Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Вопросы окружного и осевого раската вязкой краски давно две вызывают интерес исследователей как в нашей стране так и за рубеном; достаточно вспомнить труды И.Г. Морозова. Г.А. Алексеева, Ю.И. Хведчииа, Н.К. Измайлова. Р. Рудера, Б. Вирца, Г. Реха и др. Однако большинство из них основное внимание уделяло анализу движения красочных потоков в продольной плоскости красочного аппарата, пренебрегая поперечним переносом краски растирочными цилинл.рчміїї В результате, задача устранания неравномерности красочного слоя в особом направлении сохраняется и сегодня. При работе с отдельными печатными изображениями указанный фактор становится основным препятствием в получении качественной печатной продукции.
Накопленный опыт научных исследований показал, что дальнейшее продвижение в этой, области невозмонно без исследования процесса формирования красочного рельефа на форме пед воздействием осевого раската краски и характера печатного изображения .
ЦЕЛЬ РАБОТУ. Настоящая работа посвящена изучению зависимости неравномерности красочного слоя от топологии Форнн и параметров системы осевого раската. Разработка теоретического вопроса преследует своей конечной целью получение научно-обоснованны* рекомендаций по выбору параметров системы осевого раската для обеспечения стабильности наката краски.
Получена аналитическая 'зависимос.ть толщины красочного слоя печатного элемента от условий подачи краски,, конфигурации печатного изобранения, параметров схемы красочного аппарата и системы осевого раската.'
Вскрыт механизм возникновения явления "позонного накапливания", краски. Определен дид "наихудшей" формы, при которой имеет место максимальная из, возможных неравномерность наката краски в осевом направлении.'
Предложена методика сравнительной оценки раскатной способности красочных аппаратов в осевом направлении.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Даны рекомендации по выбору параметров системы осевого раската с учетом влияния характера печатного изобрааения. Разработана математическая модель красочного аппарата, позволяющая расчитывать рельеф красочного слоя нп печатной форме в зависимости от схемы построения красочного аппарата, характера рисунка формы и параметров
- 5 -практическая значимость работы, определена цель исследования, приведены положения, выносимые на защиту.
В ПЕРВОЙ ГЛАЗЕ работи представлен аналитический обоор литературы, посвященной исследованию средств, применяемых в красочном аппарате для устранения неравномерности накат?, в осевом направлении.
В современных машинах высокой и офсетной печати выравнивание красочного слоя вдоль зоны печатного контакта осуществляется системами осевого раската и местной регулировки, которые рчполнмйт панйнтпчтелыше залами. Оснчииая ропь о<:рв«го раската состоит в том, чтобы снивелировать неравномерности красочного слоя в пределах зоны регулирования в то время как устройства местной регулировки призваны устрбнять неравномерности красочного рельефа на участках, превосходящих аирину вага зон настройки. Вместе с тем осеьой раскат и зональная настройка являются взаимосвязанными системами. Отсутствие рекомендаций по учету их взаимного влияния ставит качество печати в зависимость от опыта печатника и кэ позволяет получит*, полный эффект от автоматизации процесса предварительной настройки.
. Не существует на сегодняшний день и единого мнения в подходе к расчету системы осевого раската. Столкнувшись с проблемой неопределенного многеслва печатных изображение исследователи, как правило, при выборе параметров осезого хода оставляют открытым вопрос влияния топологии'Форкы. Но основные сложности при печати как раз и возникают б работе : отдельными рисунками печатных форм.
Для решения перечисленных проблем в работе поставлена следующие задачи:
синтез математической модели красочного'аппарата для расчета красочного рельефа по всей поверхности печатной формы с учетом осевого раската краски:
получение аналитической зависимости толщины красочного слоя от переменных параметров системы красочный аппарат-печатная форма; '
анализ влияния топологии формы на неравномерность наката краски з осевом направлении;
расчет параметров системы осевого ркаската;
учет осевого раската краски в алгоритме предварительной настройки красочного аппарата.
ВТОРАЯ ГЛАВА работы посвящена вопросам синтеза математической модели красочного аппарата и аналитической зависимости для толщины красочного слоя, на базе которых-проводилось исс-
' / /
.-6-
ледование влияния топологии формы на неравномерность наката краски в осевом направлении.
Для получеяия информации о распределении красочного слоя, в плоскости формы синтезирована математическая модель работы'' красочного аппарата. В основа ее половен подход Г. Реха. Вся краскопередагащая поверхность красочного аппарата разделяется на дискретные ячейки. В пределах ячейки красочный "слой считается равномерно распределенным. Расчет красочного рельефа базируется на уравнениях Словения и половинного деления красочных толщин в ячейках, располояенннх в зонах контакта валиков. Однако подобный расчет нельзя непосредственно провести для зон контакта валиков с растирочными цилиндрами из-за смещения их ячеек в осевом направлении. Неопределенность границ взаимодействия дискретных ячеек в зонах контакта с растирами является одной из отличительных особенностей двухмерной математической модели.
Для определения границ взаимодействия ячеек предлояены два.варианта. В первом случае функция осевого перемещения растира аппроксимируется к ступенчатому виду таким образом, что осевоо смещение растира за каидый ваг пересчета красочных слоев выражается целым числом ячеек. Во втором варианте кав-дая ячейка раскатного (накатного)валика взаимодействует сразу с двумя ячейками растирочного цилиндра, которые в различном соотношении своих площадей образуют как бы "новую" ячейку в прежних границах контакта.
Другая особенность двухмерной модели связана с вопросом о граничных условиях для крайних зон формы. Для его решения' применен традиционный прием, который предполагает введение периодичности процесса: конкретная форма представляется как периодический Фрагмент бесконечной формы. При таком подходе форма мовет рассматриваться как бы замкнутой самой на себя, так как вся информация о распеделении красочного слоя под воздействием исследуемых факторов возмущения сохраняется в пределах каядого периодического фрагмента.
Анализ результатов моделирования позволил установить в общем виде связь мевду отдельными факторами формирования кра-. сочного рельефа.
При изучении неравномерности наката краски в продольной плоскости аппарата (одномерная задача) Онло получено траление, которое отражает зависимость толщины красочного слой от условий подачи краски и конфигурации печатного изображения. Влияние на рельэд красочного слоя параметров красочного аппарате ОЛРІДШІТОІ Б ираВІІбНИЙ ШффИЦИіНШ» ІШННЯ, Основ-
- 7 _ .
ное отличие при исследовании красочного рельефа- s пэчерзчьо;: .
направлении связано с необходимостью учета осевого раската
краски (двухмерная задача). Возможно,предпялокить, что обций
вид вирааения двухмерно;} задачи аналогичен зависимости одно
мерной задачи. Введение осевого раската долано отразиться
лишь на коэффициентах влияния. , В этой случае справедлива за
пись:
n(4j) _ красочный слой воспринятый печатной*ил;.-невоспринятий пробельной) ячейкой Формі;
HaisH) - толщина красочного слоя в ячейке диктора
M*N
- количество ячеек формы с-числом, элементов, разбиения М в окрукком и К в осевом мал-
(/ ЛИ, >\ равлениях: . „
ІлДіЛ,, ГТг, flj - коэффициент влияния ячейки дуктора { I Л J
на ячейку формы СґП.П 1; ,, КгрГы,' ГП,п) - коэффициент влияния ячейки формы ' Ц .j 3 па
^ ячейку формы t ІТ1.Л ];
5. - суммирование ведется только по пробельным
ячейкам. '
Для проверки выдвинутой, гипотезы необходимо определить коэффициенты влияния. В соответствии с (І) величины коэффициентов влияния формы (дуктора) численно равны толщинам кусочного слоя на оттиске от раската единичного красочного слоя. невоспринятого пробельной ячейкой формы (от,раската единичного красочного слоя в ячейке дуктора). Для расчета толпин красочного слоя применялась математическая модель красочного оп-парата. Результаты вычислений коэффициентов влияния фэраа (дуктора) от каздой пробельной.'ячейки1 формы (ячейки дцкгооа) выводились в виде матрицы коэффициенюз И х N (Н.Н -число ячеек формы соответственно в1 окруаноы и осевой направлениях). Анализ матриц коэффициентов влияния показал, что коэффициенты влияния отражают раскатную способность красочного аппарата с учетом осевого, раската, а запись виракения (1) мозет быть
сведена к следующему види;
Сопоставление результатов расчета толщин1 'красочного елвя
/ /
- в -
по математической модели и по найденному алгоритму при различных вариантах формирования красочного рельефа на дукторном цилиндре и различных сюаетах печатных форм показало их полное совпадение.
Из анализа выраяения (2) следует, что неравномерность наката краски в осевом направлении, вызванная-характером печатного изобраяения, монет быть обусловлена двумя различными механизмами сбора краски в отдельной печатной ячейке.
В "одном случае рост толщины краски в ячейке вызван определенной комбинацией располояе'ния пробельных элементов на форме. Это явление известно из одномерной задачи как "эффект сведенного шаблонирования". Максимальные красочные перепады в осевом направлении при этом соизмеримы с наибольшими перепадами рельефа в направлении печати, .
В другом варианте увеличение толщины красочного слоя печатной ячейки связано с наличием продольных пробельных полос на форме. Явление, характеризующее взаимодействие красочных потоков в этом случае, получило в работе название "позонного накапливания", и объясняется оно следующим образом. Значительная часть невоспринятого пробельной ячейкой красочного слоя.перераспеделяется красочным аппаратом только в напрсікпе-нии печати., В связи с этим, при наличии печатной ячейки в' продольной пробельной полосе, одна часть красочного слоя, "отраяенного" пробельными элементами в продольном направлении, идет на увеличение краски в печатной ячейке, а другая, не имея выхода через пробельные элементы, начинает накапливаться в красочном аппарате. Чем больше возрастает величина накапливаемого красочного слоя, тем болые его поступает к пробельным элементам и вновь перераспределяется, тем выше становится толщина красочного слоя в печатной ячейке.
По сравнению с "эффектом сведенного шаблонирования", при описанном явлении возникают значительно более высокие перепады красочных толщин, и. для сведения их к пределам красочной разности в продольной плоскости аппарата, необходимо устранить механизм, приводящий к "позонному накапливанию".
Наибольшая неравномерность наката в поперечном направлении, обусловленная этим явлением, возникает при особой конфигурации печатного изобраяения, которая по аналогии с одномерной задачей получила название "наищвей" Формы. Внешний вид "наихудшей" формы не зависит от схеми построения аппарата и представляет собой периодический фрагмент бесконечной формы, разделенный в осевой направлении на равные пробельную' и печатные зоны, На границі раздела юн в пробельной поле раепо-
.,-9--ложен отдельный печатний элемент.
В ТРЕТЬЕЙ Г/ШВЕ работы оценивается-зависимость неравномерности наката краски на "наихудшую" форму от амплитуды, периода и начальной фазы осевого перемещении растира, а такие количества и положения растиров в красочном аппарате.
При выбранном шаге "наихудшей" формы на базе синтезированной математической модели расчитывались характеристики зависимости,' величины*наибольшего* красочного перепада от амплитуды, периода и начального момента раската. Величина красочного пчрапада определялась выраякниам:
ДН -Нср.пр; " Нср.печ. ' (3)
ГДЄ Г г ,
Htp.np, Нср.печ. - средняя толщина красочного слоя печатной ячейки соответственно в пробельное! и пз-чатном поле "наихудшей" формы.
Как показал анализ амплитудной характеристики красочного аппарата (с одним растиром), с ростом амплитуды осевого движения растирочного цилиндра величина діі. вначале резко падает, а затем выходит на установившийся уровень. Лальяейиее увеличение амплитуды уяе не .имеет практического значений. Амплитуду, начиная с которой перепад толщин красочного слоя пе-" рестает уменьшаться, опеделили как "амплитуду выхода на уста-. новивиийся уровень". Ее величина пропорциональна вагу "наихудшей" формы. .
При наличии системы местной регулировки шаг "каихудсей" формы совпадает с шагом винтсв местной регулировки, и б.іличи-v на амплитуды оказывается связанной с шириной этого иага . Ввиду того, что интервал установки винтов постоянен необходимость в регулировке величины амплитуды отпадает..
Отметим, однако, что даже при трех растирах разность толщин- красочного . слоя сохраняется. И только в том случае, когда накатной валик получает дополнительно осевое перемещение, неравномерность наката краски на "наихудшую" форму полностью устраняется. і
При расхождении времени оборота печатного цилиндра с периодом осевого раската возмонно некоторое различие в распределении красочного слоя от оттиска к оттиску. Для исключения влияния этого фактора на зависимость неравномерности красочного слоя от, периода раската,* определялась средняя величина красочного перепада от нескольких следующих друг за другсы оттисков.'
Выбор значения периода оказывает влияние на вели«кну "амплитуды выхода на установивиийся уровень"! Если при варь-
/
/
ти. Причем, с ростом вага продольных полос, величина красочного перепада возрастает.
Соответствие с качественной сторонн экспериментальной и расчетной амплитудных характеристик показало, что разработанная математическая модель красочного аппарата- ограьгет реальный процесс наката краски на форму и монет применяться для практических расчетов.
Сравнении экспериментальных амплитудных характеристик различных по схеме построения красочных аппаратов с различи;;* числом и положением растиров. подтвердило правомерность предложенной методики сравнительной оценки раскатной способности красочных аппаратов в осевом направлении.
ПЯТАЯ ГЛАВА работы посвящена разработка алгоритма пред
варительной настройки красочного аппарата с учетом осевого
раската краски и топологии форыы. >
Проведенные теоретические и экспериментальный исследова
ния показали, что в пределах зоны настройки вырзвниианио кра
сочного слоя осуществляется системой осевого раската. Задача
предварительной настройки сводится к определению профиля тол
щины красочного слоя на дуктсре, при которой выполняете* ус
ловие: "
МО^Ног (4)
Hep(l) - средняя толщина красочного слоя 1-ой зона настройки;
Нот - заданная толщина красочного слоя ка оттиске.
Для Hcp(i)
справедливо соотношение: *
^0--sTs ('
где М Ml ,
5.ZH(f^/n) - сумма -красочных толпин печатник ячеек
і-ой зоны настройки; Ао - площадь печатной ячейки; Si. - относительная плоцадь печатных ячеек 1-ой
зоны настройки; S - площадь зоны настройки. Исходя из ранее установленной зависимости (2j, получено выранение для определения суммарной толцины красочного слои і-ой зони настройки:
ЯнСт,п)-К„(і,ОНлО) + К„^г}Нлй'":*Кн(іЛ)нДіНб).
/
/
.-12-
ГДЄ и /Л
Нд U) ~ толщина красочного слоя на дукторе в і-ой
. ч зоне подачи; Кц(іД) -коэффициент настройки, характеризующий влияние 1-ой зоны подачи на i-ую зону настройки; . Коэффициенты настройки і-ой зоны подачи (К>Ді1...,Кн(Г,і) ) численно, рав^ы суммам толщин красочного слоя по каждой зоне настройки '{і.іМ{^п,п\.,.,2.і. H(m,n) ) от раската красочного слоя единичной толщины , поступившего в красочный аппарат из і-ой зоны подачи. Суммарные толщины красочного слоя по зонам настройки могут Сыть расчитаны на основе разработанной математической модели красочного аппарата.
Заменив в уравнении (5) сумму красочных толщин і-ой зоны настройки выравением (6), приходим к системе уравнений алгоритма предварительной настройки с учетом осевого раската и топологии формы:
(7.)
ШШУМІЇФ-"* K-(U)Mfl-H.rSs,/AS
Ки(іИК(^Ки(ц)Н^>:Н(н(іі)Нд(^Н0^5ІАЗ
Решение системы дает искомый профиль красочного слоя на дукторном цилиндре для проведения зональной настройки. По сравнению с "пропорциональным" методом расчета красочного рельефа на дукторном цилиндре разработанный алгоритм позволяет сохранять требуемое качество настройки в заданных пределах при лвбсй конфигурации печатного изображения. Исключение составляют те типы форм . для которых нукное качество настройки не мовет быть обеспечено из-за ограничений, связанных со способом формирования красочного слоя на дукторном цилиндре.
І. Большинство исследователей,, обращаясь к вопросу раската вязкой краски, основное внимание уделяли анализу движения красочных потоков в продольной плоскости красочного аппарата, пренебрегая поперечным переносом краски за счет осевого перемещения растирочных цилиндров. В результате, задача устранения неравномерности красочного слоя в осевом направлении сохраняется и сегодня. Накопленный опыт практических и научных работ показал, что дальнейшее продвияение в этой области невоэмокно без изучения влияния характера печатного
изображения на процесс формирования красочного рольфь-нз фор
ме . '
. 2. "Для расчета красочного рельефа в плоскости ферма предложены методы учета осевого раската в. математической модели красочного аппарата.
-
Получена аналитическая зависимость толщины красочногэ слоя от условий подачи, -характера печатного изобраклмя, схемы построения красочного аппарата и параметров, осевого, хода растирочных цилиндров. . ',
-
В ходе исследовании, проведенных на базе математической модели и аналитической зависимости, выявлена след^вчие особенности Формирования красочного рельефа от топологии формы. , ...-.' ; .
4.1. Перепады толщин, красочного.слоя в особом направлении.могут бить обусловлены.действием двух различных механизмов сбора краски в отдельной печатной ячейке форма.
В одном.случае рост толщины красочного слоя связан с определенной комбинацией расположения пробельных [ и печатных элементов на Форме. Это явление известно из одномерной задачи как "эффект сведенного шаблонироваккя". Максимальныеркрас очные перепады в осевом направлении при зток соизмеримы с максимальными перепадами рельефа в направлении печати.
В другом варианте увеличение толщины красочного слоя печатной ячейки связано с наличием продольных пробельных полос на форме. Невоспринятый пробельными элементами красочный слой перераспределяется красочным аппаратом , таким образок; что V приводит к росту красочного слоя нечетной ячейки, расположенной в зоне, пробельной полосы,. Это явление получило j работе название "позонного накапливания" краски. По сравнению с "эффектом сведенного иаблонирования". описанное яслекч1? приводит к значительно более высоким перепадам красочных толцин.
4.2. Наибольшая неравномерность наката в осевок направлении, обусловленная явлением "по-зснног.0 накапливаний" краски, наблюдается при особой конфигурации печатного изображения, которая по аналогии 'с одномерной задачей, получила название "наихудшей" формы. Внешьий вид "наихудшей" формы не зависит от схемы построения красочного аппарата'и представляет собой периодический фрагмент бесконечной Формы.' раздулзн-ннй в осевом напррлении на равнид про5шНі,ш и.пем-лгиу» зо.чк. На границе раздела зон и пробольном поло располоіе:і отдельный печатный элемент.
'5. Анализ зависимости леравнокернпдтм кгката ярзски кз "наихудйую" форму от числа h мвстспбленбннк;рйсти;'юй с рйоио_ красочного аппарата, от параметров фчнкиин/особого пз^є-їьїз-
/ /
ния растира приводит к следующим рекокендациям по выбору параметров системи осевого раската.
-
Схема красочного аппарата с более высокой раскатной способностью в направлении печати обладает и большей возмож-ностьв в отношении раскатной способности в осевом направлении. Реализация этой воэмовности связана с выборрм валиков в схеме красочного аппарата, которые будут дополнительно совер-«ать возвратно-поступательное двивение.
-
Распределение растиров по вертикали в схеме должна осуществляться как можно блике к форме. Причем, если при осевом перемещении накатных валиков при любой конфигурации печатного изображения неравномерность наката в продольном и поперечном направлениях на форме будет одного порядка, то выбор в качестве растира третьего по счету от формы валика практического значения для устранения возмущений от формы не имеет.
-
В выборе количества растирочных цилиндров следует исходить из числа накатных.валиков. Оптимальным является вариант, прігкотором каждый накатной валик совершает дополнительно осевое перемещение. При отсутствии у накатных валиков осевого перемепения, красочный поток к каждому из них должен подводиться через растирочный цилиндр. При ограниченном числе растиров предпочтение следует отдавать также варианту, при котором каждый накатной взаимодействует с растиром, пусть даже с одним и тем же. Любой другой вариант, при котором хотя бы один накатной валик остается без растира, будет заведомо хуже.
-
С ростом амплитуды осевого движения растира неравномерность красочного слоя вначале резко падает, а затем выходит на установившийся уровень. Дальнейшее увеличение амплитуды уже не имеет практического значения. Амплитуду, начиная с которой перепад толщин красочного слоя перестает уменьшаться, определили как "амплитуду выхода на установившийся уровень". Ее величина пропорциональна шагу "наихудшей" формы. При наличии системы местной регулировки шаг "наихудшей" формы совпадает с шагом винтов местной регулировки, и амплитуда оказывается связанной с шириной этого шага . В связи с тем, что интервал установки винтов постоянен, необходимость в регулировке величины амплитуды отпадает.
-
Сравнение амплитудных характеристик красочных аппаратов с различный числом растиров показало» что для получения максимального эффекта от их совместной работы каждый, растнр
долин работать s ашишвй ні нййі ire "ешищн выхода иа упа.ювшипся уровень".
,..: . .-15-. .. '.:.
-
Значение периода оказывает влияние на величину "амплитуды выхода на установившийся,уровень". Если при варьировании периода эффективность установленной амплитуды осевого движения растира сохраняется (т.е. она не мзньие "амплитуды выхода на установившийся уровень"), то рост неравномерности рельефа наблюдается лишь в тех случаях, когда время полного хода растира.совпадает со временем одного, двух оборотов накатного валика, обцим временем оборотов накатного и установленного на нем грузового валиков.
-
Начальний момент раската на оказывает влияния на величину красочного перепада, обусловленного "позонтм накапливанием". Однако, при наличии продольных пробельных полос на форме, благодаря начальному моменту раската, возмояно изменять профиль.красочного рельефа в направлении печати.
-
Гіредлояена методика сравнительной оценки раскатчэп способности красочных аппаратов в осевом направлении.
-
Экспериментально подтвервдено существование, "наихудшей" формы, при которой на оттиске имеет место наиболыэая из возмошных неравномерность красочного слоя в осепом направлении, обусловленная явлениен "позовного накапливания" краски.
8. Экспериментально проверена пропорциональная .зявисч-
. мость между величиной амплитуды двинения растира, при кстсроГі
достигается определимый красочный перепад, и шириной кагз "наихудией" формы.
9. Соответствие с качественной стороны,экспериментальной
и расчетной амплитудных характеристик показывает, что ртра--
;, ботанная математическая модель красочного аппарата отражает реальный процесс наката краски на форму и может применяться для практических расчетов.
10. Сравнение экспериментальных амплитудных характерис
тик различных по схеме пострегния красочных аппаратов с раз
личным числом и положением раг.тиров подтвердило правомерность
' предложенной методики сравнительной оценки раскатней способности красочных аппаратов в''осевой направлении.
11. Проведенные теоретические исследования позволили
синтезировать алгоритм предварительной настройки, учитываялий
. осевой раскат краски и топологию формы.
11.1. По сравнении с традиционным методом расчета предварительной настройки, разработанный алгоритм,позволяет сохранять требушв качество настройки в заданш пределах дпд лобой конфигурации печатного изобраяения. Исключение,составляют только те форма, для которых нунное качество настройки ко нош быть об8сп9Ч0но из-за ограничений» еойзакких си спо-
/
