VIRPESIŲ MAŽINIMAS DEMPFERIO PAGALBA

Turinys

1. Įvadas …………………………2

2. Darbo tikslas…………………………3

3. Pavaros mechaninės dalies struktūra ir dinaminis modelis………………3

4. Pavaros mechaninės dalies virpesių lygtys ir struktūrinės schemos…………..4

5. Pavaros elektrinės struktūrinės schemos……………………….10

6. Išvados…………………………19

Įvadas

Poligrafijoje plačiai naudojamos plokščiosios spaudos daugiaspalvės ruloninės ofsetinės spausdinimo mašinos. Tokios mašinos komponuojamos iš atskirų įrenginių: popieriaus juostos padavimo, jos įtempimo reguliavimo, spausdinimo, atspaudų džiovinimo, falcavimo (juostos su atspaudais pjaustymo ir lankstymo nustatyta tvarka) ir kt. Pastebimas spartus ofsetinių mašinų vystymasis, nes jos yra našios, ekonomiškos ir tinkamos aukštos kokybės produkcijai spausdinti. Tokių mašinų konstrukcija labai įvairi.

Toliau apsistosime ties rruloninių ofsetinių mašinų pagrindine pavara, kuri suteikia joms pagrindinius darbo judesius: suka spausdinimo sekcijose esančius forminius ir ofsetinius cilindrus, praleidžia pro juos vyniojamą nuo rulono popieriaus juostą, užtikrina reikiamą jos įtempimą, valdo falcavimo, dažų padavimo įrenginius.

Tradicinės, dabartiniu metu naudojamos, komponuotės mašinų pagrindinė pavara nuo vieno bendro elektros variklio per kardaninį veleną perduoda mechaniniu būdu sinchronizuotus sukimosi judesius visoms pagrindinėms mašinos sekcijoms. Pagrindinės pavaros elektros variklis kardaniniu velen sujungtas su popieriaus juostos padavimo, įtempimo ir spausdinimo sekcijomis.

Kylantys virpesiai spausdinimometu tiesiogiai veikia sspausdinimo procesą: daro neigiamą poveikį atspaudo kokybei, trukdo spalvų sutapatinimui, išderina pavaros tikslumą. Todėl kiekvienoje sekcijoje prie ofsetinio cilindro yra įmontuojamas įreginys- dempferis, skirtas virpesių išlyginimui.

Valdoma vieno elektros variklio pagrindinė ruloninės ofsetinės mašinos pavara turi daug trūkumų: dėl ilgo, susidedančio iiš daug mazgų kardaninio veleno deformacijų, tarpų sujungimuose atsiranda sukimosi ir kitokie pavaros virpesiai, sutrinka sekcijų cilindrų sinchroninis sukimasis. Virpesius kelia ir krumpliaratinės pavaros , kuriomis sukimosi judesys nuo kardaninio veleno perduodamas į pavaros sekcijas. Sudėtingas gaunasi į sekcijas paduodamų judesių koregavimas, kuris visada reikalingas mašinos darbo bei jos derinimo metu.

Paskutiniu metu pasirodė ofsetinės ruloninės spausdinimo mašinos , kurių pagrindinė pavara susideda iš autonominių atskirų sekcijos pavarų, kurių sinchroniškas sukimasis gaunamas panaudojus elektroninį ryšį tarp sekcijų, t.y. naudojama taip vadinama pavara su elektroniniu velenu.

Darbo tikslas

Elektroniniu velenu valdomos ofsetinės ruloninės mašinos virpesių tyrimas spausdinimo sekcijoje, kurioje įmontuotas dinaminis virpesių slopintuvas. Lagranžo tipo virpesių lygtys rašomos mechaninei ir elektrinei dalims, skaičiuojama DDINCHAR programa. Tiriama, kaip virpesių slopintuvas veikia virpesių dažninę amplitudę.

Pavaros mmechaninės dalies struktūra ir dinaminis modelis

Tyrimams parinkta linijinės struktūros keturių spausdinimo sekcijų dvipusio spausdinimo ofsetinė ruloninė mašina. 2-ąjame priedo brėžinyje parodytas pavaros mechaninės dalies dinaminis modelis, kurį kartu galima laikyti ir jos mechaninės dalies kinematine schema.

Čia pažymėta: I-IV- spausdinimo sekcijos, V,VI- popieriaus juostos įtempimo sekcijos. Spausdinimo sekcijose: 1, 4 – forminiai cilindrai, prie kurių tvirtinamos paveiksle neparodytos spausdinimo formos- ploni skardos lapai; 2, 3- ofsetiniai cilindrai, aptraukti gumuotu audiniu (dekeliu); 5 – elektros variklio rotorius; 6- tampri mova susukimui; 7- cilindrus jungiantys krumpliaračiai; 8- fotoimpulsinis keitiklis, matuojantis ofsetinių cilindrų sukimosi greitį ir posūkio kampą ; , – variklio rotoriaus posūkio kampas ir sukimosi greitis; – ofsetinio cilindro su pritvirtintu keitikliu 8 posūkio kampas, – sekcijos variklio išvystomas sukimo momentas; – redukuotas prie ofsetinio cilindro veikiantis frikcinės kilmės pasipriešinimo momentas; 9- popieriaus juosta. Popieriaus juostos atkarpų tarp sekcijų standumo ir pasipriešinimo mkoeficientai pažymėti bei šiame darbe popieriaus juosta, kaip jungiančioji sekcijų dalis, nevertinama.

Darbe tiriama pavara, sudaryta iš keturių spausdinimo sekcijų, nes mašinos su tokia pavara daugiausiai paplitusios. Čia tiriama viena spausdinimo sekcija atskirai, todėl, rezultatai gali būti pritaikomi bet kokio skaičiaus sekcijų tokio tipo spausdinimo mašinai.

Kiekvienoje spausdinimo sekcijoje įmontavus dempferį- virpesių slopintuvą (1 pav)- galima žymiai sumažinti rezonansinius virpesius mašinai pradedant darbą, vykstant pereinamiems procesams (didinant ar mažinant greitį) ir t.t.

1 pav. Dinaminis virpesių slopintuvas su tepaliniu dempferiavimu. 1- korpusas su konusine šonine sienele, pritvirtintas prie viršutinės špindelio dalies; 2- plieninė švytuoklė, įstatyta ant guolių. Švytuoklė jungiama su korpusu plokščių spyruoklių 3 pagalba, kurios, vienu galu įžemintos korpuse, kiti galai įstatomi švytuoklėje tarp štiftų. Spyruoklių standumas nustatomas jų kiekiu ir storiu. Korpusas 1 užpildomas tepalu, savasis dažninio virpesių slopintuvo dempfiravimas nustatomas tepalo klampumu ir tarpelio dydžiu tarp švytuoklės iir korpuso (tarpo dydis kinta perstačius ašine kryptimi varžtais 5 ir 6.

Pavaros mechaninės dalies virpesių lygtys ir struktūrinės schemos

Skaičiavimo ir tyrimo metu vertinama:

a) elektros pavaros su varikliu dinaminės savybės;

b) movos, jungiančios elektros variklio rotorių su reduktoriumi tamprumas ir slopinimas, pavaros rkrumpliaračių ciklinės paklaidos. Visa sekcijos pavara laikoma absoliučiai standžia, vertinami tik jo inercijos momentai, taip pat cilindrus veikiantys pasipriešinimo momentai.

2 pav. Spausdinimo sekcijos mechaninės dalies dinaminis modelis

Čia:

– variklio rotoriaus inercijos momentas apie jo sukimosi ašį;

,., – cilindrų inercijos momentai apie jų sukimosi ašį;

– dempferio masės inercijos momentas;

, – movos standumo ir pasipriešinimo koeficientai;

– elektromagnetinių jėgų momentas, veikiantis variklio rotorių;

, ., -cilindrus veikiantys pasipriešinimo momentai;

φ – variklio rotoriaus posūkio kampas;

φ – reduktoriaus įėjimo veleno posūkio kampas;

φ – ofsetinio cilindro su fotoimpulsiniu keitikliu posūkio kampas (φ = φ );

φ , φ , φ – kitų cilindrų posūkių kampai;

, – reduktoriaus krumpliaračių pradinių apskritimų spinduliai;

– cilindrų darbinių paviršių spinduliai (vienodi visiems cilindrams);

φ – dempferio masės posūkio kampas;

Krumpliaračių perdavimo santykių nustatymas, vertinant jų ciklines paklaidas:

a) ∆ – krumpliaračių a, b sukibimo linijinė ciklinė paklaida laiko momentu t, t.y .∆ = ∆ (t).

– krumpliaračių a, b sukibimo ciklinė kampinė paklaida, redukuota prie krumpliaračio a;

Galima rašyti, kkad:

φ – φ = ∆ ; (1)

Iš čia:

φ = i φ + ; (2)

i = ; (3)

b) cilindrus 3 ir 4 jungiančių krumpliaračių atveju analogiškai:

φ – φ = ; (4)

čia – cilindrų 3 ir4 krumpliaračių e, g sukibimo linijinė ciklinė paklaida;

Iš (4) gauname:

φ = φ – ; (5)

= – kampinė krumpliaračių e, g sukibimo linijinė ciklinė paklaida; (6)

c) cilindrus 2 ir 3 jungiančių krumpliaračių atveju:

φ – φ = ; (7)

Iš čia:

φ = φ – ;

= ; (8)

d) cilindrus 1 ir 2 jungiančių krumpliaračių atveju:

φ – φ = ;

įrašome jau turimą φ reikšmę:

(φ – ) – φ = ; (9)

Iš čia:

φ = φ – ; (10)

= ; (11)

Lygtys mechaninei sekcijos daliai sudaromos taikant antrojo tipo Lagranžo lygčių pagrindu.

Naudojamos tokio pavidalo Lagranžo lygtys:

= ( i=1, 2 ) (12)

Čia:

– sekcijos mechaninės dalies kinetinė energija;

– potencinė energija;

– disipacinė funkcija;

– apibendrintoji jėga, veikianti pagal apibendrintąją koordinatę . Mūsų atveju apibendrintosios koordinatės (posūkių kampai):

φ , φ , φ , (13)

visi kiti kampai išsireiškia per šiuos kampus (13).

Sekcijos kinetinė energija (joje nevertinamas narys su ,nes jis bus nagrinėjamas elektros pavaros struktūrinėje schemoje)

(14)

Čia:

Irašome

kampų išvestinių reikšmes iš (4)-(11) lygčių:

(15)

Sekcijos potencinė energija išreiškiama per movos ir dempferio tampriųujų narių susisukimą:

; (16)

Disipacinės funkcijos išraiška (į ja neįtraukiami pasipriešinimo momentai):

; (17)

Čia – guolių trinties koeficientai.

Turėdami lygybėse (15), (16), (17) duotos kinetinės energijos , potencinės energijos ir disipacinės funkcijos analitines išraiškas, naudojamės (12) Lagranžo lygtimi (kiekviena iš jų atitinka koordinates φ , koordinates φ arba koordinates φ ).

Kadangi toliau nagrinėjame tik viena spausdinimo sekciją, sekcijos indeksą „i“ ppraleidžiame.

Randame į (12) Lagranžo lygtimis įeinančias išvestines, priimdami, kad ir

. Pagal apibendrintąją koordinatę φ išvestinių neieškome, nes ši koordinatė įeina į elektros pavaros struktūrinę schemą ir įvertinama tose lygtyse. Mūsų nagrinėjamu atveju , nes

yra koordinačių greičių, bet ne pačių koordinačių funkcija ( pažymime, kad ).

Kinetinės energijos išvestinės pagal ir :

+ + + + =

= – = (18)

Čia:

= – suminis visų cilindrų inercijos momentas; (19)

+ + – cilindrų krumpliaračių paklaidų funkcija; (20)

. (21)

Potencinės energijos išvestinės pagal ir ( = ):

= + + =

= + ; (22) = – + ; (23)

Disipacinės funkcijos išvestinės: + + +

+ =

= ; (24)

Čia:

= ; (25)

+ + ;;

= – + ; (26)

Apibendrintoji jėga veikia tik pagal kampinę koordinatę = .T.y. pasipriešinimo jėgų momentas, veikiantis pagal kampinę apibendrintąją koordinatę :

; (27)

Suminis pasipriešinimo momentas gali būti laiko, koordinačių ir koordinačių greičio funkcija.

Rašomos mechaninės sekcijos dalies diferencialinės lygtys:

;

; (28)

Pavaros elektrinės struktūrinės schemos

Laikoma, kad elektroniniu velenu valdomos ofsetinių ruoninių mašinų pagrindinės pavaros sekcijose naudojamos vienodos kintamosios srovės dažninės vektorinio valdymo elektros pavaros su asinchroniniais varikliais. Tokios elektros pavaros šiuo metu laikomos perspektyviausiomis. Jos savo valdymo savybėmis, dinaminėmis charakteristikomis praktiškai sutampa su nuolatinės srovės reguliuojamo greičio pavaromis, todėl pastarosioms irgi tinka šiame darbe gauti rezultatai.

Sudarant matematinį modelį laikoma, kad kompensaciniai ryšiai panaikina tarpusavio ryšį tarp srovės vektoriaus dedamųjų valdymo kanalų, nepaisoma vidinio EVI grįžtamojo ryšio, vveikiančio momento reguliavimo kanale. Variklio elektromagnetinis laukas laikomas pastoviu. Tada, tarus, kad aprašančiose elektros pavarą lygtyse esantys kintamieji kinta nedidelėse ribose apie jų vidutines reikšmes, gaunama 3 pav parodyta elektros pavaros struktūrinė schema. Atlikus elementarius pertvarkymus, ją supaprastiname. Priimti tokie pažymėjimai:

, – pavaros greičio ir srovės kontūrų reguliatorių perdavimo funkcijos;

, – grieičio ir srovės kontūrų perdavimo koeficientai;

– variklio rotoriaus inercijos momentas;

– variklio statoriaus polių porų skaičius;

– variklio rotoriaus elektromagnetinio ryšio koeficientas;

Ψ – variklio rotoriaus elektromagnetinis ssrautas;

– koeficientas;

– pavaros dažninio keitiklio ekvivalentinis perdavimo koeficientas;

– variklio varža;

– variklio statoriaus fazinės apvijos aktyvioji varža;

– variklio rotoriaus fazinės apvijos varža, redukuota statoriaus apvijai;

– statoriaus apvijos induktyvumas pagrindiniam elektromagnetiniam srautui, atsižvelgiant į kitų apvijų įtaka;

– bendras rotoriaus fazinės apvijos induktyvumas, redukuotas statoriaus apvijai;

– dažninio valdymo kanalo keitiklio ekvivalentinė laiko pastovioji;

– elektromechaninio lauko laiko pastovioji;

– bendras statoriaus fazinės apvijos induktyvumas, atsižvelgiant į tarpusavio induktyvumą tarp nagrinėjamosios apvijos ir statoriaus fazių apvijų;

-variklio rotoriaus sukimosi kampinis greitis;

– variklio rotorių sukantis elektromagnetinių jėgų momentas;

– variklio rotorių veikiantis pasipriešinimo jėgų momentas;

i- variklio statoriaus atstojamojo srovės vektoriaus deeamoji;

, – pavaros greičio ir srovės kontūrų signalai (įtampos);

– pavaros valdymo signalas;

Elektros pavaros dinaminių ir tiksluminių charakteristikų optimizavimui reikia parinkti greičio ir srovės kontūrų reguliatorių perdavimo funkcijų parametrus. Pradžioje parenkama srovės reguliavimo kontūro reguliatorius perdavimo funkcija. Tam naudojama ši struktūrinė schema:

3 pav. Srovės reguliavimo kontūro struktūrinė schema, sudaryta reguliatoriaus perdavimo funkcijos parinkimui (a) ir techniškai optimalaus srovės kontūro struktūrinė schema po parinkimo (b).

Reduktoriaus perdavimo funkcija parenkama taip, kad pertraukto reguliavimo kontūro perdavimo funkcija būtų tokia (techniškojo optimalumo sąlyga):

čia – laiko pastovioji. Prilyginę šią išraišką paveiksle parodytos struktūrinės schemos pertraukto reguliavimo kontūro perdavimo funkcijai ir laikydami, kkad = , gauname:

Iš šios lygybės randame reguliatoriaus perdavimo funkciją:

čia – pastovus koeficientas. Gavome proporcingojo-integralinio tipo reguliatorių.

Reguliatoriaus perdavimo funkcijos (p) išraiškai parinkti taikant techniškojo optimumo sąlygą, ši perdavimo funkcija duotuoju atveju gaunama konstantos pavidalo. Kadangi tokia šio reguliatoriaus perdavimo funkcija iššaukia statinę reguliavimo paklaidą, jo perdavimo funkcija parenkama taikant reguliuojamojo kontūro simetriškojo optimumo sąlygą. Pagal šią sąlygą pertraukto greičio reguliavimo kontūro perdavimo funkcija turi būti tokia:

čia – laiko pastovioji. Šiuo atveju ji parenkama tokia: .

4 pav. Elektros pavaros greičio reguliavimo kontūrinė schema, sudaryta reguliatoriaus perdavimo funkcijos parinkimui (a), simetriškai optimalaus greičio kontūro po parinkimo (b), struktūrinės schemos supaprastintas vaizdavimas (c).

Prilyginę pertraukto greičio reguliavimo kontūro perdavimo funkciją duotąjai perdavimo funkcijai , gauname:

čia – pastovus koeficientas, reguliatorius gavosi proporcionalusis- integruojantysis.

Atkreipsime dėmesį, kad čia pateiktu būdu optimizuotos sekcijos elektros pavaros savybės priklauso tik nuo keturių šios pavaros parametrų: laiko pastoviosios , koeficiento ir inercijos momentų bei . Nuo dydžių , įeinančių į pradinės stuktūrinės schemos perdavimo funkcijas, taip pat sureguliuotos elektros pavaros savybės nepriklauso.

Randame pasipriešinimo momento = išraišką, priimdami, kad jo didumą nusako movos sąsūka. Tada:

– . (29)

; = ;

Mechaninę ir elektrinę pavaros dalį jungis momentas = ir variklio rotoriaus posūkio kampas . Taigi galime sudaryti tokią visos pavaros sstruktūrinę schemą su sustambintai pažymėta jos mechanine dalimi.

5 pav. visos pavaros struktūrinę schemą su sustambintai pažymėta jos mechanine dalimi.

Mechaninės dalies lygtis jau turime, taip pat ir išraišką. Elektrinės dalies lygtis rašome naudojantis 2b pav. ir 3 pav. Parodytomis struktūrinėmis schemomis:

;

Tvarkome gautas lygtis:

;

= 0;

= ;

Irašome vietoje :

Į trečiąją lygtį įeina ketvirtos eilės išvestinė, todėl būtini pakeitimai, norint naudotis programa DDINCHAR. Pertvarkome šią lygtį taip, kad joje liktų tik antros eilės išvestinė:

Tada:

Gauname tokią lygčių sistemą, kurioje pirmos eilės diferencialinės lygtys perkeltos į jos pradžią, dar prideamemechaninės dalies lygtis ir gauname pilną sekcijos pavaros su dempferiu lygčių sistemą. Šioje sistemoje pasirenkame tokią kintamųjų 9koordinačių) eilės tvarką:

;

Šias lygtis galima užrašyti matricų pavidale, kuriame vaizdžiau matosi lygčių struktūra:

x + + x + + x =

Išvados

Valdoma vieno elektros variklio pagrindinė ruloninės ofsetinės mašinos pavara turi daug trūkumų: dėl ilgo, susidedančio iš daug mazgų kardaninio veleno deformacijų, tarpų sujungimuose atsiranda sukimosi ir kitokie pavaros virpesiai, sutrinka sekcijų cilindrų sinchroninis sukimasis. Virpesius kelia ir krumpliaratinės pavaros , kuriomis sukimosi judesys nuo kardaninio veleno perduodamas į pavaros sekcijas. Sudėtingas gaunasi į sekcijas paduodamų judesių koregavimas, kuris visada reikalingas mašinos

darbo bei jos derinimo metu.

Kardaninį veleną pakeitus į atskiras pavaras kiekvienai sekcijai, kurių sinchroniškas sukimasis gaunamas panaudojus elektroninį ryšį tarp sekcijų, t.y. taip vadinamą pavarą su elektroniniu velenu, mašinos darbas tampa sinchroniškesnis, lengviau valdomas.

Diagramoje motoma, kaip virpesių slopintuvas veikia virpesių amplitudę.

6 pav. Virpesių slopintuvo įtaka dažninei amplitudės charakteristikai. – slopintuvo ir sistemos savųjų dažnių santykis;

– bematė virpesių amplitudė;