-проводах лентоведущих цилиндров (ЛВЦ), столь же резкое изменение натяжения и даже обрывы бумажной ленты. Выявленные величины собственных частот колебаний в исследуемой системе привода способствовали разработке корректной расчетной модели и уяснению основных свойств и специфики происходящих тем динамических явлений.

Результаты этих исследований показали очевидную взаимосвязь явлений в приводе (изменение крутящих моментов) и на ленте (изменение ее натяжения). При всех режимах измерений частоты вынуждающих сил, вызвавшие колебания амплитуды крутящих моментов в приводе ПА, совпали с частотами вынуждающих сил, вызвавших продольные колебания бумажной ленты.

Расчетная многомассовая модель приведена на рис. 3.39  Рис. 3.39. Расчетная динамическая модель многокрасочной рулонной машины секционного построения . Она является идеализированной, так как зазоры в перечисленных выше элементах и неточность их изготовления не учитываются.

Нижняя система дискретных масс на схеме представляет собой элементы передач и соединений привода на ГСВ машины. Средние массы - это элементы печатных секций, а верхние - ЛВЦ. Количество вертикальных столбцов слева и справа от нулевого теорией не ограничивается, в конкретной машине это зависит от ее построения. В процессе расчетов какие-то элементы модели можно считать отсутствующими в соответствии с реальным объектом. Предлагаемая модель по структуре соответствует всей гамме рулонных машин любой структуры исполнения.

Расчетная модель (рис. 3.39  Рис. 3.39. Расчетная динамическая модель многокрасочной рулонной машины секционного построения ) предназначена для формирования нескольких математических моделей. Они включают учет крутильных колебаний в приводимой многомассовой системе под действием полезных сопротивлений в ИМ и других вынуждающих сил; учет поперечных колебаний элементов передач на ГСВ, создающих дополнительное закручивание валопроводов, а значит, и дополнительные крутящие моменты от сил упругости, действующие на ИМ; и, наконец, учет продольных деформаций самой движущейся ленты в результате приложенных к ней воздействий. Совместное решение уравнений в рамках представленной расчетной модели дает возможность получить взаимосвязанные изменения всех искомых величин и, в первую очередь, натяжения ленты на разных участках ее проводки и неприводки наносимых на нее красок, включая учет динамического фактора, т.е. характера движения ЛВЭ при различной структуре самой машины и ее лентопроводящей системы. Создание математической модели предполагает использование гипотез и допущений, справедливость которых подтверждена экспериментом. В данном случае использованы следующие допущения:

  • каждый исполнительный механизм (печатный аппарат, фальцевально-режущий аппарат, элементы проводки ленты и пр.) представлен в виде одной дискретной массы, приведенной к единому валу, хотя конструктивно он представляет достаточно сложную систему, состоящую из множества входящих в его состав элементов;
  • податливость элементов передач и соединений в приводе пренебрежимо мала в сравнении с податливостью валопроводов;
  • жесткость валопроводов в диапазоне изменения технологических полезных сопротивлений в рулонной машине неизменна;
  • раскрытие зазоров в передачах и соединениях привода не изменяет закономерности формирования неприводки красок;
  • вынуждающие силы являются детерминированными возмущениями.

Допущения сформулированы по данным эксперимента на опытных образцах рулонных машин и с учетом последующей проверки усовершенствованных конструкций на машинах с измененными параметрами механического привода.

Принимая во внимание сказанное о порядке составления уравнений движения, поясним особенности рассматриваемой на рис. 3.39  Рис. 3.39. Расчетная динамическая модель многокрасочной рулонной машины секционного построения расчетной модели.

Уравнения вращательного движения дискретных масс <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
в данном случае приобретают аналогичный вид для каждого i-го вертикального столбца (рис. 3.40  Рис. 3.40. Схема i-го вертикального столбца расчетной модели ), поскольку их структура во всей модели одинакова. Если предположить отсутствие диссипативных сил, то они принимают следующий вид:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.64)

Здесь <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- моменты инерции дискретных масс i, i', I''; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- жесткости вертикальных валопроводов; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- жесткости горизонтальных валопроводов; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- углы поворота масс i', I'' при их вращательном движении; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- полный угол поворота массы <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(о его расчете будет сказано ниже); <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- полезные сопротивления в ИМ.

Если столбец представляет собой элементы ведущей системы, то один из моментов в правой части уравнений (3.64) будет движущим моментом и его величина в этом случае положительна.

Исходную систему уравнений (3.64) на основе особенностей расчетной модели дополним изменением углов поворота ИМ, которое может произойти вследствие поперечных перемещений передач на ГСВ (рис. 3.41  Рис. 3.41. Схема установки шестерен на приводном валу ).

Если установленная на валу 3 шестерня 2 под действием передаваемых усилий переместится вследствие ограниченной жесткости участка <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
вала в вертикальном направлении на величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то зубчатые шестерни 1 и 2 дополнительно повернутся на угол

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.65)

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- передаточное отношение зацепления, и тогда

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.66)

Следовательно, ведомые ими ИМ также получат дополнительное перемещение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
в направлении вращения. ЛВЭ на разных участках привода, получившие разные приращения углов поворота <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
в силу неодинаковых размеров валопровода и действующих в передачах сил, создадут в сечениях транспортируемой ими БЛ дополнительное изменение ее натяжения.

В тех случаях, когда поперечные перемещения передач на ГСВ происходят в разных направлениях, составляются два уравнения вида

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- поперечные перемещения передач по взаимно перпендикулярным осям x и y; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- функции, зависящие от положения передающих движение звеньев (передач) механического привода; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- общее поперечное перемещение элемента передачи.

В конкретной машине передачи привода устанавливают обычно так, что лишь одно из перемещений (горизонтальное или вертикальное) является существенным для последующих преобразований. В таких случаях другими составляющими пренебрегают. Это будет использовано в дальнейших рассуждениях.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Рис. 3.42. Расчетная схема ГСВ при определении поперечных перемещений дискретных масс <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Поскольку ГСВ представляет собой сложную многоопорную балку (рис. 3.42 ) с множеством упругих муфт и других соединений и передач, для составления уравнений их поперечных перемещений воспользуемся приводимыми математическими представлениями этих процессов. Например, для i-й массы ((рис. 3.42 ) можно записать следующее уравнение ее поперечного перемещения в направлении действия системы сил <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.67)

Здесь предполагается, что известными методами статическая неопределимость сложной системы ГСВ раскрыта, что "лишние" опоры заменены действующими на балку их реакциями <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(предполагается, в том же направлении, что и действующие силы <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
) и что расчетная схема представлена в виде двухопорной балки с дискретными массами <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
установленных на ней передач. Система находится под действием сил <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Силы <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
возникают в зубчатых зацеплениях вследствие передачи движения исполнительным механизмам с полезными технологическими сопротивлениями. В данном случае представляют интерес их переменные составляющие, источники стационарных колебаний. Поэтому для <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
запишем следующее выражение:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.68)

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- переменный крутящий момент на предыдущем участке привода (рис. 3.40  Рис. 3.40. Схема i-го вертикального столбца расчетной модели ).

Таким образом, математическая модель (3.64) в сочетании с условием (3.65) или (3.66) и с математической моделью (3.67) служит для описания полного фазового рассогласования лентоведущих элементов друг относительно друга.

Чтобы это установить, исходную зависимость для изменения натяжения ленты, например, на участке проводки i'-I'' (рис. 3.42 ) примем в следующем виде:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.69)

где <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- время прохождения участка проводки между лентоведущими элементами i', I'':

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.70)

v - скорость ленты; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- модуль упругости бумаги; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- соответственно ширина и толщина ленты; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- коэффициент, зависящий от изменения модуля упругости материала на рассматриваемом участке проводки по сравнению с предыдущим. При упругой ленте <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
; <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- вынуждающая сила, приложенная к ленте в начале участка проводки.

Как видно из формулы (3.69), изменение натяжения ленты <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
зависит от изменения частот вращения ведущего и ведомого цилиндров, т.е. <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а также от величины и закономерности приложенного к ленте вынуждающего усилия <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

Если участков проводки ленты в машине несколько, составляется равное им количество уравнений движения вида (3.69). В обозначении натяжения F первым индексом внизу указывается символ ведущего ленту элемента на данном участке. В правой части равенства (3.69) первое произведение также содержит частоту вращения ведущего ленту элемента.

Данное выше описание математической модели применим к составлению уравнений движения элементов упрощенной расчетной модели (рис. 3.43  Рис. 3.43. Расчетная схема двухсекционной машины ).

Здесь принято, что дискретная масса с моментом инерции <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
представляет собой приведенный момент инерции цилиндров и валиков первого ПА и находящийся на этом же валу момент инерции ЭД. Дискретная масса с моментом инерции <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- приведенный момент инерции цилиндров и валиков второго ПА. Упругая связь между ПА <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
имеет постоянную величину, переменные моменты сопротивлений в ПА обозначены соответственно <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а движущий момент -<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Внизу показана принимаемая эпюра технологического натяжения БЛ <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, которое перед первым ПА увеличивается на величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, где k=0,1-0,3.

В расчет принимаются поперечные перемещения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
шестерен на ГСВ, равные радиусы r ЛВЭ и длина проводки ленты L на рассчитываемом участке.

Если принять углы поворота ЛВЭ <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, то объединенная математическая модель движения элементов расчетной схемы записывается так:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(3.71)

Здесь дополнительно введены следующие обозначения:

  • <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- массы шестерен;
  • <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- радиусы шестерен;
  • <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- податливости шестерен на ГСВ;
  • <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- коэффициенты, связанные с результатом разложения сил в зубчатых зацеплениях на расчетное направление балки,
  • <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

  • <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- переменное внешнее воздействие, приложенное непосредственно к БЛ.

Добавив к системе (3.71) уравнения (3.46) и (3.43), получим систему, из решения которой находится неприводка соответствующих красок с учетом параметров привода машины.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

На рис. 3.44, а,  Рис. 3.44 а. Графики изменения натяжения ленты  при скачкообразном изменении входного натяжения ленты (с учетом колебаний в приводе) б  Рис. 3.44 б. Графики  неприводки красок  при скачкообразном изменении входного натяжения ленты (с учетом колебаний в приводе) изображены зависимости для <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, рассчитанные по исходным данным, приведенным в таблице.

Расчет выполнен для случая, когда в начальный момент времени t=0 к системе скачком приложены внешние постоянные силы <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, при t=0,1 с - дополнительный момент <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, а при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
.

Как показывает график <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, наибольшее значение неприводки в этом случае не превышает 0,1 мм. Если это значение неприводки принять за допустимое для печатаемой продукции, то указанная в таблице жесткость <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
является оптимальной. Сравнивая эти кривые с соответствующими кривыми на рис. 3.26  Рис. 3.26. Схема печатного аппарата и 3.27  Рис. 3.27. Графики процесса нарушения приводки красок при скачкообразном изменении натяжения ленты на входе в первый печатный аппарат , можно заметить, что привод накладывает дополнительную высокочастотную составляющую на соответствующие гладкие кривые.

Если по результатам решения значения неприводки печати превышают допустимые, необходимо увеличить значение жесткости <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
или уменьшить скорость печатания v. Заметную роль в повышении качества печати играют также упругие свойства бумаги (значение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
).

© Центр дистанционного образования МГУП