Введение к работе
Актуальность темы. Одной из главных задач полиграфической промышленности, является повышение производительности оборудования. Скорость же работы оборудования тесным образом связана со скоростью прохождения бумаги в транспортных системах. Анализ работ последних лет показывает, что рост скоростей работы машин, практически прекратился, в силу того, что материал, с которым работают машины, бумага обладает малой естественной жесткостью. Так называемый "скоростной барьер", возникающий из-за низких порогов устойчивости бумажных листов при быстрых динамических нагружениях, является основным препятствием для дальнейшего развития полиграфических машин. Такая ситуация привлекла внимание исследователей к вопросам устойчивости бумаги как при статических так и при динамических нагружениях. Это работы Д.М.Фляте, В.И.Комарова, В.Н. Румянцева, В.П. Митрофанова, ИЛИ. Герценштейна, В.А. Вардаиянца, Ю.В. Пономарева и др., которые характеризуются широким размахом подходов, от эмпирических до фундаментальных.
Однако, исследования в данном направлении в основном протекают в двух руслах. Исследования в области изготовления бумаг, сводятся к выявлению влияния различных факторов на так называемую "плоскую жесткость" листа, остающуюся постоянной после изготовления бумаги. Исследования же в области устойчивости бумаги, базируясь на предположении о постоянстве плоской жесткости, и предлагая широкий спектр моделей предстаатения листа, от гибкой нити, до полосы единичной ширины, выявляют критерии потери устойчивости бумаги при быстрых и ударных нагружениях. Хотя представление листа с помощью таких моделей, на наш взгляд, дает лишь частичную картину поведения листа, и не может дать точных зависимостей при различных нагружениях. Такое раздельное рассмотрение проблем, связанных с бумагой, приводит к необходимости фундаментального исследования всего комплекса вопросов, связанных с ней, начиная от механических ее характеристик и заканчивая устойчивостью всего листа (как целого объекта) при различных законах движения в транспортных системах полиграфических машин.
Одним из путей такого исследования может быть следующий:
-
Отказ от транспортировки листов в "плоской" форме, так как придание листу иной формы, например цилиндрической панели, ведет к появлению "привнесенной объемной жесткости", которая на порядок выше обычной "плоской" жесткости. Увеличение таким способом продольной жесткости листов при их транспортировке поднимает порог критических нагружений, после которых лист теряет устойчивость, то есть позволяет повысить величину динамических нагружений и тем самым увеличить скорость работы полиграфических машин.
-
Дляйзучения вопросов устойчивости листа, имеющего форму отличную от плоской, при различных нагружениях применитьмодель оболо-
чечной структуры, которая позволит при необходимости определять не только перемещения или деформации отдельных точек листа, но и условия при которых происходит потеря его устойчивости.
Цель работы. Разработка теоретических основ устойчивости бумажного листа, для изучения закономерностей его поведения в транспортных системах машин.
Для этого были:
исследованы и систематазированы^уществующие методы по определению упругих характеристик бумаги;
предложены новые методы но их определению;
—исследована жесткость различных объемных форм листа и выявлены формы, отвечающие условиям движения листа в транспортных системах;
— получены уравнения движения листа, учитывающие инерционные
нагрузки;
— исследована устойчивость различных е}юрм листа в движении.
Разработка теории ставит конечной целью проектирование высокоскоростных полиграфических машин с учетом механических характеристик бумаги, объемной жесткости и критериев устойчивости бумаги при динамических нагруженнях.
Наустжг новизна. В работе рассматриваются ранее не применявшиеся методы по определению универсальных характеристик бумаги, таких как Е, G,/*.
Впервые предлагаются методы управления жесткостью листа.
Впервые предлагается использовать "объемную привнесенную жесткость" дія увеличения скорости работы полиграфических машин.
Рассматривается ранее не исследованный случай движения цилиндрических панелей, находящихся под действием сил собственного веса и движущихся с ускорением, задаваемым аналитически. Рассмотрена задача с тремя свободными границами и защемлением, а также задача со свободными границами.
На основе полученных результатов были разработаны оценки устойчивости бумажного листа при динамических нагружениях, получены аналитические зависимости.
Численная реализация полученных результатов позволила вскрыть механизм потери устойчивости бумажного листа и наглядно проследить за характером перемещений серединной поверхности в начальной стадии потери устойчивости.
Научная новизна работы в целом заключается в том, что предложено новое направление, как в теоретических, так и в практических работах по созданию нового поколения транспортных систем полиграфических машин.
Практическая ценности Предлагаемая работа является основой для проектирования транспортных систем полиграфических машин на принципиально новой основе, так как объект перемещения — лист бумаги, может иметь форму, отличную от традиционной плоской. В работе даны
практические рекомендации и часть из всего многообразия устройств и способов по приданию листу нужной формы.
Теоретические разработки по приданию и сохранению устойчивых неплоских форм листа позволяют вести прикладные работы в этой области, открывают широкое поле для изобретательской деятельности.
Выводы и практические расчеты работы нашли свое отражение в исполнении рабочих экспериментальных напорных щелевых и вихревых транспортирующих поверхностей, одна из которых устанавливалась на печатную машинку ПС-6 и использовалась в роли самонаклада.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях. Ряд результатов обсуждался на семинарах в МГУ на кафедре "Композитные материалы" и кафедре "Теоретической и прикладной механики" МПИ. Все материалы работы опубликованы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографии и приложения. Материал изложен на 161 странице текста и содержит 290 формул, 75 рисунков и 22 таблицы. Библиография включает в себя 95 наименований. Общий объем работы без приложения составляет 155 страниц
