Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Допустимые деформации цилиндров печатного аппарата и методы их расчета 7
1.1. Нагрузки в зоне печатного контакта 7
1.2. Допустимые деформации цилиндров печатной пары 10
1.3. Конструкция и методы расчета цилиндров печатной пары 13
1.3.1. Конструкция цилиндров печатной пары 13
1.3.2. Методы расчета деформаций стенок цилиндров 15
1.3.3. Методы расчета изгиба оси цилиндра 17
1.3.4. Метод конечных элементов 20
Выводы по главе 1 21
Глава 2. Методика определения деформаций методом конечных элементов (МКЭ) 23
2.1. Построение модели цилиндра 23
2.2. Задание закрепления модели цилиндра 26
2.2.1. Расположение опорных узлов 26
2.2.2. Разрешенные перемещения в закреплении 30
2.3. Задание нагружения 33
2.3.1. О возможности замены распределения нагрузки по площади на распределение по линии 33
2.3.2. Силы, действующие на цилиндры печатной пары 35
2.3.3. Приложение силы при различных углах поворота поперечного сечения цилиндра 40
2.4. Учет влияния контактных колец 42
2.5.3адание материала модели 44
2.6. Разбиение модели на конечные элементы 45
2.7. Проведение расчетов и анализ результатов 46
Выводы по главе 2 48
3.1 Исследования деформаций цилиндров из оргстекла 49
3.1.1 Опытные данные 49
3.1.2 Моделирование цилиндров 52
3.1.3 Сопоставление результатов физического и численного моделирования и аналитических расчетов 53
3.2 Исследования деформаций формного цилиндра машины малого формата 54
3.2.1 Методика проведения и результаты экспериментальных измерений 54
3.2.2. Цифровое моделирование и анализ результатов 57
Выводы по главе 3 59
Глава 4. Анализ влияния элементов конструкции на деформацию цилиндров печатной пары 60
4.1. Влияние цапф цилиндров на деформацию 60
4.1.1. Влияние длины и диаметра цапф на деформацию цилиндра 60
4.1.2. Влияние формы цапф на деформацию цилиндра 63
4.1.3. Выводы по влиянию геометрических параметров цапф 65
4.2. Влияние толщины стенок тела цилиндра на величину деформации 65
4.3. Влияние окон в торцевых стенках на деформацию тела цилиндра 68
4.4. Влияние ребер жесткости 70
4.4.1. Влияние кольцевых ребер жесткости на деформацию 70
4.4.2. Влияние продольных ребер жесткости на деформацию цилиндра... 75
4.5. Методика подбора параметров цилиндров печатного аппарата
методом конечных элементов 77
Выводы по главе 80
Заключение 81
- Методы расчета деформаций стенок цилиндров
- О возможности замены распределения нагрузки по площади на распределение по линии
- Методика проведения и результаты экспериментальных измерений
- Влияние толщины стенок тела цилиндра на величину деформации
Введение к работе
Актуальность темы
Одной из причин наиболее часто встречающегося дефекта печатного оттиска – неравномерности оптической плотности – являются деформации печатного, формного и офсетного цилиндров, вызываемые технологическим усилием печати.
Чтобы избежать этого дефекта на стадии проектирования печатной машины приходится оценивать возможные деформации будущих цилиндров и сравнивать их с допускаемыми величинами, а для этого необходимы как методики оценки допускаемых деформаций, так и методы вычисления деформаций проектируемых цилиндров.
Существующие методики определения допустимых деформаций основаны на технологически необходимом и критическом давлении печати, при этом диапазон давлений и, соответственно допустимых деформаций, излишне широк. Для улучшения качества продукции необходимо уточнить диапазон допустимых деформаций цилиндров.
В настоящее время расчеты деформаций цилиндров проводятся методами сопротивления материалов и теории упругости, которые дают хорошие результаты для сравнительно длинных цилиндров постоянного поперечного сечения, а в остальных случаях – только при наличии эмпирических поправочных коэффициентов. Следует отметить, что существуют конструкции цилиндров, расчёт которых – достаточно трудоемкий процесс.
Для таких расчетов эффективен метод конечных элементов, позволяющий рассчитывать самые разнообразные конструкции и оценивать влияние отдельных элементов конструкции на деформацию цилиндров. Однако для моделирования деформаций цилиндров этим методом необходимо решить ряд вопросов по приложению нагрузки, расстановке опорных закреплений и параметрам разбиения модели. Решение этих вопросов позволит рассчитывать цилиндры печатного аппарата практически любой конфигурации.
Таким образом, традиционные методы определения допустимых деформаций и их расчета не позволяют достаточно точно оценить параметры геометрии конструкции цилиндров печатного аппарата, поэтому разработка методики моделирования и расчета деформаций цилиндров печатного аппарата является актуальной.
Цели и задачи работы
Целью диссертации является анализ деформаций цилиндров печатного аппарата с использованием МКЭ и разработка рекомендаций по использованию этого метода в инженерной практике при проектировании печатной техники.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
уточнение методики определения допустимых деформаций цилиндров печатной пары;
разработка методики моделирования заделок и нагрузок, определения приемлемого разбиения модели на конечные элементы;
проведение натурных экспериментов для проверки адекватности модели;
разработка рекомендаций по геометрическим параметрам элементов конструкции цилиндров ПА.
Научная новизна
-
-
Уточнена методика определения диапазона допустимых деформаций декеля и цилиндров ПА.
-
Разработана методика моделирования деформаций цилиндров ПА методом конечных элементов.
-
Выявлены количественные и качественные зависимости деформаций цилиндров печатного аппарата от их конструктивных параметров.
-
Разработана методика подбора параметров цилиндров ПА.
Практическая ценность
Проведенные исследования позволяют:
установить допустимые деформации цилиндров печатной пары в зависимости от требований к равномерности оптической плотности оттиска;
оперативно и с высокой точностью определять деформации цилиндров самых разнообразных конструкций;
определить влияние отдельных элементов конструкции на деформацию цилиндров.
Разработанные методики и рекомендации ускоряют внедрение метода конечных элементов в конструкторскую практику и позволяют использовать его в учебном процессе на практических работах по оценке жесткости печатного аппарата.
Реализация результатов исследования
Разработанные рекомендации используются при обучении студентов в рамках дисциплины «Расчет и конструирование печатного оборудования».
Апробация работы была проведена на научных конференциях:
научно-техническая конференция студентов МГУП 2007 г.;
научно-техническая конференция молодых ученых МГУП 2008, 2009, 2010 г.
Материалы работы используются при выполнении дипломных работ на кафедре «Печатного и послепечатного оборудования».
Основные научные и практические результаты, выносимые на защиту:
-
Уточненная методика определения диапазона допустимых деформаций декеля и цилиндров печатной пары.
-
Методика моделирования деформаций цилиндров печатной пары.
-
Результаты сопоставления экспериментальных данных по исследованию деформаций с результатами моделирования МКЭ.
-
Рекомендации по конструированию цилиндров печатной пары.
Публикации. Результаты проведенных исследований отражены в печатных работах, в том числе в 2 статьях в ведущем отраслевом научном журнале "Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела".
Получено авторское свидетельство на полезную модель по теме диссертации.
Структура и объем работы
Методы расчета деформаций стенок цилиндров
Естественно, прогиб оси /] совпадает в этом случае с соответствующим выражением (8), полученным К.И. Финакиным.
Рассматривая методики расчета, следует отметить, что данные зависимости пригодны при проектировании не только офсетных машин, но и печатных машин других способов печати. Сущность метода конечных элементов (МКЭ) заключается в том, что область, занимаемая телом, разбивается на конечные элементы (треугольники для плоских задач и тетраэдры для объемных). Внутри каждого элемента задаются некоторые функции формы, позволяющие определить деформации и напряжения внутри элемента по перемещениям в узлах (в местах стыков конечных элементов) [5]. Решение задач по методу конечных элементов содержит следующие этапы: 1. Построение модели реального объекта. 2. Разбиение заданной модели на конечные элементы. Нумерация узлов и элементов. 3. Построение матриц жесткости конечных элементов. 4. Сведение нагрузок и воздействий, приложенных к конечным элементам, к узловым силам. 5. Формирование общей системы уравнений; учет условий закрепления. Решение системы уравнений. 6. Определение напряжений и (при необходимости) деформаций в конечных элементах. В большинстве программных продуктов, предназначенных для проектировщиков и инженеров-конструкторов, этапы со 2 по 6 выполняются в автоматическом режиме. В этих условиях для проектировщика печатных машин наиболее ответственным становится первый этап: если будут указаны неверные способы закрепления модели, приложения нагрузки, нерационально выбраны размеры конечного элемента, то результаты расчета не будут соответствовать процессам, происходящим на реальном объекте. Но чтобы адекватно закрепить модель и ее нагрузить, надо заранее предусмотреть места для крепления и места приложения нагрузки. Кроме того, надо выбрать рациональный способ крепления из нескольких способов, предлагаемых программным продуктом. Выводы по главе 1 1. Максимальная деформация цилиндров печатного аппарата зависит от диапазона допустимых деформаций декеля. Этот диапазон определяется требованиями к равномерности оптической плотности оттиска, которые являются более строгими, чем диапазон, вычисляемый по разнице между технологически необходимым и критическим давлением. Ориентировочно можно принять, что максимально допустимый перепад деформаций декеля — не более 20% от его номинальной деформации. 2. Максимально допустимая деформация цилиндров печатного аппарата может быть определена как составляющая в допустимом перепаде деформаций декеля. 3. Величина прогибов в допустимом диапазоне деформаций декеля зависит от точности изготовления цилиндров, от отклонений формы декеля и печатной формы по толщине. 4. Конструкции цилиндров печатных аппаратов отличаются разнообразием (окна, стенки, ребра жесткости, втулки, цапфы). 5. Расчетные выражения для прогибов на основе методов сопротивления материалов хорошо описывают изгиб оси сплошных цилиндров и цилиндров с постоянным поперечным сечением в тех случаях, когда длина существенно превышает диаметр цилиндра; методы расчета прогиба стенки с ребрами требуют введения экспериментальных поправочных коэффициентов. Такие элементы, как торцевые стенки с окнами, внутренние втулки, конические цапфы не получили адекватного расчетного обеспечения. 6. Метод конечных элементов потенциально способен учесть особенности конструкции цилиндров, но для его применения требуется выработать методику построения и подготовки модели. 7. Методики, используемые для расчетов деформаций цилиндров печатной пары универсальны. Следовательно, при использовании МКЭ, полученные зависимости влияния отдельных элементов конструкции будут справедливы для всех способов печати с ротационной печатной парой. Таким образом, задачей настоящей работы является: - разработка методики построения моделей; - проверка адекватности прогибов моделей, полученных по данной методике, прогибам реальных цилиндров; - разработка рекомендаций по выбору параметров отдельных элементов конструкции цилиндров.
Метод конечных элементов реализован в ряде программ, отечественных и зарубежных. Среди отечественных положительную репутацию завоевал программный комплекс «АРМ WinMachine» (производитель НТЦ АПМ), позволяющий проводить расчеты энергетических и кинематических параметров; прочности, жесткости, устойчивости и выносливости, надежности и износостойкости; динамических характеристик. Данная система учитывает требования государственных стандартов и правил, относящихся как к оформлению конструкторской документации, так и к расчетным алгоритмам. Именно эта система применялась в данной работе для проведения численных экспериментов на виртуальных моделях.
Выбранная система хорошо взаимодействует с существующими решениями САПР, и в качестве исходных эскизов можно использовать чертежи, разработанные в комплексах «Компас 3D» и «AutoCAD».
Параметры моделей, рассматриваемых в данной главе, едины и составляют: длина образующей тела цилиндра - 500 мм, диаметр тела цилиндра - 160 мм; длина цапф (кроме п. 2.2) — 50 мм, диаметр цапф — 40 мм. Изменение какого-либо параметра оговаривается отдельно. Нагружение моделей, кроме п. 2.3.1. - равномерно распределенное по длине тела цилиндра и составляет 5 Н/мм. В качестве материала используется Сталь 30, если это не оговорено особо.
Построение модели начинается с эскиза с первоначальным набором конструктивных элементов. Эскиз может быть расположен в трёх плоскостях (рис. 2.1), по умолчанию принимается, что эскиз расположен в плоскости XY, что не очень удобно, когда кроме сил нагружения действует собственный вес модели. Так как при расчётах с учетом собственного веса модели сила тяжести действует по оси Z, то рекомендуется располагать эскиз в плоскостях ZX или ZY.
О возможности замены распределения нагрузки по площади на распределение по линии
Результаты расчета отображаются в виде 3D модели, поделенной на изо- уровни, объединяющие группы элементов с одинаковым значением прогиба. По необходимости пользователь может установить количество изоуровней, масштаб отображения.
Для выполняемых расчетов достаточно оценки максимального прогиба по центру тела цилиндра. По результатам расчета так же можно оценить напряжения в теле модели, коэффициенты запаса по прочности и текучести. При необходимости оценки деформаций внутренней части модели рекомендуется проводить расчеты в модуле «Structure», в котором есть функция работы со слоями. Пример использования данной функции приведен в таблице 2.3, на рисунках иллюстрирующих деформацию поперечного сечения модели цилиндра при различных типах нагружения. 1. При построении модели цилиндра необходимо учитывать характер ребер: при продольных ребрах целесообразно начинать с построения эскиза его поперечного сечения и для образования объемной фигуры использовать метод выталкивания; при поперечных кольцевых ребрах целесообразно строить продольный профиль и использовать метод вращения. 2. Закрепление цилиндра при использовании шарикоподшипников целесообразно проводить по диаметру цапф, перпендикулярному действию силы. 3. При использовании двух- и четырехрядных подшипников модель следует закреплять по окружности или поверхности. 4. При моделировании нагрузку целесообразно прикладывать по образующей тела цилиндра в виде постоянной силы, распределенной по длине зоны контакта. 5. Величину элемента разбиения целесообразно выбирать в диапазоне 23% от суммарной длины цилиндра; 6. Влиянием контактных колец на прогиб тела цилиндра можно пренебречь; в случае необходимости нагрузка на контактные кольца прикладывается по образующей колец в виде распределенной нагрузки небольшой в сравнении с суммарным усилием печати (примерно 10% от усилия натиска). 7. При выполнении предоставленных рекомендаций отсутствуют искажения в результатах расчета. При расчете цилиндров целесообразно принять, как показано в предыдущей главе, определенные допущения в части заделок, приложения нагрузки, выбора числа разбиений. Поэтому, хотя МКЭ неоднократно показывал в принципе хорошее соответствие с результатами экспериментов, необходимо прежде, чем рекомендовать этот метод для расчета цилиндров печатных машин, проверить насколько его результаты соответствуют деформациям, измеренным на реальных цилиндрах. Для такой проверки использовался богатейший экспериментальный материал, содержащийся в диссертации К.И. Финакина. Другой источник экспериментальных данных - исследование деформаций цилиндра печатной машины, проведенное в лаборатории кафедры печатных машин МГУП. Достоинством проведенных К.И. Финакиным экспериментов является разнообразие конструктивных форм цилиндров (разное количество ребер, окна на боковых стенках, разная толщина стенок), а также оригинальная методика, позволившая измерять деформации цилиндров непосредственно в зоне контакта. В работе Финакина К.И. эксперименты проводились на установке, представленной на рис. 3.1. Нагрузка, прикладываемая к моделям на рабочей части, составляла 2 кг/см (2 Н/мм), что приблизительно соответствует максимально допустимым суммарным давлениям на плашку для реальных машин высокой 2 2 печати (80 кг/см , что соответствует 8 Н/мм ). Значения прогибов цилиндров Измерялись деформации 11 моделей цилиндров, выполненных из оргстекла с модулем упругости = 2,8-104МПа с сохранением основных пропорций реальных печатных цилиндров. Пример исполнения некоторых из них приведен на рис. 3.2. Общий список моделей цилиндров, исследованных Финакиным К.И.: 1. Пустотелый цилиндр. 2. Цилиндр с продольными ребрами жесткости, угол между которыми составляет 90. 3. Цилиндр с продольными ребрами жесткости, угол между которыми составляет 60. 4. Цилиндр с продольными и кольцевыми ребрами жесткости. 5. Цилиндры с продольными ребрами жесткости при угле между ними 90 и с внутренней втулкой. По данной конструкции было испытано три цилиндра с различной толщиной стенок (8; 5,5 и 3 мм). 6. Цилиндры с кольцевыми ребрами жесткости. Были испытаны цилиндры с двумя, четырьмя и шестью кольцевыми ребрами. 7. Сплошной цилиндр. Все модели цилиндров, отличающихся построением внутренних элементов, были исследованы с одинаковой толщиной стенки 8 мм (кроме указанных в пункте 5) и выполнены в двух вариантах - с окнами в торцевых стенках и без них. Результаты исследований К.И. Финакина приведены в приложении 1. Для последующего сопоставления результатов физического и цифрового моделирования были выбраны следующие модели, отражающие наиболее распространенные конструкции цилиндров ПА: 1. Сплошной цилиндр; 2. Цилиндр с продольными ребрами жесткости, угол между которыми составляет 90, и внутренней втулкой; 3. Цилиндр с продольными ребрами жесткости, угол между которыми составляет 90; 4. Цилиндр с двумя кольцевыми ребрами жесткости; 5. Пустотелый цилиндр.
Методика проведения и результаты экспериментальных измерений
На основании (2) был сделан вывод, что наибольшее влияние на качество печати оказывает суммарный прогиб контактирующих цилиндров, величина которого не должна выходить за пределы допустимого значения: где ркр, ртн - критическое и технологически необходимое давления.
Если, к примеру, подставить значения максимальной и минимальной деформации декеля для офсетного способа печати, то значение суммарного прогиба достигает значений до 0,1 мм. Однако в [20] отмечается, что zmax не может превышать малой доли шах , иначе качественная печать будет невозможна.
Максимальные прогибы оси цилиндра, получаемые интегрированием уравнения его упругой линии для вариантов постоянной и переменной нагрузки (по длине образующей), отличаются незначительно [17], что позволяет отказаться от учета переменного характера нагрузки и в дальнейших выкладках В рамках данной работы расчеты проводятся для равномерно распределенного давления, характерного для офсетного способа печати.
Из практики использования печатных машин известно, что как недостаточное, так и излишнее давление печати вызывают ухудшение качества оттиска [21, 22]. В нашей стране первые исследования по изучению давления в процессе печати принадлежат К.В. Тир [18]. Установленная Попрядухиным П.А. [11] экспериментальным путём зависимость перехода краски от давления (рис. 1.3) позволяет выделить технологически необходимое давление и критическое давление печати и их рекомендуют принимать в качестве границ диапазона допустимых давлений. Такой диапазон (B-D, рис. 1.3) представляется неоправданно широким. Например, для офсетной печати минимальное технологически необходимое давление составляет 1,0-1,5 НУмм , а критическое - 1,5-2,5 НУмм .
Следует отметить, что при изменении характеристик декеля и бумаги общий характер кривой остаётся неизменным, изменяется длина отдельных участков диаграммы [11].
Перейти от давления печати к деформации декеля позволяют зависимости, приводимые во многих работах, в частности в статьях Финакина К.И. [21, 22] (рис. 1.4.) для различных участков печатных форм высокой печати.Сходная зависимость имеет место не только для высокой, но и для офсетной печати, при этом следует отметить, что существует разница в поведении приработанных и неприработанных декелей [19, 20]. Зная зависимость деформаций декеля от давления, назначают допустимые деформации, позволяющие удержать давление в заданном диапазоне.
Расчеты для различных типов декелей (жесткий, среднежесткий, мягкий) [18] показывают, что диапазон допустимой деформации декеля, определенный по диапазону «технологически необходимое - критическое давление», а, следовательно, и суммарный прогиб и отклонения в геометрии элементов, контактирующих в зоне печатного контакта, лежит в пределах 0,1-0,2 мм, что превышает деформации декеля, принятые в современных офсетных машинах.
Более строгим показателем, на который ориентируются печатники в процессе контроля качества, является оптическая плотность, зависящая от давления в зоне печатного контакта, а, следовательно, и от деформаций декеля и цилиндров. Чтобы оценить допустимые деформации декеля, влияющие на опти
Если в качестве допустимой неравномерности принять перепад оптической плотности, неразличимый глазом (для специалиста — художника, печатника — 0,05, для обычного потребителя печатной продукции — 0,1), можно получить допустимый перепад давления (для офсетной печати приблизительно 10% от номинального) и, как следствие, диапазон деформации декеля (соответственно - 0,02 мм).
При конструировании печатных машин следует обращать внимание на то, что допустимые деформации одного цилиндра приблизительно вдвое (если цилиндры приблизительно одинаковы по конструкции) меньше допустимого диапазона деформации декеля. Например, деформации офсетных цилиндров не должны превышать 0,01-0,02 мм. Следует отметить, что в данный диапазон входят и погрешности изготовления цилиндров и их опор, составляющие по сведениям разных фирм от 5 до 10 мкм, и прогибы цилиндров, что позволяет сделать вывод о достаточно жестких рамках допустимых деформаций.
В суммарной деформации цилиндров печатной пары выделяют следующие типы деформаций: изгиб оси, симметричное сплющивание сечения, прогиб оболочки в зоне контакта, прогиб шеек [21, 22]. Соотношение составляющих деформации зависит от конструкции цилиндра - от соотношения диаметра и длины цилиндра, размеров его цапф и других особенностей, поэтому целесообразно рассмотреть типичные конструкции цилиндров печатного аппарата с точки зрения их жесткости.
В конструкции цилиндров печатной пары можно выделить следующие основные элементы: оболочка цилиндра, продольные и кольцевые (диафрагмы) ребра жесткости, внутренняя втулка, вал цилиндра (рис. 1.6-1.8). Каждый из этих элементов оказывает влияние на суммарную деформацию цилиндра в процессе печатания.
Цилиндры обычно изготавливают из высокопрочного серого чугуна и стали, а так же существуют конструкции, изготовленные из алюминия. Для облегчения конструкции цилиндры делают пустотелыми цельнолитыми (рис. 1.6) или со сварными торцевыми частями (рис. 1.7) и запрессованной стальной осью (рис. 1.8).
Зачастую конструкция цилиндров печатной пары обусловлена способом печати, так для флексографских машин печатный цилиндр обладает большим диаметром и малой шириной (рис. 1.9) в отличие от цилиндров глубокой печати, где длина значительно больше диаметра (рис. 1.10). Для таких цилиндров может быть недостаточно традиционных способов повышения жесткости, поэтому используют схемы гидравлической компенсации прогиба [32] (рис. 1.11).
Влияние толщины стенок тела цилиндра на величину деформации
При построении модели цилиндра необходимо учитывать характер ребер: при продольных ребрах целесообразно начинать с построения эскиза его поперечного сечения и для образования объемной фигуры использовать метод выталкивания; при поперечных кольцевых ребрах целесообразно строить продольный профиль и использовать метод вращения. 2. Закрепление цилиндра при использовании шарикоподшипников целесообразно проводить по диаметру цапф, перпендикулярному действию силы. 3. При использовании двух- и четырехрядных подшипников модель следует закреплять по окружности или поверхности. 4. При моделировании нагрузку целесообразно прикладывать по образующей тела цилиндра в виде постоянной силы, распределенной по длине зоны контакта. 5. Величину элемента разбиения целесообразно выбирать в диапазоне 23% от суммарной длины цилиндра; 6. Влиянием контактных колец на прогиб тела цилиндра можно пренебречь; в случае необходимости нагрузка на контактные кольца прикладывается по образующей колец в виде распределенной нагрузки небольшой в сравнении с суммарным усилием печати (примерно 10% от усилия натиска). 7. При выполнении предоставленных рекомендаций отсутствуют искажения в результатах расчета.
При расчете цилиндров целесообразно принять, как показано в предыдущей главе, определенные допущения в части заделок, приложения нагрузки, выбора числа разбиений. Поэтому, хотя МКЭ неоднократно показывал в принципе хорошее соответствие с результатами экспериментов, необходимо прежде, чем рекомендовать этот метод для расчета цилиндров печатных машин, проверить насколько его результаты соответствуют деформациям, измеренным на реальных цилиндрах.
Для такой проверки использовался богатейший экспериментальный материал, содержащийся в диссертации К.И. Финакина. Другой источник экспериментальных данных - исследование деформаций цилиндра печатной машины, проведенное в лаборатории кафедры печатных машин МГУП. Достоинством проведенных К.И. Финакиным экспериментов является разнообразие конструктивных форм цилиндров (разное количество ребер, окна на боковых стенках, разная толщина стенок), а также оригинальная методика, позволившая измерять деформации цилиндров непосредственно в зоне контакта. В работе Финакина К.И. эксперименты проводились на установке, представленной на рис. 3.1. Нагрузка, прикладываемая к моделям на рабочей части, составляла 2 кг/см (2 Н/мм), что приблизительно соответствует максимально допустимым суммарным давлениям на плашку для реальных машин высокой 2 2 печати (80 кг/см , что соответствует 8 Н/мм ). Значения прогибов цилиндров Измерялись деформации 11 моделей цилиндров, выполненных из оргстекла с модулем упругости = 2,8-104МПа с сохранением основных пропорций реальных печатных цилиндров. Пример исполнения некоторых из них приведен на рис. 3.2. Общий список моделей цилиндров, исследованных Финакиным К.И.: 1. Пустотелый цилиндр. 2. Цилиндр с продольными ребрами жесткости, угол между которыми составляет 90. 3. Цилиндр с продольными ребрами жесткости, угол между которыми составляет 60. 4. Цилиндр с продольными и кольцевыми ребрами жесткости. 5. Цилиндры с продольными ребрами жесткости при угле между ними 90 и с внутренней втулкой. По данной конструкции было испытано три цилиндра с различной толщиной стенок (8; 5,5 и 3 мм). 6. Цилиндры с кольцевыми ребрами жесткости. Были испытаны цилиндры с двумя, четырьмя и шестью кольцевыми ребрами. 7. Сплошной цилиндр. Все модели цилиндров, отличающихся построением внутренних элементов, были исследованы с одинаковой толщиной стенки 8 мм (кроме указанных в пункте 5) и выполнены в двух вариантах - с окнами в торцевых стенках и без них. Результаты исследований К.И. Финакина приведены в приложении 1. Для последующего сопоставления результатов физического и цифрового моделирования были выбраны следующие модели, отражающие наиболее распространенные конструкции цилиндров ПА: 1. Сплошной цилиндр; 2. Цилиндр с продольными ребрами жесткости, угол между которыми составляет 90, и внутренней втулкой; 3. Цилиндр с продольными ребрами жесткости, угол между которыми составляет 90; 4. Цилиндр с двумя кольцевыми ребрами жесткости; 5. Пустотелый цилиндр. В процессе моделирования приняты следующие допущения: - усилие натиска реализовывается нагружением модели равномерно распределенной (по длине образующей цилиндра) нагрузки интенсивностью q=2 Н/мм; - для моделей с продольными ребрами жесткости нагрузка прикладывается не только по ребрам, но и между ними, таким образом, определяется минимальный и максимальный прогиб тела цилиндра; - модели закрепляются по торцу цапф; - модуль упругости материала модели принимается таким же, как у оргстекла, использовавшегося в экспериментах К.И. Финакина; - расчёты проводятся с учётом собственного веса моделей; - максимальная длина стороны элемента при разбиении модели принимается равной 6 мм, таким образом, число элементов разбиения составляет 70 ООО. Таким образом создается подобие условий эксперимента К.И. Финакина. В процессе работы установлено, что, несмотря на малые размеры моделей (диаметр =82 мм, длина тела цилиндра 1=220 мм), собственный вес оказывает заметное влияние на деформацию цилиндров. Так для модели сплошного цилиндра массой 9,36 кг разница результатов расчета модели без учета собственного веса и с его действием составляет 2,7 мкм (15,3 и 18 мкм соответственно).
Похожие диссертации на Оценка влияния элементов конструкции на деформации цилиндров печатной пары
-
