Розробка технологічного процесу обрізування дискретно-дотичним способом книжково-журнальних блоків

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ ДРУКАРСТВА

УДК 686.12.056

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Розробка технологічного процесу обрізування дискретно-дотичним способом книжково-журнальних блоків

05.05.01 - машини і процеси поліграфічного виробництва

Коломієць Андрій Борисович

Львів - 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українській академії друкарства Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник:доктор технічних наук, професор Полюдов Олександр Миколайович Українська академія друкарства професор кафедри поліграфічних машин

Офіційні опоненти:доктор технічних наук, професор Сеньківський Всеволод Миколайович , Українська академія друкарства завідувач кафедри прикладної математики та комп'ютерних інформаційних систем

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Запоточний Василь Йосипович , Український науково-дослідний інститут поліграфічної промисловості ім. Т.Шевченка заступник директора з наукової роботи

Провідна установа: Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, видавничо-поліграфічний факультет, Міністерство освіти і науки України, м.Київ.

Захист відбудеться 8 липня 2002 р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д35.101.01 в Українській академії друкарства. 79020, м.Львів, вул. Підголоско, 19.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Української академіїї друкарства (м.Львів, вул. Підвальна, 17)

Автореферат розісланий 6 червня 2002 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Жидецький В.Ц.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В умовах сучасного поліграфічного виробництва при обрізуванні книжково-журнальних блоків (КЖБ) з трьох боків та на інших операціях використовуються “вистійні” (тобто, із зупинкою напівфабрикату під час його обрізування) способи. Вони реалізовані в операційних машинах, блокообробних агрегатах і потокових лініях, які не забезпечують потрібної продуктивності, обрізування супроводжується суттєвими технологічними та динамічними навантаженнями. “Вистійні” способи є гальмом на шляху подальшого зростання експлуатаційних швидкостей обладнання.

Безупинні способи обрізування не потребують встановлення додаткових пристроїв, обладнання як правило просте, механізми циклової дії використовуються мінімально або взагалі відсутні. Більшість сучасних розробок із створення високопродуктивного різального обладнання ведеться на основі саме цих способів. На кафедрі поліграфічних машин Української академії друкарства (УАД) була започаткована науково-дослідна робота з метою розробки нового способу обрізування книжково-журнальних блоків, який можна успішно використовувати на згаданих вище операціях.

Розроблений автором технологічний процес безупинного обрізування книжково-журнальних блоків дискретно-дотичним способом створює передумови для підвищення продуктивності названого устаткування, є енергоощадливим і покращує умови праці.

Науково-прикладним завданням даної роботи є розробка, на основі комплексних досліджень, способу дискретно-дотичного обрізування книжково-журнальних блоків плоским ножем, який здійснює плоско-паралельний обертовий рух в площині обрізування.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася в рамках договору (держбюджетна тема №101-91) Українського поліграфічного інституту (УПІ) ім. Ів.Федорова з Міністерством народної освіти України (1991-93рр.), а також госпдоговору (тема №183-90) з ЛПТО (Ленинградское производственно-техническое объединение) “Печатный Двор” у 1990-93 рр., хоча і не фінансувалася у повному обсязі. В цих роботах автор виконував функції відповідального виконавця. Робота відповідає затвердженій Указом Президента України №58/95 Державній програмі розвитку національного книгодрукування і преси України.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка нового машинного безупинного технологічного процесу для операцій обрізування з трьох боків книжкових і журнальних блоків та зрізування корінцевих фальців при незшивному клейовому скріпленні (НКС) дискретно-дотичним способом, який дозволить досягти високої якості обрізування, зменшити енергоємність приводу та поліпшити умови праці.

Для досягнення вказаної мети в роботі необхідно було вирішити такі задачі: 1) провести аналіз існуючого обладнання та наукових розробок в галузі різання поліграфічної продукції; 2) аналітичним шляхом встановити можливість безупинного обрізування книжково-журнальних блоків ножем, який здійснює плоско-паралельний обертовий рух; 3) визначити вплив кінематичних і геометричних параметрів на показники процесу обрізування; 4) виявити енергосилові параметри процесу обрізування дискретно-дотичним способом, оцінити ступінь їх впливу на споживану потужність, порівняти її із існуючими способами; 5) експериментально дослідити енергосилові параметри процесу обрізування та визначити їх оптимальні співвідношення; 6) дослідити умови обрізування крайніх аркушів блока та розробити пристрій для забезпечення необхідної якості обрізування; 7) дослідити стійкість різального інструмента; 8) розробити конструкцію секції для зрізування корінцевих фальців дискретно-дотичним способом в машинах для НКС.

Таким чином, об'єктом досліджень є процес безупинного обрізування книжково-журнальних блоків дискретно-дотичним способом.

Предметом досліджень є явища, що відбуваються при обрізуванні книжково-журнальних блоків, технологічні, кінематичні та енергосилові параметри процесу обрізування, привід різального інструменту, засоби для забезпечення якісного обрізування книжково-журнальних блоків.

Методи дослідження. Теоретичні та експериментальні дослідження поєднані із використанням математичного комп'ютерного моделювання. Експериментальні дослідження проводились на дослідному стенді на основі тракового транспортера. Вимірювання силових параметрів процесу здійснювались за допомогою тензометрії.

Частина теоретичних результатів отримана за допомогою електронних таблиць Excel 2000 із застосуванням додаткових надбудов, частково - за допомогою програм, створених на TurboPascal. В процесі аналізу отриманих експериментальних даних використовувались також математичний редактор Mathcad 2000 та програма для аналізу графіків Advanced Grapher.

Наукова новизна одержаних результатів:

-вперше теоретично обґрунтовано і експериментально підтверджено можливість використання дискретно-дотичного способу для безупинного обрізування книжково-журнальних блоків;

-визначені оптимальні технологічні режими процесу безупинного обрізування книжково-журнальних блоків ножем, що здійснює плоско-паралельний обертовий рух;

-розроблено метод визначення технологічних зусиль різання, на основі якого проводиться оптимізація параметрів привода різального інструмента.

Практичне значення одержаних результатів: 1) доведена можливість обрізування книжково-журнальних блоків під час попутного і зустрічного різання дискретно-дотичним способом при транспортування блоків із швидкостями до 1,3 м/с; 2) показана доцільність використання розробленого способу, оскільки застосування його зможе підвищити продуктивність до трьох разів, до того ж сили різання знижуються у 2...2,5 рази проти традиційних; 3) розроблена методика проектування секції для безупинного обрізування книжково-журнальних блоків дискретно-дотичним способом, яка готова до передачі на Роменський завод поліграфічних машин, який спеціалізується у випуску операційних різальних машин, а також Харківському заводу поліграфічних машин, який спеціалізується у випуску блокообробних агрегатів і машин НКС; 5) доведена можливість використання дискретно-дотичного способу для зрізування корінцевих фальців книжкових блоків у виробничих умовах в машині НКС мод.КМ-640 фірми Kolbus в об'єднанні “Печатный двор” (м.С.-Петербург, Російська Федерація); 6) використовуються у навчальному процесі в УАД.

Особистий внесок здобувача. Основні ідеї та наукові дослідження отримані та розроблені автором самостійно. Із п'яти публікацій у співавторстві здобувачеві належать:

[5], [7] - участь у складанні формули винаходу та проведенні попередньої експериментальної перевірки зрізування фальців блоків;

[6] - участь у складанні формули винаходу, проведення всебічного дослідження способу;

[8] - участь у складанні формули винаходу та розробка схеми пристрою;

[13] - участь у розробленні.

У особистих та спільних публікаціях автор розробив методику аналітичних розрахунків параметрів обрізування книжково-журнальних блоків дискретно-дотичним способом, провів аналіз експериментальних досліджень. Ступінь участі автора у виконанні госпдоговірних робіт зазначена окремо у кожному звіті.

Апробація результатів дисертації. Матеріали роботи щорічно доповідалися автором на звітних науково-технічних конференціях викладачів та співробітників Української академії друкарства з 1990 року (до 1994 р.- УПІ ім. Ів.Федорова), наукових семінарах кафедри поліграфічних машин УАД, Всесоюзній нараді з методів розрахунку поліграфічних машин-автоматів (м.Львів, 1991р.), науково-практичному семінарі-ярмарку "Совершенствование технологии и оборудования для разрезки стоп бумаги и обрезки книжных блоков" (м.Ромни, 1992р.), ІІ-й Міжнародній науково-практичній конференції “Квалілогія книги” (м.Львів, 1998р.).

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 14 наукових праць: 4 статті в наукових фахових збірниках та журналах (4 - одноосібно), 6 (5) тез доповідей на конференціях різних рівнів, зміст яких не розкритий в подальших статтях, отримано 2 українських та 2 іноземних патенти.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Повний обсяг дисертації 178 с., з них: ілюстрації 8 с., додатки-- 13 с., список використаних джерел - 9 с.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито стан наукової проблеми, обґрунтовано актуальність та доцільність роботи, сформульовано мету та завдання дослідження, показано наукову новизну роботи, визначено задачі, які необхідно вирішити.

У першому розділі проаналізовано існуючі способи обрізування книжково-журнальних блоків (КЖБ) та інструменти, які застосовуються для зрізування корінцевих фальців при НКС. Зроблено огляд наукових праць, досліджень та патентних джерел в галузі різання поліграфічних і інших матеріалів таких вітчизняних та зарубіжних вчених, як Б.М.Мордовін, В.З.Гінзбург, Л.А.Ніцкін, Д.Ф.Акат'єв, В.С.Грушевський, а С.С.Кисельов, Е.А.Альтшуль, О.М.Полюдов, П.П.Топольницький, Г.Г.Петріашвілі, В.Ц.Жидецький, С.Ф.Гавенко, Вейль, Діттріх, Тренкнер та Клінгельхеффер. Доведено, що існуючі технологічні способи обрізування КЖБ не є досконалими, обладнання малопродуктивне, метало- та енергоємне. Застосування безупинних способів обрізування дозволить підвищити продуктивність устаткування, вони є енергоощадливими і покращують умови праці.

Розкрито суть обрізування КЖБ дискретно-дотичним способом, який передбачає транспортування та затиск книжково-журнального блока 1 у вітках транспортеру 2. При подальшому переміщенні блока 1 з постійною лінійною швидкістю VБ відбувається обрізування його припуску плоским ножем 3 з одностороньо загостреним лезом під кутом aЗ . Ніж 3 приводиться в рух від механізму двохкривошипного шарнірного паралелограма і здійснює плоско-паралельний обертовий рух у площині обрізування з кутовою швидкістю w по радіусу R. Повне обрізування корінця блока 1 відбувається за декілька циклів руху ножа 3. При цьому у останнього періоди різання чергуються із періодами холостого ходу. Внаслідок такого різання окрім власне обрізування ніж 3 своєю тильною стороною загладжує мікронерівності країв обрізаних аркушів блоку. Цим досягається значно вища якість зрізу.

Обрізування дискретно-дотичним способом може здійснюватись або при зустрічному русі (ЗР), або при попутному русі (ПР) ножа відносно напрямку руху блока.

На основі проведеного аналізу та виходячи із умови забезпечення необхідної якості обрізування КЖБ та зменшення енергоємності процесу сформульовані основні завдання, які необхідно вирішити у роботі.

У другому розділі встановлено, що параметрами, які найбільше впливають на величини зусиль в процесі обрізування, слід вважати дійсні кути різання, швидкості різання та довжину шляху точки леза ножа в “тілі” блока. При здійсненні обрізування обраним способом кінематичні параметри процесу значно трансформуються. Метою аналітичних досліджень є вивчення кінематики і енергосилових параметрів процесу безупинного обрізування КЖБ та їх оптимізація. Процес безупинного обрізування запропонованим способом здійснюється при поступальному русі блока з лінійною швидкістю VБ та плоско-паралельному обертовому русі ножа по радіусу R з частотою n.

Переміщення точки леза ножа розкладаємо на осі координат:

SНН = RЧ[1 - cos(wtі)], SНТ = ±RЧsіn(wtі),(1)

де tі - поточний час; знак "+" відповідає випадку ЗР, "-" - випадку ПР.

Аналогічно робимо для точок блока:

SБН = VБЧtіЧsіnb ; SБТ = VБЧtіЧcosb .(2)

Аналіз параметрів процесу почнемо з визначення траєкторії взаємного руху точок блока і ножа в площині обрізування при ЗР та ПР. Застосування методу обернення руху дозволяє отримати положення, які утворюють слід точки леза ножа (СТЛ) на поверхні блоку в площині різання. СТЛ в площині обрізування є крива з сімейства циклоїд - трохоїда. Циклоїди для ПР та ЗР є ідентичним за розмірами і є дзеркальним відбиттям одна одної. Аналіз СТЛ показує, що різання відбувається при виконанні умов:

SБН > SНН та VБН > VНН.(3)

Для подальшого аналізу визначаємо межі здійснення різання за цикл руху ножа, тобто кути повороту кривошипів приводу ножа, які відповідають точкам виходу леза ножа із контакту з блоком je та їх зустрічі jm.

Для полегшення розрахунків вводимо допоміжну функцію

(4)

Ця функція відображає поточну величину смуги блока, що зрізується на протязі циклу. Для полегшення розрахунків вводимо поняття швидкісного критерію, який відображає співвідношення між основними параметрами взаємного руху:

(5)

Тоді момент виходу ножа з “тіла” блока визначається формулою

jв = arcsіn(Hv)(6)

Точку зустрічі jm леза ножа з не зрізаною частиною блока знаходимо шляхом вирішення рівняння відносно j в :

RЧ(HvЧj - HvЧjв + 1 - cosjв) = RЧ(1 - cosj)(7)

У загальному випадку таке трансцендентне рівняння вирішується за допомогою наближених методів. На основі результатів обчислень знаходимо кут повороту кривошипів, при якому відбувається різання jр = 2p - jз + jв

Робоча частину циклу руху ножа Tр=jр /2p. Після побудови графіку Tр = f(Hv) можна провести його апроксимацію за допомогою лінії тренда у вигляді поліноміальної функції шостої степені:

Tр = A6ЧHv6 + A5 ЧHv5 + A4ЧHv4 + A3ЧHv3 + A2 ЧHv2 + A1 Hv + A0 ,(8)

де A0 = 12,631; A1 = 742,72; A2 = - 2383,2; A3 = 4956,1;

A4 = - 4166,8; A5 = 346,7; A6 = 840,19.

Метод обернення руху дозволяє розрахувати сумарну поточну лінійну швидкість переміщення блока відносно умовно-нерухомого ножа, тобто миттєву швидкість різання:

.(9)

Зміна на протязі циклу руху ножа напрямку швидкості різання при дискретно-дотичному способі є причиною зміни величин кутів різання, які знаходяться у січній площині леза ножа, що утворена вектором швидкості різання, і є перпендикулярною до площини зрізу. Визначено відповідну залежність для миттєвого кута різання:

(10)

Довжину дуги різання Lр , яка є частиною СТЛ, визначаємо за допомогою метода частинно-лінійної апроксимації.

На основі приведених вище залежностей були проведені аналітичні дослідження кінематики процесу на комп'ютері. В результаті встановлено характер і особливості поточної зміни величин параметрів процесу різання на протязі циклу обертання точок леза ножа та визначено характер і ступінь впливу кожного з факторів (в попередньо обраних межах) на зміну параметру на протязі циклу.

Виявлено значний вплив напрямку взаємного руху блока і ножа під час обрізування на характер та величину параметрів процесу. ЗР порівняно з ПР характеризується більшими швидкостями різання (до 2-х разів) та меншими (у 2...2,5 рази) значеннями максимальних кутів різання (останні - при дотриманні умови “нереверсу” дотичної складової лінійної швидкості точок ножа). Проте при ПР значно менші величини дуг різання. Крім того, при ЗР вектор швидкості різання спрямований таким чином, що можливе погіршення умов транспортування блока під дією навіть незначних сил різання. Тому не можна однозначно рекомендувати тільки один з видів різання до проведення всебічних експериментальних досліджень.

Багато для аналізу дії сил, що виникають в процесі різання, на лезо ножа у вертикальному напрямку дає переріз його площиною, що перпендикулярна до леза. Умовно лезо ножа в перерізі в межах його “активної” частини (тобто тої, яка контактує з блоком) можна поділити на три зони:

І - нижня площина леза, яка контактує з торцями обрізаних аркушів блока;

ІІ - власне лезо, яке характеризується радіусом крайки;

ІІІ - верхня площина леза, яка контактує із зрізаним припуском блока.

В кожній з цих зон діють сили, які виникають при контакті між площинами ножа та матеріалом блока не тільки при розділенні останнього, але і при транспортуванні блока в різальній секції. Ці сили різні за характером та величиною: FОБ1 - сила обтиску леза матеріалом блока, яка діє на нижню поверхню леза в зоні І; зусилля різання FP в зоні ІІ; сила обтиску леза матеріалом блока FОБ2 , яка діє на верхню, скошену поверхню леза в зоні ІІІ та сили стиску FСТ, яка діє горизонтально.

Для таких матеріалів, як папір та картон, досить важкою задачею є аналітично визначити залежності між питомим опором матеріалу різанню та параметрами процесу. При розрахунку зусилля різання користуємось комплексним поправочним коефіцієнтом KP .

Зусилля різання FP можна визначити :

FP ” KPЧrЛ Ч (p/2 - aЗ)Ч La Ч sp ,(11)

де rЛ - радіус крайки леза ножа (для гострих ножів його приймають від 3 до 5 мкм); La - довжина “активної” частини леза; sp - напруження на крайці леза при різанні.

Аналітичні залежності для визначення величин сил FОБ1, FОБ2 та FСТ отримаємо після розгляду дії елементарних сил dFСТ та dFОБ на лезо ножа. Після математичних перетворень отримаємо вирази для зусилля стиску:

 ;(12)

- та зусилля обтиску, яке діє на верхню площину ножа:

,(13)

де E - модуль пружності першого роду; m - коефіцієнт Пуасона для паперу.

У третьому розділі складена програма експериментальних досліджень режимів процесу безупинного обрізування, які забезпечують якісну поверхню обрізування відповідно до вимог стандартів за умови забезпечення технологічно-необхідної продуктивності. Цією програмою передбачено: 1) оцінити вплив геометричних параметрів та конструкції приводу ножа на енергосилові параметри різання; 2) встановити вплив кінематичних параметрів на процес обрізування; 3) оцінити вплив технологічних чинників на зусилля різання; 4) дати оцінку точності і якості обрізування КЖБ за допомогою дискретно-дотичного способу і порівняти їх із існуючими способами; 5) оцінити стійкість ножів, використовуваних для обрізування КЖБ дискретно-дотичним способом.

У роботі описана конструкція та принцип роботи лабораторного пристрою на основі тракового транспортеру, який призначений для дослідження способу обрізування при різних технологічних режимах процесу та видах паперу. Максимальна швидкість транспортування блоків - до 1,3 м/с.

Під час експериментальних досліджень передбачались реєстрація та вимірювання наступних параметрів процесу безупинного обрізування КЖБ: зусилля опору транспортуванню блока у вітках тракового транспортера під час обрізування; миттєвої потужності, що споживається двигуном приводу ножа; трьох складових зусилля різання; частоти обертання вала двигуна приводу ножа; зусилля затиску КЖБ у вітках тракового транспортера. Також проводилась оцінка якості та точності площини зрізу візуальним та вимірним методами згідно вимог існуючих стандартів. При наявності різниці в допусках брались за основу більш жорсткі вимоги.

Для визначення стійкості ножа розроблено спеціальний стенд, контроль затуплення крайки ножа здійснювався оригінальним приладом.

Обрана методика проведення експериментів дозволила провести вірогідне оцінювання зусиль та контролювати зміни в кінематиці процесу при обрізуванні.

У четвертому розділі приведені результати експериментальних досліджень процесу безупинного обрізування дискретно-дотичним способом. В процесі досліджень обрізувались блоки, виготовлені з видів паперу, які суттєво відрізняються за механічними властивостями і розмірними показниками: друкарські №1 (m = 55 г/м2) та №2 (m = 60 г/м2), офсетні №1 (m = 85 г/м2) та №2 (m = 70 г/м2) та крейдований (m = 95 г/м2).

Параметри умовно поділені на чотири групи: геометричні (конструкції різального інструменту та його приводу); кінематичні; формат блока; властивості поліграфічного матеріалу.

До геометричних параметрів конструкції приводу ножа віднесено: кут встановлення b леза ножа відносно напрямку руху блока, радіус R руху його точок та висоту h розташування площини обрізування над лінією затиску транспортерами блока, кут загострення леза ножа. Кінематичними параметрами процесу різання є лінійна швидкість блока VБ, частота обертання n валу двигуна приводу ножа та напрямок руху ножа відносно блока. До технологічних параметрів способу обрізування віднесено ширину B та довжину L книжкових блоків.

Аналітичні розрахунки виявили значний вплив на величину дійсних кутів різання радіусу R обертання точок ножа. Навіть при оптимальних наборах всіх інших параметрів процесу при значеннях радіуса R, менших 1 мм, визначене зусилля співвідносне із виміряним при безупинному обрізуванні нерухомим плоским ножем. Це пояснюється збільшенням величини швидкісного параметру Hv , тобто обрізування перестає бути дискретним, має постійний характер.

На рис. подано деякі результати експериментальних досліджень впливу зміни радіусу R обертання точок ножа на зусилля транспортування PТР. Постійними параметрами були: характер взаємного руху - ПР; швидкість руху блока VБ = 0,75м/с; кут встановлення ножа b = 2°20'; кут загострення леза ножа aЗ = 19°; висота обрізування над траками h = 10,6 мм; товщина блоків B = 12,6 мм; відносна деформація стиску блока d = 0,1.

а) б)

Рис 1. Залежності зусилля транспортування PТР від радіусу R обертання точок ножа при: а) n = 1500 об/хв; б) n = 3000 об/хв.

Інтенсивне зменшення величини PТР (від 1450-1550 Н до 590-680 Н, тобто в 2,1-2,3 рази) простежується при зміні радіуса R від 1,35 мм до 4 мм. Подальше зростання величини R незначно впливає на зменшення зусилля PТР (в 1,2-1,3 рази).

На рис. 2 подано результати досліджень впливу зміни радіусу R обертання точок ножа на потужність NН двигуна приводу ножа при обрізуванні. Спостерігається нерівномірність зростання величини потужності NН із збільшенням радіуса R обертання кривошипів ножа.

Для вирішення проблеми якісного обрізування крайніх (відносно ножа) аркушів паперу були проведені дослідження різноманітних пристроїв.

Нахилений циліндричний металевий ролик не тільки надає додаткової жорсткості крайнім аркушам, але і створює в них додатковий напружено-здеформований стан. Проведені дослідження показали високу ефективність такого пристрою, що дозволяє рекомендувати його для практичного застосування при безупинних способах обрізування.

а) ПР б) ЗР

Рис. 2 Експериментальні залежності впливу зміни радіусу R обертання точок ножа на потужність різання NН

У 1990-93 рр. за участю автора виконано госпдоговірні роботи для ЛПТО “Печатный Двор” (м.С.-Петербург, Росiя). Зокрема, сконструйовано і виготовлено різальний модуль у складі секції зрізування корінцевих фальців блоків у поточній лінії "Kolbus" KM-640, який дозволяє проводити обрізування КЖБ товщиною до 50 мм. В приводі модуля застосовано два двохкривошипних чотириланники: один - для приведення в рух ножа; другий - для переведення першого через точки невизначенності руху. Проведені стендові іспити довели, що, при використанні на потокових лініях і дотриманні рекомендацій до вибору оптимальних режимів різання, дискретно-дотичний спосіб є конкурентноздатним.

Аналіз результатів досліджень дозволяє зробити висновки про високу відповідність між аналітичні та експериментальним дослідженнями. Запропоновано використовувати наступні параметри: 1) кут встановлення ножа - в межах від 3о до 6о; 2) радіус обертання точок ножа - в межах 3…5 мм; 3) висота розташування площини обрізування - до 20 мм, для “жорстких” видів паперу (офсетний, крейдований) можливе якісне обрізування і на висоті до 40 мм; 4) частота обертання кривошипів - від 3000 об/хв при ПР та 1500…2500 об/хв при ЗР.

При обрізуванні КЖБ стандартних розмірів довжина і товщина блока впливають на зусилля різання у меншому ступені, ніж при застосуванні традиційних способів. Відносна деформація при затиску КЖБ у засобах транспортування повинна бути, залежно від виду паперу, в межах 0,06…0,09. Більші значення цього показника спричиняють до появи на зовнішніх аркушах блока “слідів” від затискачів, менші - до зміщення КЖБ у транспортері. Найбільш важкими з точки зору дотримання вимог до якості є “м'які” види паперу (наприклад, друкарський №1).

Використанням оптимальних наборів параметрів досягається зменшення максимальних зусиль різання у 2…2,5 рази порівняно із традиційними способами. Споживана потужність приводу ножа при обрізуванні КЖБ не перевищує 400 Вт.

Попутне різання характеризується значно меншими зусиллями опору транспортуванню блоків та дещо гіршою якістю. Зустрічне різання дає високу якість зрізу, проте при збільшенні швидкості різання погіршуються умови транспортування блоку та значне зношування ножа. Вибір напрямку руху точок ножа відносно напрямку руху КЖБ залежить від технологічних вимог до поверхні зрізу та потужності пристроїв транспортування блоків. Більш перспективним вважається ПР.

ВИСНОВКИ

1. Існуючі способи обрізування КЖБ не є досконалими. Обладнання малопродуктивне, метало- та енергоємне. Застосування безупинних способів обрізування дозволяє підвищити продуктивність устаткування, вони є енергоощадливими і покращують умови праці, проте мають деякі вади. Тому науково-прикладним завданням роботи є необхідність розробки способу дискретно-дотичного обрізування книжково-журнальних блоків плоским ножем, який здійснює плоско-паралельний обертовий рух в площині зрізу.

2. Аналітичним шляхом встановлено можливість безупинного обрізування КЖБ ножем, якому надано плоско-паралельного обертового руху. Виявлено, що процес різання може бути як дискретним, так і постійним.

3. Проведено аналіз впливу таких параметрів на показники процесу обрізування: лінійної швидкості блока, радіусу та частоти обертання кривошипів ножа, кутів встановлення та загострення ножа. Для аналізу процесу введено поняття швидкісного критерію, рекомендована величина якого повинна бути в межах від 0,05 до 0,21.

4. При здійсненні обрізування виникають навантаження як в приводах ножа, так і засобів транспортування блоків. Проаналізовано явища, які відбуваються на крайці ножа, виявлено характерні зони дії сил на крайці ножа.

5. Всебічні експериментальні дослідження дозволили провести оцінювання зусиль, контролювати кінематичні та якісні показники процесу. Визначені оптимальні набори параметрів процесу: кут встановлення ножа - в межах від 3о до 6о; радіус обертання точок ножа - в межах 3…5 мм; частота обертання вважається достатньою - 3000 об./хв. при попутному різанні та 1500…2500 об./хв. при зустрічному різанні; відносна деформація при затиску книжкових блоків в засобах транспортування - в межах 0,05…0,08. Розроблені рекомендації щодо вибору напрямку руху ножа в залежності від технологічних вимог до поверхні зрізу та потужності пристроїв транспортування блоків.

6. Проблемою, властивою безупинним способам різання взагалі є те, що якість обрізування всього блока залежить від обрізування його крайніх аркушів. Розроблено декілька оригінальних пристроїв, які дозволяють вирішити її і суттєво збільшити продуктивність.

7. Виявлено, що ніж може якісно обрізувати до 18000 умовних блоків без перезагострення, що у 1,6-2 рази більше, ніж при традиційних способах.

8. Спроектовано та виготовлено дослідний взірець секції зрізування корінцевих фальців в машині НКС у складі лінії “Колбус” КМ-640.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

обрізування журнальний блок корінцевий

1.Коломієць А.Б. Аналітичні дослідження кінематики вібраційного різання // Поліграфія і видавнича справа, №34. - Львів, УАД, 1998 - с.121-128.

2.Коломієць А.Б. Експериментальні дослідження процесу різання книжкових блоків дискретно-дотичним способом // Поліграфія і видавнича справа, №34. - Львів, УАД, 1998 - с.128-133.

3.Коломієць А.Б. Вибір оптимальних параметрів пристроїв для здійснення дискретно-дотичного способу різання книжково-журнальної продукції // Квалілогія книги. Збірник наукових праць.- Львів, УАД, 1998 - с.100-101.

4.Коломієць А. Особливості кінематики процесу обрізування книжкових блоків дискретно-дотичним способом // Комп'ютерні технології друкарства. Збірник наук. пр. - Львів: “Фенікс” при УАД, 2001 - с.369-373.

5.Пат. 2102245 РФ. МКИ В 42 С 5/04. Способ подготовки корешка книжного блока к нанесению клея и устройство для его реализации / А.Н.Полюдов, А.Б.Коломиец, О.Б.Книш (Украина).- №96105084/02; Заявл. 18.03.96. Опубл. 20.01.98, Бюл.№2.- 5 с.

6.Пат. 177365 РП, МКИ B 42 C 5/00. Sposob obrobki grzbietow wkladow ksiazkowych./ Petriaszwili J.(РП), Borowski P. (РП), Poliudow A. (Україна), Kolomijec A. (Україна).- №311726; Заявл. 06.12.95; Опубл. 30.11.99; WUP 11/99.- 4 с.

7.Пат. 27567 Україна, МКВ В 26 D 1/00. Спосіб підготовки корінця книжкового блока до нанесення клею і пристрій для його реалізації./ О.М.Полюдов, А.Б.Коломієць, О.Б.Книш (Україна) - №96020542; Заявл.15.02.96. Опубл.15.09.2000, Бюл.№4.- 2 с.

8.Пат. (деклараційний) 40253А Україна. Спосіб різання стоп паперу і пристрій для його здійснення./ О.М.Полюдов, А.Б.Коломієць, Р.П.Топольницький (Україна) - №200116196; Заявл. 02.11.2000. Опубл. 16.07.2001. Бюл.№6. - 3 с.

9.Коломиец А.Б. Кинематика процесса резания стопы бумаги ножом с вращательным плоскопараллельным движением // Всесоюз. совещ. по методам расчёта полиграф. машин-автоматов. Тезисы докладов.- Львов: УПИ, 1991.- с.84.

10.Коломиец А.Б. Безвыстойная обработка книжных блоков плоско-параллельно вращающимся ножом // Науч.-практ. семинар-ярмарка "Совершенствование технологии и оборудования для разрезки стоп бумаги и обрезки книжных блоков".- Ромны, 1992.- с.6.

11.Коломієць А.Б. Експериментальні дослідження стійкості віброножа // Звітна наук.-техн.конф. УАД. Тези доповідей. Вип.2. - Львів: УАД, 1995 - с.16.

12.Коломієць А.Б. Один з шляхів якісного безвистійного обрізування крайніх аркушів книжкового блока // Звітна наук.-техн.конф. УАД. Тези доповідей. Вип.3. - Львів: УАД, 1997 - с.32.

13.Стахів Р.Б., Коломієць А.Б. Розроблення дослідного зразка машини безвистійного обрізування // Звітна наук.-техн.конф. УАД. Тези доповідей. Вип.3. - Львів: УАД, 1997 - с.33.

14.Коломієць А.Б. Методика розрахунку енергосилових параметрів при безвистійному різанні книжкових блоків // Звітна наук.-техн.конф. УАД. Тези доповідей. Вип.4. - Львів: УАД, 1999 - с.15.

АНОТАЦІЇ

Коломієць А.Б. Розробка технологічного процесу обрізування дискретно-дотичним способом книжково-журнальних блоків.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.01- машини і процеси поліграфічного виробництва.-Українська академія друкарства. Львів, 2002.

Дисертація присвячена проблемі покращення якості продукції, збільшенню продуктивності та зменшенню енергоємності на операціях безупинного обрізування з трьох боків книжково-журнальних блоків та зрізування корінцевих фальців при незшивному клейовому скріпленні, для чого запропоновано дискретно-дотичний спосіб обрізування плоским ножем. Аналітичним та експериментальним шляхом визначені оптимальні параметри приводу різального інструменту та відповідні технологічні параметри процесу, які дозволяють досягти високої якості обрізування, зменшення енергосилових витрат і покращення екологічних умов праці. Отримані результати дозволили розробити рекомендації для проектування секцій обрізування у складі сучасних потокових ліній безупинного типу.

Ключові слова: дискретно-дотичний спосіб, книжково-журнальний блок, привід ножа, безупинний, енергосилові параметри, оптимізація.

Коломиец А.Б. Разработка технологического процесса резания дискретно-касательным способом книжно-журнальных блоков.- Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.01 - машины и процессы полиграфического производства.- Украинская академия печати. Львов, 2002.

Диссертация посвящена проблеме улучшения качества продукции, повышения производительности и уменьшению єнергоёмкости на операциях безвыстойной трёхсторонней обрезки книжно-журнальных блоков и срезки корешковых фальцев при бесшвейном клеевом скреплении, для чего предложено применить дискретно-касательный способ резания плоским ножом. В результате этого достигается ровный и чистый обрез по всей плоскости книжно-журнального блока при меньших затратах энергии.

Аналитическим и экспериментальным путями определены оптимальные параметры привода режущего инструмента и соответствующие технологические параметры процесса, которые позволяют достичь высокого качества, уменьшения энергосиловых потерь и улучшить экологические условия труда. Полученные результаты позволили разработать рекомендации по проектированию резальных секций для современных поточных линий безвыстойного типа.

Экспериментальные исследования дискретно-касательного способа резания книжно-журнального блока позволили установить характер изменения и величину энергосиловых параметров как привода транспортеров, так и привода ножа, определить их количественную характеристику. Установлено оптимальное удельное усилие зажима книжных блоков, изготовленных из разных видов бумаг. Сравнительный анализ качества обреза листов блока, полученных при традиционных способах резания и при резании его дискретно-касательным способом показал более высокое качество последнего. Разработан метод проектирования оригинальной конструкции привода ножа.

Ключевые слова: дискретно-касательный способ, книжно-журнальный блок, привод ножа, безвыстойный, энергосиловые параметры, оптимизация.

Kolomiets A.B. Research of technological cutting process for book&magazine blocks by the help of discrete-tangent method.- Manuscript.

The thesis for obtaining a scientific degree of Candidate of Technical Sciences, specialization 05.05.01 - machines and processes of printing production. - Ukrainian Academy of Printing. Lviv, 2002.

Thesis is denoted to the problem of output quality perfecting, productivity increasement and energy consumption during operations of stopless book&magazine blocks' three-side trimming and book rootlet folders' cut-off during adhesive fixing, therefor discrete-tangent method of cutting by plate knife had been proposed. In analytical and experimental way there were determined optimal cutting tool drive's parameters, so as corresponding technological process ones, which gives an opportunity to access high quality of cutting, energy consumption decreasement and increasing for the ecological conditions of work. Achieved results allowes to work out recommendations for the cutting units design in the composition of stopless lines.

Keywords: discrete-tangent method, book&magazine block, knife's drive, stopless, energy-power parameters, optimization.

Размещено на Allbest.ru

...