Динамика печатного аппарата листовой ротационной машины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Роев, Алексей Борисович

• Роев, Алексей Борисович
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Роев, Алексей Борисович

Оглавление

Введение

Глава первая. Основные методы и анализ литературы по динамике упругих систем полиграфических машин

1.1. Современное состояние исследования динамики печатного аппарата полиграфических машин

1.2. Применение спектрального метода для исследования динамики систем со многими степенями свободы

1.3. Экспериментальные данные о подшипниковых вибрациях в рулонной печатной машине РПМ и их статистическая обработка

1.4. Постановка задачи

Глава вторая. Колебания печатного цилиндра листовой ротационной машины при различных типах воздействий

2.1. Колебания печатного цилиндра листовой ротационной машины при периодическом изменении его изгибной жесткости

2.2. Влияние сил натиска на характер колебаний печатного цилиндра

2.3. Влияние изношенности подшипников на динамику печатного цилиндра

2.4. Выводы

Глава третья. Колебания в печатном аппарате листовой ротационной машины при различных воздействиях

3.1. Колебания в печатном аппарате при кинематических воздействиях

3.2. Колебания печатного аппарата листовой ротационной машины, возбуждаемые силами натиска

3.3. Колебания в печатном аппарате, возбуждаемые силами натиска и кинематическими воздействиями

3.4. Выводы

Глава четвертая. Случайные колебания печатного аппарата листовой ротационной машины

4.1. Колебания печатного цилиндра при случайных кинематических воздействиях

4.2. Колебания печатного аппарата листовой ротационной машины при случайных кинематических воздействиях

4.3. Выводы

Общие выводы

Литература

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамика печатного аппарата листовой ротационной машины»

Введение

В последнее время наблюдается переход к высокоскоростному полиграфическому оборудованию и повышение требований к качеству печатной продукции. При работе современного полиграфического оборудования происходит увеличение динамических и ударных нагрузок на упругие узлы полиграфических машин, что существенно влияет на качество печати, отделочных операций и надежную работу машины. Все это требует новых подходов к изучению динамики полиграфических машин и разработки уточненных расчетных моделей, учитывающих различные факторы.

К печатному аппарату, как к важнейшей части машины, предъявляются довольно жесткие требования. Для этого должна быть обеспечена необходимая жесткость цилиндров, от которой зависит равномерность распределения давления в зоне печатного контакта, качество печати, величина суммарного давления и т.д. Одним из дефектов печати является возникновение на оттисках чередующихся в направлении движения листа поперечных полос светлого и темного оттенка («полошение»). Причиной этого считаются изгибные колебания цилиндров печатного аппарата. Эти колебания возбуждаются снятием и приложением силы натиска во время прохождения через зону печатного контакта технологических выемок цилиндров, предназначенных для расположения в них механизмов крепления формы и декеля."

Кроме этого на динамику печатного аппарата оказывает влияние компоновка его цилиндров. Поскольку наличие технологических выемок связано с разными изгибными жесткостями, то при реальной компоновке цилиндров печатного аппарата возникает косой изгиб, при котором перемещения цилиндров происходят не в направлении натиска, что может быть еще одной причиной «полошения».

При этом не учитывается то обстоятельство, что эти выемки приводят к возникновению еще одного вида колебаний, а именно, параметрических, поскольку в направлении натиска из-за вращения цилиндров их изгибная жесткость периодически изменяется во времени. Влияние выемок рассматривалось только при однократном ее прохождении в течение определенного времени. Наибольший интерес представляет как раз многократное прохождение выемок, что позволяет выявить влияние скорости вращения цилиндров на их динамику.

Кроме этого наличие выемок приводит к смещению центра тяжести цилиндров относительно оси вращения, что тоже является причиной колебаний из-за нарушения балансировки цилиндров. Однако эта проблема в современных печатных машинах может считаться решенной.

В печатном аппарате возможны также колебания со стороны подшипников, которые являются источником вибраций с довольно широким спектром частот. Причиной этому служит наличие в подшипниках нескольких элементов, совершающих сложное движение с различными угловыми скоростями. Вибрации со стороны подшипников вызываются также различными несовершенствами, которые образуются на стадии изготовления или в процессе эксплуатации подшипников в результате их изношенности. Создаваемые таким образом воздействия следует относить к разряду кинематических, когда исходными являются не нагрузки, а взаимные перемещения наружного и внутреннего колец подшипников.

Таким образом, при решении большинства технических задач, связанных с созданием и эксплуатацией полиграфического оборудования, исследование динамических явлений, возникающих в наиболее ответственных и технологически важных устройствах и механизмах, являются наименее изученными и потому важными и актуальными.

Основные положения работы:

1. Классификация динамических процессов, происходящих в печатном аппарате листовой ротационной машины.

2. Модели различных динамических воздействий на цилиндры печатного аппарата листовой ротационной машины.

3. Методики исследования вынужденных и параметрических колебаний, происходящих в печатном аппарате, при различных типах воздействий.

4. Методика исследования вынужденных колебаний, происходящих в печатном аппарате при случайных кинематических воздействиях.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложения.

В первой главе дается анализ основных методов и работ по решению задач динамики упругих систем полиграфических машин. Для моделирования «подшипниковых» вибраций использовались результаты эксперимента, проведенного в печатном цехе МГП «Первая образцовая типография» на РПМ (2ПВК2-84-11, Рыбинск, 1987). В этой же главе дается постановка задач.

Вторая глава посвящена динамике печатного цилиндра листовой ротационной машины. Предложена расчетная модель печатного цилиндра, на основе которой исследовались параметрические колебания, возбуждаемые периодическим изменением изгибной жесткости. Получены границы областей динамической неустойчивости в зоне главного параметрического резонанса. Изучено влияние сил натиска на характер колебаний печатного цилиндра. Рассмотрено влияние на динамику печатного цилиндра кинематических воздействий со стороны подшипников, имитирующих их дефекты и степень изношенности.

В третьей главе рассмотрена трехмассовая динамическая модель печатного аппарата ротационной листовой печатной машины, которая позволила

выявить некоторые особенности его динамики. Решена задача о колебаниях, возникающих в печатном аппарате при кинематических воздействиях со стороны подшипников. Проведено исследование колебаний печатного аппарата ротационной листовой печатной машины, возбуждаемых силами натиска. Рассмотрена задача о параметрических колебаниях, возникающих в печатном аппарате в результате периодического изменения изгибной жесткости цилиндров. Исследовано совместное влияние кинематических и ударных воздействий на динамику печатного аппарата, поскольку все эти процессы происходят одновременно.

Четвертая глава посвящена исследованию динамики печатного аппарата при случайных кинематических воздействиях. Рассмотрено влияние статистических характеристик кинематических воздействий на динамику печатного аппарата.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Роев, Алексей Борисович

Общие выводы

1. Проведено исследование влияния сил натиска на динамику печатного цилиндра и печатного аппарата ротационной листовой печатной машины. Эти воздействия были представлены в виде последовательности трапециевидных импульсов. При отсутствии выемки давление натиска на печатный цилиндр передается без искажения его характера. Наличие выемки приводит к возникновению параметрических колебаний, что существенно сказывается на передаче давления натиска в процессе печати.

2. Выявлена еще одна из предполагаемых причин «полошения», - это наличие косого изгиба при действии сил натиска на печатный цилиндр, имеющий различные изгибные жесткости. Получены графики изменения во времени моментов инерции печатного цилиндра и угла между направлениями натиска и перемещения цилиндра.

3. Рассмотрена задача о колебаниях печатного цилиндра при кинематических воздействиях со стороны подшипников, которые являются результатом их изношенности или дефектов. Получены амплитудно-частотные характеристики перемещения центра масс цилиндра и его угловых перемещений. Решение этой задачи позволяет оценить степень изношенности подшипников, а также моделировать различные дефекты, возникающие в подшипниках.

4. Решена задача о колебаниях, возникающих в печатном аппарате при кинематических воздействиях со стороны подшипников. Получены амплитудно-частотные характеристики цилиндров печатного аппарата. Исследовано влияние степени изношенности подшипников одного из цилиндров на динамику печатного аппарата.

5. Рассмотрено совместное влияние кинематических воздействий и сил натиска на динамику печатного аппарата. Показано, что отдельное влияние изношенности подшипников каждого из цилиндров печатного аппарата практически одинаково. Однако совместное влияние изношенности всех подшипников является существенным. Наибольшее влияние на динамику печатного аппарата оказывают высокочастотные «подшипниковые» вибрации.

6. Рассмотрена задача о колебаниях печатного цилиндра при случайных кинематических воздействиях со стороны подшипников. Получены спектральные плотности перемещения центра масс цилиндра и его угловых перемещений. Исследовано влияние характера и степени изношенности подшипников на динамику печатного цилиндра.

7. Решена задача о колебаниях в печатном аппарате при случайных кинематических воздействиях со стороны подшипников. Эти воздействия были заданы в виде случайного процесса со скрытой периодичностью. Исследовано влияние статистических характеристик кинематических воздействий на динамику печатного аппарата. Показано, что при кинематических воздействиях, обладающих несущей частотой, на графиках спектральных плотностей перемещений цилиндров появляются дополнительные резонансы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Роев, Алексей Борисович, 2013 год

Литература

1. Алексеев ГА., Воронов Е.А. Научные и инженерные задачи исследований и расчетов в ротационных печатных машинах. Омск, 2000 .

2. Альджебаай Ламис. Нестабильность давления печати при прохождении краев выемок цилиндров ПА через зону печати./ Герценштейн И.Ш., Суслов М.В., Альджебаай Ламис. // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела . / М.: МГУП, 2010, №6. с.47-51.

3. Альджебаай Ламис. Деформации цилиндров печатного аппарата при прохождении выемок. // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела . / М.: МГУП, 2011, № 1, с.52-58.

4. Батищев И.Ф., Герценштейн И.Ш., Кулешов Е.К, Милицын Ю.В. Радиальные колебания цилиндров печатного аппарата. - В кн.: Печатные машины. Межвузовский сборник научных работ. М.: Моск. полигр. инт, 1982, вып. 2, с. 58-66.

5. Болотин В.В. Динамическая устойчивость упругих систем. Гостехиз-дат,1956.

6. Болотин В.В. Случайные колебания упругих систем. - М.:Наука,1979, 336 с.

7. Болотин В.В. Применение методов теории вероятности и теории надежности в расчетах сооружений. М.: Стройиздат, 1971.

8. Бушунов В.Т. Печатные машины. Расчет и проектирование. М.-Л.: Машгиз, 1963, 616 с.

9. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т./ Ред. совет: В.Н.Челомей (пред.).- М.: Машиностроение, 1978. - Т. 1. Колебания линейных систем / Под ред. В.В. Болотина. 1978, 352 с.

10.Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т / Ред.совет: Ф.М. Димент-берг, К.С. Колесников. - М.: «Машиностроение», 1980.- Т.З Колебания машин, конструкций и их элементов.

11 .Воронов Е.А. Научные основы анализа и синтеза параметров механических приводов рулонных машин при регламентированной точности печатания: Автореф. дис. докт. техн. наук. -М.: Моск. полиграф, ин-т, 1990.

12.Вульфсон И.И. Колебания машин с механизмами циклового действия.-JL: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1990,-309 с.

13. ГОСТ 18854-94. Подшипники качения. Расчет статической грузоподъемности и эквивалентной статической нагрузки. Введ. 01.01.95.- М.: Изд. стандартов, 1994.- 29 с.

14. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия. / Джонсон К.; пер. с англ. - М.: Мир, 1989. - 510 е., ил.

15.Дэниел Дж. Вилсон. Рулонная офсетная печатная машина: механизмы, эксплуатация, обслуживание. / Дэниел Дж. Вилсон; пер. с англ. Н. Гер-ценштейн. - М.: ЦАПТ, 2007. - 424 с.

16. Коловский М.З. Динамика машин. JL: Машиностроение (JIO), 1989.263 с.

17.Круглов И.А., Силин Г.Г. Изгибные колебания цилиндров печатного аппарата ротационных машин. - В кн.: Печатные машины. Межвузовский сборник научных работ. М.: Моск. полигр. ин-т, 1982, вып. 2,

с.51-58.

18. Куликов Г.Б. Основы виброакустической диагностики полиграфического оборудования. М.: МГУП, 2006.- 276 с.

19. Куликов Г.Б., Быков A.B. Использование методов компьютерной диагностики для определения технического состояния подшипников каче-

ния полиграфических машин.// Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела, № 2, М., 2002.

20.Макаров Б.П. Нелинейные задачи статистической динамики машин и приборов.- М.: Машиностроение. 1983 . - 264 с.

21.Митрофанов В.П., Тюрин A.A., Бирбраер Е.Г., Штоляков В.И. Печатное оборудование. М.: изд. МГУП, 1999. - 443 с.

22. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний. М.: Машиностроение, 1967.- 316 с.

23. Перов В.А. Стохастические задачи оптимизации параметров и оценки надежности нелинейных упругих систем (узлов ) полиграфических машин. -М.: Изд-во МГУП, 2000.-232 с.

24.Перов В.А., Роев Б.А., Юрухин Б.Н. Динамика и прочность машин. Учебное пособие. М.,МГУП, 2004,- 152 с.

25.Перов В.А., Роев Б.А., Шульченко В.А. Исследование динамических процессов в печатном аппарате ротационных машин при помощи дискретных моделей.// Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела . № 4. М., 2006

26.Поздняк Э.Л., Зубренков Б.И. О расчете вибраций, обусловленных несовершенством подшипников качения.// Машиноведение, 1976, № 5,

с. 17-23.

27.Рагульскис K.M., Юркаускас А.Ю. Вибрации подшипников. JI:. Машиностроение, 1985. - 120 с.

28. Роев А. Б. Колебания в печатном аппарате при кинематических воздействиях // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. №.5, М., 2012, с. 37 - 43 .

29. Роев А. Б. Случайные колебания печатного аппарата листовой ротационной машины // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. №. 1, М., 2013, с. 20-28.

30. Роев Б.А. Вынужденные и параметрические колебания в механических устройствах полиграфических машин. М., Изд-во МГУП, 2005. -138 с.

31. Роев Б.А. Вынужденные и параметрические колебания в механических устройствах полиграфических машин. Автореф. дис. докт. техн. наук.-М.: Моск. ун-т печати, 2006.

32. Роев Б.А., Яковлев Р.В. Динамика печатного аппарата листовой ротационной машины. // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела . № 3, М., 2010, с. 42 - 49.

33. Русов В.А. Спектральная вибродиагностика. - М.: «Машиностроение», 1996»: [Электронный портал] ВПФ Вибро-Центр. Режим доступа: http://www.vibrocenter.ru/book.htm.

34.Свешников A.A. Прикладные методы теории случайных функций . - М.: Наука, 1968. - 463 с.

35. Силенко П.Н. Колебания печатного цилиндра при случайных кинематических воздействиях / П.Н. Силенко, А. Б. Роев // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела . № 4. М., 2011, с.60-65.

36.Суслов М.В. Влияние конструкции цилиндров печатной пары на их жесткость /М.В. Суслов // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. - М.: МГУП, 2010. - №3. - с. 5561.

37.Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле. М.: Машиностроение, 1985. - 472 с.

38.Тюрин A.A. Печатные машины. М.: Книга, 1966. - 459 с.

39. Филиппов А.П. Колебания деформируемых систем. М.: Машиностроение, 1970.

40.Шмидт Г. Параметрические колебания. М.: Изд. «Мир», 1978. - 336 с.

41.Штоляков В.И. Офсетные печатные машины : учеб. пособие / В.И. Штоляков, А.Ф. Федосеев, Л.Ф. Зирнзак, И.А. Егоров, С.П. Вартанян, Э.С. Артыков. M.: Изд-во МГУП, 1999. - 216 с.

42.Штоляков В.И., Румянцев В.Н. Печатное оборудование : учебник / Штоляков В.И., Румянцев В.Н.; Моск. гос. ун-т. печати. - М.: МГУП, 2011.-519с.

43.Энциклопедия по печатным средствам информации. Технологии и способы производства / Гельмут Киппхан; Пер. с нем. - М.: МГУП, 2003. -1280с.

44.Daniel Lynn, Manager, Training, Computational Systems, Inc. (CSI). Пер. с англ. И.Р. Шейняк, под редакцией В.А. Смирнова. Выявление дефектов подшипников качения с помощью анализа вибрации: [Электронный портал] Вибродиагностика для начинающих и специалистов. Режим доступа: http://www.vibration.ru/v_defekt.shtml.