Разработка методики расчета динамических характеристик печатного аппарата ротационной печатной машины секционного построения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Шульченко, Владимир Александрович

• Шульченко, Владимир Александрович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шульченко, Владимир Александрович

Введение.

Глава первая. Обзор информационных источников по оценке и расчету динамики основных узлов печатных машин, по применению современных систем автоматизированного расчета машин.

1.1. Обзор литературы по динамическим расчетам основных узлов печатных машин.

1.2.Обзор систем автоматизированного компьютерного расчета динамики машин.

1.3. Современная система автоматизированного расчета и проектирования машин АРМ WinMashine.

1 АПостановка задачи.

Глава вторая. Применение комбинированного метода канонических разложений для решения нелинейных стохастических задач и критерия оптимизации для определения оптимальных параметров упругих систем печатных машин.

2.1. Применение комбинированного метода канонических разложений для расчета характеристик упругих систем машин с аналитическими нелиней-ностями.

2.2. Использование комбинированного метода канонических разложений для анализа упругих систем машин с флуктуирующими характеристиками.

2.3. Применение критерия оптимизации для определения оптимальных параметров упругих нелинейных систем печатных машин при учете случайного характера динамических нагрузок.

Глава третья. Экспериментальное и теоретическое изучение динамических явлений в упругих системах печатного аппарата (ПА) ротационной печатной машины (РПМ).

3.1 Виброизмерения на элементах упругой системы ПА РПМ и статистическая обработка их результатов.

3.2< Применение динамических моделей печатных цилиндров (системы) ПА для определения динамических характеристик систем.

3.3 Динамический расчет для приближенной динамической модели печатного цилиндра при помощи подсистемы WINSTUCTURE 3D автоматизированной системы АРМ WINMACHINE.

3.4 Методика оценки надежности системы ПА с учетом стохастической составляющей динамической нагрузки.

Глава четвертая. Определение оптимальных параметров элементов систем ПА РПМ при учете нелинейности свойств и стохастической составляющей динамической нагрузки.

4.1 Определение оптимальных параметров динамических моделей печатных цилиндров ПА РПМ с учетом стохастической составляющей динамической нагрузки.

4.2 Методика оптимизации параметров зубчатой передачи привода ПА с учетом нелинейности.

4.3 Разработка методики расчета оптимальных параметров передаточных цилиндров (барабанов) систем в ПА РПМ с учетом нелинейности свойств и случайного характера динамического воздействия.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики расчета динамических характеристик печатного аппарата ротационной печатной машины секционного построения»

Современное полиграфическое машиностроение непрерывно развивается в направлении увеличения производительности, надежности и точности, что при одновременном стремлении к снижению габаритов и металлоемкости машин приводит к высокой динамической нагруженности, увеличению шума и вибраций. Научный анализ и исследование динамических явлений, происходящих в процессе работы печатных машин, во многом должен обеспечивать обоснованные конструктивные решения, позволяет дать требуемые эксплуатационные характеристики, увеличить надежность и долговечность, а также - повысить качество печатной продукции. Это говорит об актуальности разработки эффективных методик расчета динамических характеристик систем и узлов печатных машин.

В настоящее время для изучения динамических явлений и дальнейшей практической реализации результатов исследований используются как аналитические, так и экспериментальные методы. При этом для изучения свойств систем различных машин наряду и совместно с аналитическими методами стали применяться и системные методы компьютерного моделирования, в том числе и автоматизированные системы расчета и проектирования.

Практика создания и эксплуатации высокоскоростных ротационных печатных машин (РПМ) указывает на наличие в их работе также динамических явлений случайного характера, а также особенностей в виде нелинейности свойств. Необходимо отметить, что в литературе по расчету печатных машин все эти вопросы недостаточно рассмотрены и проанализированы.

Данная работа посвящена разработке новых динамических моделей систем печатного аппарата (ПА), методик уточненного теоретического и компьютерного динамических расчетов оптимальных параметров на базе экспериментального изучения элементов динамики систем ПА РПМ при учете стохастической составляющей нагрузки и нелинейности свойств.

Печатный аппарат (ПА) является наиболее ответственным и нагруженным узлом печатной машины (РПМ) [9, 34], а работа его связана с большими динамическими нагрузками и имеет некоторые особенности: наличие технологических выемок в теле цилиндров ПА, необходимых для крепления печатной формы и размещения захватов вызывает нарушение силового контакта при вращении. Кроме того, зазоры в зубчатых зацеплениях влияют на работоспособность зубчатых передач (ЗП) механического привода ПА РПМ. Как показывают эксперименты [34], взаимодействие зубчатых колес в момент прохождения выемок может сопровождаться периодическим, а часто и непериодическим размыканием их зубцов, что создает дополнительные колебания в приводе. Необходимо отметить, что специфика зубчатого привода РПМ в отличие от приводов, применяемых в других отраслях машиностроения, состоит в том, чтобы спроектировать его таким образом, чтобы привод имел такие оптимальные параметры, при которых периодически изменяющиеся технологические нагрузки, даже при наличии зазоров на отдельных участках привода, не создавали бы дополнительных колебаний и обеспечивали бы устойчивую работу привода ПА.

При этом решались следующие задачи:

• применение новых динамических моделей систем для динамического анализа работы ПА РПМ;

• разработка и применение методик уточненного теоретического и компьютерного динамических расчетов для определения оптимальных параметров систем ПА РПМ с учетом стохастического характера составляющей динамической нагрузки и нелинейности свойств;

• экспериментальное изучение вибраций элементов систем ПА РПМ;

• применение автоматизированной подсистемы АРМ WINSTRUCTURE 3D системы АРМ WIN MASHINE для уточненных динамических расчетов печатного цилиндра ПА.

Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:

1. Методика динамического расчета для определения оптимальных параметров систем печатного аппарата (ПА) ротационной печатной машины (РПМ) с учетом нелинейности свойств и стохастического характера динамических процессов.

2. Динамические модели для цилиндров ПА РПМ секционного построения и методика определения их оптимальных параметров.

3. Изучение возможностей применения для уточненного динамического расчета печатного цилиндра ПА модуля автоматизированной системы АРМ WinMachine.

4. Методика проведения виброизмерений на элементах системы печатного аппарата и методика статистической обработки результатов испытаний.

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

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Шульченко, Владимир Александрович

Выводы

1. Проведенные виброизмерения на элементах печатных цилиндров ПА и статистическая обработка результатов, показали наличие стохастической составляющей динамических процессов в ПА ротационной печатной машины.

2. Применены новые динамические модели для цилиндров ПА ротационной печатной машины секционного построения и разработана методика определения их оптимальных параметров и оценка надежности.

3. Разработана и применена методика уточненных динамических расчетов для определения оптимальных параметров зубчатой передачи привода, передаточных цилиндров (барабанов) с учетом нелинейности свойств и стохастического характера воздействий (взаимодействий).

4. Проведен уточненный динамический расчет печатного цилиндра ПА с использованием автоматизированной подсистемы WinStructure 3D системы АРМ WinMachine.

5. Разработанные методики динамического расчета и динамические модели позволят более точно моделировать динамическое поведение систем ПА высокоскоростных ротационных машин, определять оптимальные параметры этих систем (массы цилиндров, жесткости цапф, жесткость и коэффициент демпфирования декеля).

6. Разработанные методики и модели могут найти применение, как для модернизаций конструкций существующих печатных машин, так и проектирования систем ПА новых печатных машин.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шульченко, Владимир Александрович, 2006 год

1. Агрегат газетный скоростной. Тензометрические испытания секции ГАУ. Отчет НИР/ВНИИОПИТ, рук. Климов Б.И., №9484, М.: 1970. 167с.

2. Алексеев Г.А., Воронов Е.А. Научные и инженерные задачи исследований и расчетов в ротационных печатных машинах. Омск: 2000.164с.

3. Балакина Е.Н., Воронов Е.А. Математическая модель для исследования МСП рулонных машин с учетом динамики рулона. Материалы III международной научной конференции. Динамика систем, механизмов машин. Омск: Изд. ОмГТУ, 1999 г. с. 47-48.

4. Бате К., Вилсон В. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1982.448 с.

5. Бобров В.И. Теоретические основы структурного анализа и синтеза автоматизированных систем машин полиграфического производства: Диссертация . д-ра техн. наук / МГУП. М., 1999. 350с.

6. Бобров В.И., Куликов Г.Б., Одинокова Е.В., Пергамент Д.А., Федосеев А.Ф., Брошюровочно-переплетное оборудование., М.: МГУП, 2000.132с.

7. Болотин В.В. Случайные колебания упругих систем., М.: Наука, 1979. 335с.

8. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1984, 312 с.

9. Бушунов В.Т. Печатные машины. M.-JL: Машгиз, 1963, 616 с.

10. Ю.Волоховский В.Ю., Радин В.П. О выборе оптимальных параметров нелинейных виброзащитных систем при случайных воздействиях. Изв. АН СССР, Мех. тв. тела, 1972, №2, с. 134-137.

11. И.Вольперт Э.Г. Динамика амортизаторов с нелинейными упругими элементами. М.: Машиностроение, 1972,136 с.

12. Воронов Е.А. Элементы теории и расчета рулонных печатных машин. Учебное пособие. Омск: ОмПИ, 1991.

13. В.Воронов Е.А. Теория и расчет механических приводов многокрасочных рулонных ротационных машин. Монография. Омск: ИПК «Омич», 1992.

14. М.Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир, 1985, 390 с.

15. Грибков А.В., Самарин Ю.Н., Ткачук Ю.Н. Проектирование и расчет наборного и формного оборудования: уч. пособие, М.: изд. МПИ, 1989,126с.

16. ИоришЮ.И. Виброметрия. М.: Машиностроение, 1963, 403 с.

17. Исследование динамики и синтез оптимальных параметров привода рулонных машин. Отчет по НИР/Рыбинское СКВ ПМ, рук. Воронов Е.А., №167518, Рыбинск, 1981.

18. Карпов В.В. Демпфирование в зубчатых передачах. Сб. трудов ВНИИ по-лиграфмаш "Борьба с шумом и вибрацией в полиграфических машинах". М., 1979, с. 67-77.

19. Керимов З.Г., Багиров С.А. Автоматизированное проектирование конструкций. М.: Машиностроение, 1985. 224 с.

20. Климов Б.И. Основы виброакустических методов расчета и проектирования демпфированных ограждающих конструкций и механизмов в полиграфических машинах: Автореф. дис. . д-ра техн. наук, / Моск. полигр. институт. М., 1980.

21. Круглов И.А., Силин Г.Г. Изгибные колебания цилиндров печатного аппарата ротационных машин. Сб. "Печатные машины". М.: МПИ, 1982, с.51-58.

22. Коловский М.З. Нелинейная теория виброзащитных систем. М.: Наука, 1966,318 с.

23. Кузьмин Б.А. Колебания в приводе ротационных печатных аппаратов. Труды МПИ. М., 1968, №19. с.7-27.

24. Кулуков Г.Б. Вероятностный подход в проектировании исполнительных механизмов полиграфических машин // Прикладные задачи механики: Сб. научн. Трудов. Кн. 2. Омск, ОмГТУ, 1998.

25. Луцкив Н.М. Обобщенные динамические модели печатных машин с упругими связями // Полиграфические машины автоматы. Омск: ОмПи, 1990. с. 9-13.

26. Макаров Б.П., Перов В.А., Трошенков М.К. Исследование оптимальных систем виброзащиты при случайных воздействиях // Машиноведение АН СССР, 1980, №2, с. 16-20.

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

28. Матар Таан Фархан. Обоснование требований к точности изготовления составных частей печатного аппарата: Диссертация канд.техн.наук/ МГУП. -М, 1997.-182 с.

29. Машина печатная газетная офсетная типа ПОГ 60: Провести экспериментальные исследования: Отчет по НИР / ВНИИ Полиграфмаш; Руководитель Румянцев В.Н. инв. № 9411. М.: 1984. - 50 с.

30. Механика машин. Уч. пособие / Вульфсон И.И., Ерихов M.JL, Коловский М.З. и др.; под ред. Смирнова Г.А. М.: Высшая школа, 1996, 511с.

31. Митрофанов В.П. Статический анализ стационарного движения ленты в печатных секциях рулонных машин. Межвуз. сборник HP, М.: МПИ, 1982, с. 51.

32. Митрофанов В.П., Тюрин А.А., Бирбраер Е.Г., Штоляков В.И. Печатное оборудование. М.: МГУП, 1999, 443 с.

33. Нелинейные задачи динамики машин. Ин-т машиноведения РАН / Под ред. Ускова М.К. М.: Наука, 1992,294 с.

34. Новая концепция привода газетных печатных машин MAN Roland // Полиграфия 1997, №4.

35. Отчет о работе по теме №96-88-46 «Совершенствование машины печатной ротационной офсетной печати рулонной типа ПОГ-90.» М.: НПО «Полиграфмаш», 1989.

36. Передача информации и печать. Учебник / пер. с нем. М.: изд. МГУП «Мир книги», 1998,448 с.

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

38. Перов В.А., Роев Б.А., Юрухин Б.Н. Динамика и прочность машин. М.: МГУП, 2004,152 с.

39. Перов В.А., Шульченко В.А. Расчет на ЭВМ статических и динамических деформаций печатного цилиндра полиграфической машины. Сб. "Печатные машины" под ред. Климова Б.И., М.: МГУП, 2002.

40. Перов В.А., Шульченко В.А. Повышение эффективности работы зубчатой передачи механического привода машины с учетом уточненного динамического расчета. Сборник научных трудов МГУП, часть 1, 2005, с. 153156.

41. Перов В.А., Шульченко В.А.Оптимизация параметров зубчатой передачи механического привода ротационной машины с учетом стохастического характера динамической нагрузки. Труды МГУП, вып. 2, 2004, с. 117-122.

42. Перов В.А., Роев Б.А., Шульченко В.А. Исследование динамических процессов в печатном аппарате ротационных машин при помощи дискретных моделей. Изв. вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела ,№ 4,2006.-с. 151-158

43. Пономарев Ю.В. Устойчивость бумаги при динамических нагружениях в полиграфических машинах. Диссертация . докт. техн. Наук, М., 1988.

44. Постников O.K. Виброакустическая диагностика полиграфического оборудования. М.: Книга, 1984, 319 с.

45. Проектирование полиграфических машин. Под ред. Одиноковой Е.В. М.: МГУП, 2003, 411 с.

46. Расчеты элементов конструкций на прочность и жесткость. Интегрированная система автоматизации конструирования и прочностных расчетов изделий машиностроения КИПР-ЕС: Межвуз. сб. научн. тр./ под ред. В.И. Мяченкова / М.: Изд. Мосстанкин, 1987. 188 с.

47. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов. Справочник / под ред. Мяченкова В.И. М.: Машиностроение, 1989, 520 с.

48. Свешников А.А. Прикладные методы теории случайных функций. М.: Наука, 1968, 463 с.

49. Силенко П.Н. Динамика бумажного листа в транспортных системах полиграфических машин. М.: МГУП, 1999,166 с.

50. Сираиси А., Яги Я. Машиностроительное проектирование с использованием ЭВМ в примерах и задачах: Пер. с японск./ Пер. C.JL Масленникова, М.: Машиностроение, 1982. 208 с.

51. Система автоматизированного расчета и проектирования, машин механизмов и конструкций. НТЦ АПМ, 2000.

52. Современные технологии и оборудование печатного и брошюровочно-переплетного производства. Межведомственный сборник научных трудов. Изд. МГУП «Мир книги», 1998,158 с.

53. Солонец В.И., Солонец И.П. Динамический анализ и синтез многосекционных рулонных ротационных печатных машин. Вопросы полиграфич. производства. Омск, ОмГТУ, 1995, с. 108-118.

54. Тимошенко С.П. Янг Д.Х., Уивер У. колебания в инженерном деле. М.: Маштностроение, 1985, 472 с.

55. Тир К.В. Механика полиграфических автоматов. М.: Книга, 1965, 495 с.

56. Тюрин А.А. Печатные машины. М.: Книга, 1966, 459 с.

57. Тюрин А.А. Печатные машины-автоматы. М.: Книга, 1980, 415 с.бОЛехман Я.Н., Сенкусь В.Т., Бирбраер Е.Г. Печатные машины, М.: Книга,1987, 303 с.

58. Штоляков В.И., Федосеев А.Ф., Зирнзак Л.Ф., Егоров И.А. и др. Офсетные печатные машины. М.: изд. МГУП, 1999, 216 с.

59. Шульченко В.А. Изучение упругих динамических деформаций раскатных цилиндров и валиков с учетом нелинейных свойств и случайного характера взаимодействия. Вестник МГУП. М. №4, 2005г.- С. 28-35.

60. Шульченко В.А. Оценка надежности узлов печатных машин с учетом стохастического характера воздействий и нелинейности свойств. Тезисы докладов одиннадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. М.: Изд. МЭИ, 2005.

61. Шелофаст В.В. Основы проектирования машин. М.: Изд. АПМ, 200, 472 с.

62. Bauer К.Н. Untersuchung des elastischen Verhalten von Hochdruck Flach formmaschinen. Druck und Reproduction. 1963, №10.

63. Perow W.A. Zur Untersuchung des Einflussen von dinamischen Einwirkungen auf die Genauigkeit von Vermessungsgeraten. Zeischrift fur Vermessungwesen. Heft 10,1994, s. 8.

64. Porter B. Synthesis of optimal suspension systems. Engineer. 1967, vol. 223, p. 5305.