Содержание к диссертации
Введение
2. Современное состояние исследований и тенденции совершенствования фальцевальных аппаратов печатных машин 14
2.1. Развитие и схемы построения фальцевальных аппаратов 14
2.2. Основные требования, предъявляемые к газетным ФА, согласно нормативным документам 23
2.3. Механизм рубки бумажного полотна и тенденция его совершенствования 25
2.4. Существующие схемы механизмов графеек и тенденции их совершенствования 31
2.5. Направление совершенствования механизмов фальцовки газет 35
2.6. Задачи настоящего исследования 40
3. Аналитическое исследование динамики механизмов рубки и ударной фальцовки 42
3.1. Аналитическое исследование динамики механизма рубки 42
3.1.1. Исследование изгибных колебаний валов РЦ и <Щ . 42
3.1.2. Исследование крутильных колебаний валов РЦ и <Щ 51
3.1.3. Выводы 59
3.2. Анализ механизма ударной фальцовки газет 59
3.2.1. Геометрический анализ процесса ударной фальцовки 59
3.2.2. Аналитическое исследование процесса ударной фальцовки 63
3.2.2.1. Учет давления воздушных потоков 63
3.2.2.2. Влияние скорости вращения Щ и Ш, глубина выхода Ш на процесс фальцовки 68
4. Экспериментальное исследование механизма рубки в лабораторных условиях 75
4.1. Сущность явлений и постановки задачи 75
4.2. Методика и программа статического исследования технологических сил 76
4.3. Сравнительные статические исследования технологических параметров механизма рубки 81
4.3.1. Анализ результатов исследований силы "чистого" реза 81
4.3.2. Исследование технологических сил при рубке в марзан 84
4.3.3. Исследование технологических сил при рубке в "щель" 92
4.4. Задачи экспериментального исследования механизма рубки на специальном стенде 97
4.5. Стенд для экспериментального исследования процесса и механизма рубки 97
4.6. Сравнительное экспериментальное исследование механизмов рубки на специальном стенде 103
4.6.1. Методика и программа исследований 103
4.6.2. Результаты исследований 104
5. Методика экспериментального исследования фальцаппарата газетного агрегата ГЛУ 118
5.1. Задачи и общая программа экспериментального исследования механизмов рубки и фальцовки 118
5.2. Система для бесконтактного тензометрического исследования механических параметров 118
5.2.1. Датчики и аппаратура для бесконтактного исследования 120
5.3. Методика измерения изгибающих сил и крутящих моментов на валах цилиндров фальцаппарата ГАУ 128
5.4. Методика исследования аэродинамического давления потока воздуха на бумагу в процессе фальцовки 130
6. Экспериментальные исследования механизмов рубки и ударной фальцовки на газетном агрегате ГАУ 136
6.1. Экспериментальное исследование механизма рубки 136
6.1.1. Исследование изгибающих и крутящих моментов на валу РЦ газетного агрегата ГАУ существующей конструкции 136
6.1.1.1. Крутящие моменты 138
6.1.1.2. Изгибающие усилия 147
6.1.1.3. Выводы 152
6.1.2. Исследование изгибающих и крутящих моментов на валу РЦ газетного агрегата ГАУ при установке предложенной конструкции механизма рубки 154
6.1.2.1. Крутящие моменты 156
6.1.2.2. Изгибающие усилия 159
6.1.2.3. Выводы 161
6.1.3. Сравнительные эксплуатационные показатели механизмов рубки существующей и предложенной конструкций 161
6.1.4. Выводы 166
6.2. Экспериментальное исследование механизма фальцовки 168
6.2.1. Программа исследования 168
6.2.2. Исследование нагрузок в планетарном механизме фальцовки 169
6.2.3. Исследование крутящих моментов на валу <Щ 176
6.2.4. Роль в процессе фальцовки механизма графеек 179
6.2.5. Пути повышения точности фальцовки и надежности работы механизма графеек 184
6.2.6. Исследование давления потока воздуха при фальцовке 188
7. Общие выводы 191
Список литературы 194
Приложение
- Основные требования, предъявляемые к газетным ФА, согласно нормативным документам
- Исследование крутильных колебаний валов РЦ и <Щ
- Сравнительные статические исследования технологических параметров механизма рубки
- Система для бесконтактного тензометрического исследования механических параметров
Введение к работе
Актуальность проблемы, ХХУІ съезд КПСС поставил задачу: "В области технических наук сосредоточить усилия на решении следующих важнейших проблем: повышение качества, надежности, экономичности и производительности, уменьшение шума и вибрации машин, оборудования и других изделий машиностроения, снижение их материалоемкости и энергопотребления" /4.1/.
Указанные вопросы в полной мере относятся и к полиграфическому машиностроению и, в частности, к наиболее быстроходному виду печатного оборудования - рулонным ротационным агрегатам, уступающим по ряду показателей лучшим образцам машин своего класса.
Низкие технические показатели фальцаппаратов ( Ш рулонных машин - невысокая надежность и отклонение от требуемой точности обрабатываемой продукции - в значительной мере сдерживают повышение их производительности. Традиционные ФА, применяемые на отечественных газетных агрегатах, позволяют печатать на частоте вращения 5-6 об/с цилиндров печатных аппаратов. С превышением этих частот вращения резко снижается стабильность работы (наблюдаются порывы бумаги, забой ФА), возрастает износ деталей (быстро выходят из строя текстолитовые планки, направляющие штифты, пружины, ножевая обойма, резиновые марзаны, интенсивно изнашиваются пазовые кулачки механизма графеек и др.). По данным газетных типографий СССР, средний срок службы текстолитовых планок составляет 76-78 часов, марзанов - 36-38 часов непрерывной работы, а пазовых кулачков - от 4 месяцев до I года (при односменной работе). Имеющаяся регулировка фальцножа (Ш) обеспечивает необходимую точность фальцовки только при определенной стабильной скорости агрегата. На переходных скоростях такая точность не обеспечивается, в связи с чем много газет бракуется.
Наряду с этим ФА рулонных ротационных печатных машин являются также источником повышенного шума. В частности, уровень шума в ротационных ФА отечественных газетных агрегатов типа ГАУ при работе на эксплуатационной частоте вращения, порядка 7 об/с печатного цилиндра, достигает II0-II2 дБ и значительно превышает допустимые нормы.
Все это свидетельствует о необходимости улучшения качественных показателей ФА, которые могут быть достигнуты, во-первых, совершенствованием конструкции существующих ФА и, во-вторых, применением новых принципов проводки и фальцевания бумажной ленты с использованием механизмов, обладающих лучшими динамическими характеристиками, при создании новых машин. Отечественные газетные агрегаты последних моделей (ЗГАУ, 4ГАУ) по техническим показателям еще уступают лучшим аналогичным зарубежным образцам. Так, агрегаты фирм "М.А.Н." и "Кёниг и Бауер" (ФРГ), "Вифаг" (Швейцария) имеют выше техническую скорость, обеспечивают лучшее качество продукции и меньший уровень шума. В частности, при работе агрегата фирмы "Кёниг и Бауер" на частоте вращения 9,72 об/с печатного цилиндра уровень шума в районе ФА составляет 89 дБ.
Поэтому для повышения конкурентоспособности советских газетных машин и агрегатов на внешнем рынке (обеспечение хорошего качества продукции при работе на частоте вращения 12,5 об/с) требуется постоянное совершенствование их конструкции, в том числе ФА, с целью повышения надежности работы и точности фальцовки.
Целью работы явилось проведение исследований нагрузок от механизмов рубки и фальцовки газетного агрегата и на этой основе выявление причин низкой надежности деталей этих узлов и повышенного уровня шума, поиск более надежной и долговечной конструкции узла рубки с проверкой его эксплуатационных качеств в производ-ственных условиях.
Научная новизна. Впервые выполнено экспериментальное исследование нагрузок от механизмов рубки и фальцовки на производственном газетном агрегате ГАУ в диапазоне возможных частот вращения, соответствующих 1,4-7,0 об/с печатных цилиндров. Проведены сравнительные исследования нагрузок от механизма рубки в более перспективном диапазоне частот вращения (соответствующих 4,17, 8,33 и 12,5 об/с) на специальном стенде (HG-5) в лабораторных условиях. Разработана соответствующая методика аналитического расчета сил.
Впервые установлены технологические нагрузки, необходимые для рубки газетной бумаги различной страничности и в зависимости от различной конструкции узла рубки.
Предложена и испытана в лабораторных (на стенде ИС-5) и производственных условиях (на агрегате ГАУ) новая конструкция механизма рубки (А.С. СССР № 94I2I6), позволившая в десятки раз увеличить долговечность данного узла и снизить уровень шума на б дБ.
Разработана оригинальная тензометрическая система (A.G. СССР № 896416) для бесконтактного измерения механических параметров на быстровращающихся деталях механической системы применительно к исследованию Ш газетного агрегата ГАУ в производственных условиях, что исключило необходимость производить подразборку машины.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Методика аналитического расчета сил от механизма рубки.
2. Результаты исследований ФА газетного агрегата ГАУ в производственных условиях.
3. Результаты экспериментального исследования технологиче ских нагрузок от рубки газетной бумаги в статических условиях.
4. Методика и результаты динамических исследований узла рубки в лабораторных условиях (на стенде ИС-5).
5. Новая конструкция механизма рубки в ФА.
6. Механизм фальцеобразования на агрегате ГАУ.
7. Тензометрическая система для бесконтактного измерения механических параметров на быстровращающихся деталях механической системы.
Практическая ценность
1. Данные о технологических нагрузках при рубке, которые могут быть использованы при расчетах и проектировании ФА.
2. Разработаны методика, приборы и приспособления для исследования технологических усилий рубки в статических и динамических условиях.
3. Предложен новый механизм рубки, значительно улучшающий динамические и эксплуатационные характеристики ФА.
Разработанная конструкция механизма рубки может быть использована как на вновь выпускаемых, так и на эксплуатируемых газетных и других типах рулонных ротационных печатных машинах.
4. Разработана оригинальная система для бесконтактного тен- зометрического исследования механических параметров, позволяющая производить не только исследования, но и диагностику производственных машин без какой-либо подразборки.
Реализация работы. Результаты работы, касающиеся модернизации механизма рубки, внедрены, начиная с 1980 года, на всех восьми секциях газетного агрегата ГАУ и на машине ПРГ-2 в типографии издательства "Вильна Украина" Львовского обкома КПУ.
Рекомендации работы использовались при разработке технического задания на проектирование машины ПВГ-84-222. Предполагается также использовать их при разработке всех других газетных машин и агрегатов форматом А-2 и А-3.
Фактический экономический эффект от внедрения рекомендаций работы (с учетом экономии от снижения уровня шума) в типографии издательства "Вильна Украина" составил около 150 тыс. руб. за 3 года.
Основные требования, предъявляемые к газетным ФА, согласно нормативным документам
Требования к газетным ФА вытекают из требований к готовой продукции. Требования, предъявляемые к отечественным газетным машинам и агрегатам, менее жесткие по сравнению с зарубежными. Эти требования сводятся к следующему: обеспечивать точную и чистую рубку бумажного полотна на всех скоростях работы машины. Допуск на точность рубки бумажного полотна составляет от середины ІЗ мм (для отечественных машин) /7.2/ и ±1 мм (для зарубежных машин) /7.3/, /5.2/; обеспечивать отсутствие складок и морщин в окрестностях сгибов. Допуск на точность фальцевания после поперечного фальца равен от середины ±2 мм (для отечественных машин) /7.2/ и ±1,6 мм (для зарубежных машин /7.3/, /7.4/, /5.2/; обеспечивать надежную и долговечную работу всех механизмов на высоких скоростях работы; допустимые пределы уровня шума равны 85 дБ /7.5/. Уровень шума в рулонных ротационных машинах достигает 95-110 дБ (для отечественных машин) /4.16/ и 86-89 дБ (для зарубежных машин) /5.2/, а ФА. являются одним из источников повышенного уровня шума и, в частности, узел рубки;/5.3/, /5.4/, /5.5/; большие отверстия на полях газет от графеек не допускаются.
Независимо от схемы построения ФА он обычно содержит такие механизмы: поперечной рубки бумажного полотна, прокалывающих игл (графеек), Ш и, в клапанном ФА, ФК. Именно качество функционирования этих механизмов предопределяет условия реализации перечисленных выше требований к газетным ФА. Поэтому целесообразно более подробно рассмотреть состояние развития и определить возможные направления трансформации как непосредственно перечисленных механизмов, так и самих ФА.
Поперечная рубка бумажного полотна осуществляется между двумя цилиндрами: на РЦ или подборочно-рубящем цилиндре (ПРЦ) и ФЦ или ПЦ. На первом из них устанавливается ножевая колодка, содержащая пилообразный нож 3 (см. рис. 2.6,а,б,в) и расположенные вдоль ножа подпружиненные (обычно текстолитовые) (рис. 2.6,а) или упругие (обычно из пористой резины или пенополиэфируретано-вые) планки I (рис. 2.6,6). На ФЦ устанавливают сплошной (рис. 2.6,д) или составной (рис. 2.6,г), обычно резиновый, марзан I. Бумажное полотно, зажатое между планками и марзаном, разрубыва-ется ножом 2. В подавляющем большинстве отечественных газетных аппаратов и машин применяется ножевая колодка, показанная на рис. 2.6,а.
В процессе работы машины наблюдается быстрый износ деталей механизма рубки (поломка прижимных планок, ножей, пружин, направляющих штифтов, нередко и самой обоймы, а также быстрый выход из строя марзана). При этом происходит ухудшение качества рубки бумаги, что вызывает необходимость частой замены соответствующих деталей механизма рубки. Так, по сведениям, собранным в различных газетных типографиях СССР, средний срок службы текстолитовых прижимных планок не превышает 76-78 часов непрерывной работы. Поэтому вопросы повышения надежности и долговечности как отдельных деталей, так и узла рубки в целом уже длительное время находятся в поле зрения исследователей и эксплуатационников. Одним из первых было исследование Рыбинского СКВ ПМ /12.І/, в котором сделана попытка установить причины быстрого выхода из строя деталей механизма рубки.
На основании проведенного ими анализа были разработаны рекомендации, направленные на повышение надежности узла, в том числе: повысить износостойкость пилообразных ножей путем замены материала стали У8А на сталь 85ХФ, используя опыт бумагорезальных машин /12.4/ и /4.9/, а также правильного выбора термической обработки материала ножей, которая требуется для получения необходимой твердости рубящей кромки; твердость материала ножей, учитывая опыт эксплуатации отечественных и зарубежных газетных агрегатов, а также наличие сведений по термической обработке ножей машин инофирм, должна быть в пределах ///\cr50-55 ед. (например, на машинах "Пламаг" рубящие ножи применяются с твердостью И Re = 52-54 ед. і 2 ед.) ; стойкость рубящих ножей зависит от формы их заточки. Двухсторонняя форма заточки ножей показала хорошую работоспособность, однако для последующих переточек таких ножей требуется специальное оборудование, которым типографии обычно не располагают.
Лабораторией НИО надежности Рыбинского GKB ПМ /12.1/ была разработана новая форма заточки данных ножей (рис. 2.7), дающая возможность при затуплении ножа восстановить его рубящую кромку на обычном плоско-шлифовальном станке. Для увеличения долговечности ножа зарубежные фирмы "Вифаг" и "Пламаг" увеличивали его жесткость в месте защемления и толщину самого ножа (Л =2 мм против 1,6 мм в отечественных машинах).
С целью замены дорогостоящих в изготовлении текстолитовых планок и повышения долговечности работы узла испытывались в качестве прижимных планок сырая резина, капроны (полиамид 68) /4.10/. Положительные результаты не были получены. В частности, сырая резина выдавливается из зоны рубки (рис. 2.6,6), и режим рубки нарушается. Следует отметить, что авторами производилась рубка только малоооъемных газет (4- и б-страничных).
Исследование крутильных колебаний валов РЦ и <Щ
Геометрический анализ процесса ударной фальцовки Целью настоящего анализа является выяснение картины образования фальца газеты ударными механизмами, т.е. построение и анализ технолограммы ударной фальцовки. На рис. 3.5 представлена схема механизма ударной фальцовки газетного агрегата ГАУ. На ней сплошными линиями изображена траектория (три гипоциклоиды) движения рабочей кромки ФН, полученная графическим построением.
Исходя из требований обеспечения необходимой точности фаль цовки ударным механизмом, определялись изменения положений передней и задней кромок фальпуемой газеты относительно рабочей кромки ФН в процессе его выдвижения за пределы тела Щ и в момент отпускания газеты графейками.
Рабочая кромка ФН, выходя из пределов ШЦ, соприкасается с листом в точке Вр При этом ось вращения ножа Од находится в точке I (траектория оси - окружность) и определяется угловой координатой 26 от вертикальной оси ФЦ. В этом положении передняя кромка газеты соответствует точке Д и находится от ФН на расстоянии 282 мм. Соответственно задняя кромка (условная, так как рубка еще не состоялась) газеты удалена от него на 313 мм и соответствует положению ФЦ, определяемому точкой Kj3» Дальнейшее выдвижение ФН сопровождается отставанием его рабочей кромки относительно поверхности ФЦ, вследствие чего происходит относительное скольжение подаваемой графейками ФЦ бумаги по кромке ФН. Так как под действием ФН бумага изгибается и удаляется от центра ФЦ, то одновременно происходит дополнительное натяжение бумаги. В точке А (позиция 8 на траектории ножа) длины передней и задней частей газеты выравниваются. Этим положением кромки ФН определяется линия предстоящего сгиба. При этом условии координата точки оси Од (точка М) соответствует 18 (от вертикали), а положение задней кромки газеты - точке Kg. Относительное скольжение бумаги и ножа составит 15,5 мм.
Учитывая дополнительное натяжение ленты бумаги (рубка еще не состоялась), принимаем, что она от кромки ФН направлена по касательным к поверхности Щ (прямые ПА и АБ). Разность длины стягиваемой дуги на ФЦ и суммы касательных составляет 18,2 мм. Данная разность одной и той же ленты (за счет выдвижения ножа до точки А) может быть компенсирована дополнительным растяжением отрезка ленты от графеек до бумаговедущей пары и надрывом бумаги на графейках.
В положении А (точка 8) рабочей кромки Ш, для обеспечения симметричности газеты относительно линии сгиба, графейки должны отпустить ленту, передняя кромка которой соответствует точке Н на окружности Щ (угловая координата примерно 99). В этот период желательно производить рубку (положение задней кромки газеты соответствует точке Kg на окружности Щ), хотя необязательно. Если предположить, что графейки освободят ленту позже, то произойдет дальнейшее относительное скольжение бумаги и ffl, вследствие чего головочная часть газеты станет длиннее хвостовой. Если же освобождение ленты произойдет раньше, то возникнет асимметрия в другую сторону.
В момент отпускания бумаги графейками натянутая лента сжимается и возможно появление упругих колебаний ее. Дальнейшая подача ленты к ФВ (до точки С) определяется движением Ш, аэродинамическим давлением воздуха и силами трения, возникающими между лентой и соприкасающимися с ней поверхностями SB.
Так как перемещение ленты ФН в окружном направлении значительно меньше перемещения ФЦ (задняя кромка газеты, от линии фальца в точке С, соответствует точке Кс на поверхности ФЦ), то следует предположить образование гофра. Для этого и устанавливают ограничительные направляющие. Величина отставания ленты (на отрезке второй половины фальцуемой газеты) от движущейся вслед за ней передней кромки нового листа составляет примерно 40 мм.
Для проверки наличия относительного скольжения бумаги по рабочей кромке ФН предпринят несложный эксперимент, выполненный на газетном агрегате ГАУ. К середине ФН жестко прикреплялась иголка, выступавшая за рабочую кромку на 0,2 мм, оставлявшая след на фальцуемой газете. Обработка этих следов (царапин) на 100 газетах позволила установить среднюю величину относительного скольжения - 20 мм (пределы колебания 17 23 мм).
Таким образом, настоящий анализ свидетельствует о наличии: скольжения бумаги относительно рабочей кромки ФН; дополнительного натяжения ленты при перемещении ФН за поверхность Щ; упругих колебаний ленты после отпускания ее графейками; складок на хвостовой части газеты.
Сравнительные статические исследования технологических параметров механизма рубки
Программа предусматривала исследование технологических сил при рубке в марзан и рубке в "щель" в зависимости от следующих факторов: а) при рубке в марзан: количества страниц, остроты ножа (новый, затупленный), материала марзана (резина, полиэфируретан), степени приработки марзана (новый и приработанный ), конструк ции блока прижимных планок (существующие подпружиненные тексто литовые планки и пенополизфируретановые) ; б) при рубке в "щель": количества страниц, остроты ножа (новый, затупленный), материала марзана (резина, полиэфируретан), формы заточки ножа (пилообразный с низкой и высокой заточкой). Обозначения различных сочетаний этих факторов, соответственно сгруппированных, представлены для рубки в марзан в табл. 4.1, для рубки в "щель" в табл. 4.5. 4.3. Сравнительные статические исследования технологических параметров механизма рубки 4.3.1. Анализ результатов исследований силы "чистого" реза На рис. 4.4 графически представлены зависимости силы "чистого" резания от страничности при трех варьируемых формах заточки ножа: а - пилообразная двухсторонняя, существующая - нож новый (кривая I, рис. 4.4) ; б - пилообразная двухсторонняя, существующая - затупленный нож (кривая 2, рис. 4.4) ; в) - пилообразная двухсторонняя с увеличенной заточкой Анализируя данные зависимости, можно заключить, что погонная сила "чистого" резания зависит от количества разрезаемых листов бумаги. Ее можно представить в виде степенной зависимости где Q j/i гп - соответственно погонная сила и количество страниц; Л и к - величины постоянные, определяемые опытным путем. Их значения для газетной бумаги представлены в табл. 4.2. Сила "чистого" резания, при использовании затупленного с существующей двухсторонней заточкой ножа, несколько больше (примерно на 12 %), чем для нового ножа. Из графиков (рис. 4.4) следует, что сила "чистого" резания 4-страничной газеты составляет 3,1 Н/см, а 32-страничной - 76,5 Н/см, т.е. страничность увеличилась в 8 раз, а сила "чистого" резания - в 24 раза, что, по видимому, объясняется неодинаковыми усилиями нагружения листов бумаги: более нижние листы, кроме напряжения растяжения, испытывают также напряжение сжатия. Использование ножа с увеличенной заточкой имеет наименьшее значение, особенно для рубки листов объемом до 16 страниц. Рубка газет таким ножом оставляет след сильно выраженной пилы.
Таким образом, сила "чистого" резания зависит от числа раз-рубываемых листов газетной бумаги и может быть определена (для пилообразного существующего ножа с двухсторонней заточкой) по следующей эмпирической зависимости: Исследование технологических сил при рубке в марзан На рис. 4.5 представлены графики погонных нагрузок при рубке в зависимости от врезания ножа в марзан и числа страниц при различных комбинациях начальных условий, обозначенных в табл. 4.1 соответствующими вариантами. I. Вариант АІ - кривая ТНІМРІ Рубка различного количества бумажных листов обеспечивается при врезании ножа в марзан на определенную минимально-необходимую величину. При врезании кромки ножа в марзан на глубину от 2,1 до 3,6 мм обеспечивается удовлетворительная рубка газетных листов до 32 страниц. Общая величина силы, создаваемой на обойму, расходуется на зажим бумаги и собственно рубку. Значение этой силы колеблется в пределах от 63,1 до 150,2 Н/см, в зависимости от страничности. Находя разность общей величины силы, соз даваемой на обойму, и "чистой" силы резания, определяем силу зажатия бумажных листов. Значение этой силы колеблется в пределах от 59,1 до 72,2 Н/см, с увеличением числа страниц сила прижима увеличивается. Для проверки правильности этого предположения были определены силы, необходимые для создания суммарных деформаций марзана и планок, равных соответствующим величинам врезания ножа в марзан (напомним, что режущая кромка ножа находилась на одном уровне с опорной поверхностью планок). Данные зависимости fy J (A2y для текстолитовых планок (кривая I) и пенополиэфируретановых (кривая 2) представлены на рис. 4.6. Сопоставление результатов силы зажима газетной бумаги, полученных двумя этими путями, показало вполне удовлетворительные результаты, отличающиеся между собой в пределах б %. 2. Вариант А2 - кривая TH2MPI. Для затупленного ножа наблюдается увеличение общей силы, создаваемой на обойме, примерно на 16 % и глубины врезания кромки ножа в марзан на 0,3 мм (по сравнению с вариантом AI). Таким образом, применение затупленного ножа и нового марзана приводит к рубке бумажных листов практически не за счет увеличения глубины врезания кромки ножа в марзан, а за счет сил трения, возникающих между материалом марзана и бумагой, т.е. за счет упругости марзана при вклинивании в него ножа, действующего на боковые кромки последнего.
Система для бесконтактного тензометрического исследования механических параметров
Задачей экспериментального исследования явилось определение величин и характера нагрузок, установление степени их соответствия аналитическим данным, вскрытие возможных причин нарушения точности фальцовки и систематических поломок текстолитовых планок, пружин и марзанов, а также определение источника повышенного уровня шума.
С целью выявления указанных факторов было проведено экспериментальное исследование ФА ударного типа газетного агрегата ГАУ № 094 Рыбинского завода полиграфических машин в производственных условиях типографии издательства "Вильна Украина" Львовского обкома КПУ.
Исследованными параметрами явились: крутящие моменты на валу механизма графеек; крутящие моменты на валу ФН; крутящие моменты на валу ФЦ; сила, действующая на опоры РЦ, возникающая вследствие взаимодействия его подпружиненных планок и резиновых марзанов ФЦ ; оценка влияния силы давления воздуха на бумагу в процессе фальцовки.
Измерение крутящих моментов, определение силы, действующей на опоры РЦ, осуществлялось контактным и бесконтактным тензомет-рическими методами, описанными ниже. Сила давления воздуха на бумагу определялась специальным датчиком.
Для экспериментального определения напряженно-деформирован ного состояния узлов машин (деформации, нагрузки, ускорения и др.) наиболее широкое распространение получили тензорезисторы. Использование тензорезисторов объясняется возможностью измерения деформаций при различных размерах базы и внешних условиях, достаточно широком диапазоне температур. Они обладают практически безынерционностью, достаточно широким частотным диапазоном и низкой стоимостью.
Необходимость регистрации меняющихся параметров в динамических условиях и указанные преимущества тензорезисторов предопределили для исследования ФА газетного агрегата ГАУ использование тензометрического метода с помощью проволочных тензорезисторов. Однако отсутствие возможности остановки эксплуатируемого ГАУ для подразборки ФА и проведения соответствующих монтажно-установоч-ных работ, связанных с установкой сложных токосъемников, сверлением длинных отверстий на валу ФЦ и др., не позволили использовать традиционную технику. Это обусловило необходимость разработки бесконтактного метода тензоизмерений. Преимущества бесконтактных измерительных систем очевидны. Они дают возможность измерения механических параметров машин практически в любом месте детали механизма, так как нет необходимости в создании сложных коллекторных устройств (что в ряде случаев практически невозможно), значительно уменьшить затраты времени на подготовку эксперимента, избежать сетевых наводок (из-за отсутствия длинных проводов в цепи тензомоста) /8.8-8.15/, /4.18/, /4.19/. Применение бесконтактного метода тензометрического исследования позволяет в принципе проводить диагностику эксплуатируемого производственного оборудования.
Учитывая изложенное, можно сформулировать следующие общие требования к тензометрической аппаратуре бесконтактного метода измерения: а) обеспечить необходимую точность измерения; б) минимальные габариты и вес передающей части аппаратуры, устанавливаемой на вращающихся деталях машины; в) исключение регулировок в передающей части; г) возможность использования серийных радиоприемных устройств ; д) обеспечить достаточную помехоустойчивость системы при работе в условиях производства; е) обеспечить стабильность работы передающей части в условиях сильных (до 100 Q ) вибрационных и ударных нагрузок.
Известно, что лучшим способом включения тензорезисторов является мост Уинстона (рис. 5.1), обеспечивающий практическое исключение постоянной составляющей У на выходе моста при предварительной балансировке, что особенно важно для статических измерений.
Для быстрого проведения работ в труднодоступных местах машин, учитывая необходимость создания малогабаритной передающей части аппаратуры, при измерении динамических процессов рационально обойтись без балансировки моста. Это позволит сэкономить время на балансировку и избежать необходимости дополнительного балансировочного переменного резистора на подвижной детали машины.
