автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.01, диссертация на тему:Разработка научных основ технологии и проектированияоборудования для безвыстойной обрезки книжно-журнальных блоков

УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ ДРУКАРСТВА

На правах рукопису

Топольницький Петро Володимирович

УДК 681.62.067

РОЗРОБКА НАУКОВИХ ОСНОВ ТЕХНОЛОГІЇ І ПРОЕКТУВАННЯ УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ БЕЗВИСТІЙНОГО ОБРІЗУВАННЯ КНИЖКОВО-ЖУРНАЛЬНИХ БЛОКІВ

05.05.01 -МАШИНИ І ПРОЦЕСИ ПОЛІГРАФІЧНОГО ВИРОБНИЦТВА

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Львів - 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Українській академії друкарства Міністерства освіти і науки України

Науковий консультант доктор технічних наук, професор

Полюдов Олександр Миколайович,

Українська академія друкарства, завідувач кафедри поліграфічних машин

Офіційпі опоиептп:

доктор технічних наук, професор Малащенко Володимир Олександрович,

Національний університет “Львівська політехніка”, професор кафедри деталей машин

доктор технічних наук, доцент Сепьківськнй Всеволод Миколайович, Українська академія друкарства, завідувач кафедри прикладної математики та комп’ютерних інформаційних систем

доктор технічних наук, професор Снлепко Петро Миколайович,

Московський державний університет друку (Російська Федерація), професор кафедри теоретичної і прикладної механіки

Провідна установа: Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, видавничо-поліграфічний факультет; Міністерство освіти і науки України, м. Київ.

Захист відбудеться.......уу^ГГТ.....2000 р. о ......... годині на

засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.101.01 в Українській академії друкарства (79020, м. Львів, вул. Підголоско, 19)

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Української академії друкарства (м. Львів, вул. Підвальна, 17)

Автореферат розісланий ... 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради Дідич В.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Для операції обрізування книжково-журнальних блоків (КЖБ) з трьох боків в існуючому устаткуванні (триножові машини) вітчизняного і зарубіжного виробництва характерні вистоювання (зупинки) напівфабрикатів під час виконання технологічного процесу, значні технологічні та динамічні навантаження, які істотно звужують швидкісні можливості машин: їхні технічні швидкості не перевищують 100 ц/хв. Для досягнення необхідної продуктивності триножових машин обрізування блоків проводять пачками (привертками) висотою до 100 мм, при цьому до складу машин вводять додаткові пристрої для формування і, після обрізування, для розформовування пачок. До того ж збільшення висоти пачки супроводжується зниженням точності обрізування.

На сучасному етапі розвитку брошурувально-палітурного устаткування альтернативою вважають введення до складу автоматизованих потокових ліній (із технічною швидкістю понад 300 ц/хв) двох чи навіть трьох, встановлених паралельно, триножових машин і додаткових засобів для розгалуження потоку блоків, автоматичного формування пачок перед обрізуванням тощо.

Така тенденція розвитку устаткування для обрізування блоків з трьох боків породжує нову концепцію: створення засобів для безвистійного обрізування КЖБ, а саме - за допомогою багатолезових різальних інструментів (БРІ).

На цій основі нами сформульвано важливу науково-прикладну проблему в області поліграфічних технологій і машинобудування -розробка, на основі наукових досліджень, технологічного процесу безвистійного швидкісного обрізування КЖБ та методів проектування призначених для цього високошвидкісшіх операційних машин та секцій потокових ліній.

Таким чином, одержані в цій дисертаційній роботі результати досліджень є актуальними, оскільки воіпі послужили основою для створення безвистійних, патентно-захшцених машин світового рівня для обрізування КЖБ, використання яких в технологічних і потокових лініях створює передумови істотного підвищення продуктивності праці.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Починаючи з 1981 р. дослідження та розробка безвистійного способу обрізування книжкових блоків БРІ проводилася в межах планів бюджетних науково-дослідних робіт кафедри поліграфічних машин УГП ім.Ів.Федорова. Результати цих досліджень

стали підставою для укладення госпдоговору із Всесоюзним науково-дослідним інститутом поліграфічного машинобудування (ВЩЦпо-ліграфмаш), м.Москва, теми №85-85...90. Згодом, в 1991...93 pp., роботи були продовжені в рамках розробки технічного проекту машини для безвистійного обрізування блоків (тема №87-91...93) з Ходорівським СКБ та заводом поліграфмашин (Львівська обл.), а від 1995 до 2000 р.-доопрацювання засобів безвистійного обрізування блоків БРІ до промислового впровадження, теми №105-95...99 із заводом поліграфічних машин фірми "Muller Martini" (Швейцарія, м.Фельбен) .

Проведені дослідження повністю узгоджуються з Державною програмою розвитку національного книгодрукування і преси України, затвердженою Указом Президента України № 58/95 від 28 лютого 1995 р.

Мста і задачі дослідження. Метою дослідження є розробка наукових основ технології безвистійного обрізування книжково-журнальних блоків багатолезовим різальним інструментом та методів проектування високопродуктивного устаткування.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:

1. виявиш ступінь впливу геометричних параметрів БРІ на силові та якісні показники процесу безвистійного обрізування КЖБ; 2. аналітичним і експериментальним шляхами дослідити механіку процесу обрізування блоків і на цій основі здійснити оцінку сил, що діють на транспортувальну систему під час обрізування блоків; 3. аналітичним та експериментальним шляхами розкрити динамічний стан транспортувальної системи і оцінити ступінь його впливу на процес різання; 4. розробити наукові основи процесу безвистійного обрізування блоків і з їх допомогою розробити методику автоматизованого проектування (МАП) БРІ. 5. провести порівняльний аналіз транспортувальних засобів з точки зору їх впливу на точність і якість обрізування блоків. Розробити адаптовану до БРІ систему транспортування блоків; б. розробити та дослідити засіб для зміни напрямку руху блока; 7. провести промислове випробування модуля для безвистійного обрізування блоків, оснащеного БРІ; 8. оцінити можливість використання БРІ для інших технологічних операцій; 9. встановити діапазон технічних і технологічних можливостей альтернативного способу обрізування блоків інструментом, крайка леза якого коливається з ультразвуковою частотою.

Таким чином об'єктом досліджень став технологічний процес безвистійного обрізування блоків і явища, які його супроводжують.

Предметом дослідження є геометричні параметри БРІ методика автоматизованого проектування БРІ, система для транс-

з

портування та зміни напрямку руху блоків із збереженням їх орієнтації у просторі, технологічні параметри процесу обрізування блоків.

Методи дослідження. Дослідження побудовані на основі раціонального поєднання теоретичних досліджень із використанням математичного моделювання, стендових та машинних експериментальних досліджень.

Стендові та машинні дослідження проводилися з метою: 1. визна-ісаня впливу геометричних параметрів БРІ та технологічних режимів на силові та якісні показники процесу безвистійного обрізування; 2. отриман-ія вихідної інформації для теоретичного узагальнення явищ, що виника-оть у транспортувальній системі під час обрізування блоків; 3. розроб-іення методики автоматизованого проектування БРІ; 4. перевірки теоретичних висновків.

Частина практичних результатів отримана методами моделювання іроцесів функціювання різальних і транспортувальних вузпів машини на Ж.

Вимірювання силових параметрів проводилося тензометруваїшям.

Наукова новизна одержаних результатів:

аналітичним та експериментальним методами виявлено доцільні (з ііркувань якості обрізування та мінімізації технологічних опорів) еометричні параметри леза одиничного ножа, а також конструкції БРІ;

розроблено МАП багатолезового різального інструмента з оптимі-ованими параметрами, в основу якої покладено результати експери-гентальних досліджень процесу різання та одержані на їх основі мпіричні залежності;

складено та досліджено математичну модель процесу обрізування блоків а допомогою БРІ, на основі чого вперше встановлено характер зміни та еличини технологічних опорів на різних етапах обрізування блоків, а акож одержано вихідні дані для проектування транспортувального органа іашини;

аналітично та експериментально досліджено пружно-силову взаємодію анок відібраної транспортувальної системи на основі зубчастих пасів, що иникає в період обрізування блоків. Розкрито вплив коливного процесу на арактер зміни технологічних опорів і показані шляхи їх мінімізації; у рамках головної наукової концепції дослідження проведено порів-яльний аналіз механізмів і досліджено механіку процесу зміни напрямку ереміщення блоків у машині. На цій підставі проведено оптимізаційний янтез необхідного механізму і розроблено методику його проектування.

Ч Практичне значення одержаних результат і в полягає, насамперед, у тому, що використання устаткування для безвистійного обрізування блоків за допомогою БРІ створює передумови для підвищення продуктивності праці у 3...7 разів (при поштучному обрізуванні, залежно від формату та умов подачі блоків у машину). Розроблено методики проектування БРІ та транспортувальної системи машини для безвистійного обрізування КЖБ.

Використання цих результатів здійснюється у двох напрямках:

- дерез1 впровадження, розроблених за результатами теоретичних і експериментальних досліджень, методик під час проектування нового устаткування для обрізування КЖБ;

- шляхом' використання розроблених за результатами досліджень засобів у дослідному зразку машини БРБ-120 для безвистійного обрізування КЖБ (виготовлена Ходорівським заводом ПМ машина демонструвалася на міжнародній виставці "Поліграфія-93", м. Київ) та секції обрізування книжкових блоків з двох боків (виготовлена в 1997 р. на заводі поліграфічних машин фірми "Muller Martini" м. Фельбен, Швейцарія). Ступінь реалізації одержаних результатів та їх ефективність підтверджена наведеним у Додатку А.1 актом виробничих випробувань.

Окрім цього, результати досліджень використовуються у навчальному процесі студентів спеціальності 7.090224 - "Поліграфічні машини і автоматизовані комплекси".

Особистий внесок здобувана. Основні наукові розробки отримані автором самостійно. Із 10 публікацій у співавторстві, наведених у списку опублікованих автором праць, здобувачеві належить:

- публікації [13] і [39] - участь у розробці основної ідеї;

- публікації [14], [15], [16] і [18] - постановка задачі;

- публікації [32], [40] і [41] - участь у розробці аналітичної частини;

- публікація [17] - обробка результатів експериментальних досліджень. .

Участь автора у створенні АС і патентів [19...26] відображена у відповідних довідках і пропорційна кількості авторів. Ступінь участі автора у виконанні госпдоговірних робіт зазначена окремо у кожному звіті. У більшості з них здобувач був відповідальним виконавцем.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи, починаючи з 1983 p., щорічно доповідалися автором на звітних науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу УАД (Українська академія друкарства; до 1994 p.- УШ ім. Ів.Федорова), наукових семінарах кафедри поліграфічних машин УАД, науково-технічній

аді відділу брошурувально-палітурних машин ВНДІполіграфмаш м.Москва, 1989 p.), Всесоюзній нараді з методів розрахунку

юліграфічних мапшн-автоматів (м. Львів, 1991 p.), науково-практичному емінарі-ярмарку "Совершенствование технологии и оборудования для іазрезки стоп бумаги и обрезки книжных блоков" (м.Ромни, 1992 р.), гауково-технічній раді СКБ заводу поліграфічних машин (м.Ходорів, 1993

і.), 3-му міжнародному симпозіумі українських інженерів-механіків у Іьвові (1997 p.), науково-технічній раді відділу перспективи

Оельбенського заводу поліграфічних машин фірми "Muller Martini" Швейцарія, 1995...1998 pp.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 41 іаукову працю: 18 статей в наукових збірниках та журналах (з них 12 -ідноосібно), тези 15 (11) доповідей на конференціях різних рівнів, зміст :ких не розкритий в подальших статтях, отримано 7 авторських свідоцтв і ідин Європатент.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота складається із ютупу, шести розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Іовний обсяг дисертації 407 с., з них: ілюстрації - 43 с., додатки - 20 с., :писок використаних джерел (167 найменувань) - 17 с.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ .

У вступі розкрито стан наукового завдання, обгрунтовано іктуальність роботи, визначено мету та задачі дослідження, показано іаукову новизну матеріалів роботи, описано структуру дисертації та >сновні положення, які виносяться на захист.

У першому розділі проаналізовано наукові праці та дослідження іітчизняних і зарубіжних вчених Альттуля Є.А., Акатьева Д.Ф., 'рушевського B.C., Мордовіна Б.М., Пергамента Д.А., Полюдова О.М., Гюріна А.А, Крабіша К. та ін., практичні розробки у розрізі існуючого '■статкування для різання стосів паперу та обрізування КЖБ з трьох боків: юзплянуто сучасний стан і тенденції розвитку. Проведено критичний іналіз існуючих способів безвистійного обрізування КЖБ та інструментів щя їх реалізації. Показано, що існуюче устаткування для обрізування СЖБ з трьох боків не забезпечує необхідну швидкодію, поставлену іимогами сьогодення. Розкрито суть способу безвистійного обрізування СЖБ багатолезовим різальним інструментом (БРІ).

Проаналізовано сучасні транспортувальні засоби для зміни напрямку іереміщення КЖБ. Визначено, що сьогодні не існує засобів для зміни

напрямку переміщення блоків із збереженням їх орієнтації у просторі, які можуть забезпечити надійність роботи при швидкості руху блоків 2,5 м/с.

Розглянуто властивості паперу, які суттєво впливають на силові показники процесу обрізування.

На основі аналізу літературних джерел і потреб виробництва сформульовані основні задачі, які підлягали вирішенню.

У другому розділі розглянуто особливості технологічного процесу без-вистійного обрізування книжкових блоків БРІ, конструктивні особливості БРІ, розроблено рекомендації щодо вибору конструкції БРІ залежно від виду паперу, з якого виготовлені книжкові блоки та згідно поставлених вимог щодо точності та якості обрізування. На рис.1 зображена принципова схема пристрою для обрізування блоків БРІ. Книжковий блок 1 транспортером 2 подається в зону закріплених на плитах 3 основного А і допоміжного 5 БРІ. Технологічно необхідне зусилля затискування блоки забезпечується транспортером 2.

Рис. 1. Принципова схема пристрою для безвистійного обрізування книжкових блоків багатолезовим різальним інструментом

Конструкція складаного з окремих ножів БРІ передбача< обрізування блока (від його початку і до кінця) кожним лезом на певнз глибину Ь, яка залежить від геометричних параметрів БРІ і сутгев< впливає на силу різання. Леза допоміжного 5 складаного БРІ забезпечую!! якісне дорізування підошви блока, товщина якої наближено дорівнюі

1,5...З мм. Змінюючи геометричні параметри як лез, так і БРІ у цілою

можна з високою вірогідністю прогнозувати силові та якісні показники іроцесу обрізування.

Аналітичним шляхом визначені основні геометричні параметри фасонного БРІ, глибина різання лезами фасонного БРІ на ділянках зрізування та дорізування. Результати розрахунків дійсних кутів різати ір залежно від глибини різання Її лезом при змінюваних куті р атаки леза 'кут між крайкою леза та напрямком руху блока) та радіусі К закруглення їершини леза наведені на рис. 2.

Розроблено методику автоматизованого проектування БРІ та зкремих ножів, з яких він складається. Проектування ведеться згідно трограм, складених з урахуванням рекомендацій щодо геометричних пара-

о

і

*

сСр,°

3,9

2,6

ІЗ

а

—V—"V—■ ■ ■-уц-іп пгіг-ьп

к Г\ \

Я3 2 мм V Я* 4мм ІІ»8Дми

0,1 од 0,3 <и Т%мм б

Рис.2. Залежність дійсних кутів різання ОрВІд глибини її різання при змінюваних р (а) і Я (б)

гетрів БРІ, розроблених на основі результатів аналітичних і експе-иментальних досліджень.

На рис. З наведена блок-схема алгоритму проектування складаного з

окремих ножів БРІ лінійної або фасонної конструкцій. Критеріями оцінки вибору профілю кривої (“закон” розташування вершин лез), на якій розміщені вершини лез фасонного БРІ є: - поступове збільшення глибини різання (від 0 до 0,5 мм) лезами на ділянці врізування і, відповідно, поступове зменшення на ділянці дорізування; - максимальна глибина різання окремими лезами 0,6 мм; - довжина ділянки врізування (дорізування) повинна забезпечити розміщення 5... 7 ножів. Аналіз кривих, на яких розміщуються вершини лез БРІ показав, що найбільш прийнятною (з огляду на поставлені вимоги) є крива, яка відповідає оберненій параболі “ОП-ОД”.

Розроблена методика проектування дозволяє оперативно виконати: розрахунок БРІ довільної конструкції; графічні побудови робочого креслення ножа БРІ, збірного креслення БРІ; шаблону для виставлення вершин лез складаного БРІ (наприклад, по кривій) при їх закріпленні на монтажній плоті.

Дослідження характеру, фізичної суті затуплення (зношування) БРІ та його різальної здатності дозволили визначити основні фактори, що впливають на інтенсивність затуплення лез (складові сили різання , сили тертя паперу по крайці та бічних площинах леза під час обрізування блока, сил тертя, що виникають при “підійманні” розрізаних частин паперу тощо), максимальний радіус (11=26 мкм) закруглення крайки леза, при якому якість обрізування задовільна.

Розроблені рекомендації щодо вибору умов подачі блоків у різальну секцію дозволяють здійснити доцільний з огляду на силові показники процесу обрізування вибір умови подачі (суцільним потоком або з певним кроком) залежно від геометричних розмірів книжкових блоків.

Третій розділ роботи “Розрахунок системи транспортування блоків у машині для безвистійного обрізуваїшя (МБО) книжково-журнальних блоків” присв’ячений аналітичним дослідженням транспортувальних систем різних типів, метою яких є вибір транспортувальної системи, максимально адаптованої до умов обрізування книжкових блоків БРІ. Крім цього, у розділі розглянуто питання вибору пристрою для зміни напрямку переміщення книжкових блоків.

Необхідні для проведення вказаних розрахунків вихідні параметри: сили різання та затискування блоків транспортувальним органом -визначалися за розробленими автором методиками. Зокрема, під час розрахунків сил різання процес обрізування книжкового блока (рис. 4.) розділено на п’ять характерних ділянок, черговість яких може змішоватись залежно від конструкції БРІ та способу подавання блока у зону обрізування (корінцем вперед або, навпаки, - назад):

- на ділянці 1 відбувається поступове врізування багатолезового

Початок

.©

Лінійний іг=1 ■*—«^Конструкція^»—► Фасонний іг=2

Кут при вершині бл. "ріпj"

Лінія розташування вершин лез

Вибір закону розташування вершин

о

о

о

о

-1©

Розрахунок точок лінії, розташування вершин лез

©

Монтаж БРІ з X ножів бл. "ріп^' або "ріпіі:"

С

©

Закінчення

Рис.3.Блок-схема алгоритму проектування багатолезового різального інструмента

інструмента в блок (характеризується збільшенням сил різання та тертя на протязі часу Ті, залежно від швидкості транспортування та формату блока);

- ділянка 2 характеризується більш інтенсивними зростанням сили різання під час обрізування проклеєного корінця блока (більш жорсткого порівняно з основною частиною блока) за час Т2;

Рис.4. Характер зміни сили різання під час обрізування блока

- ділянка 3 - зона стабільного різання ( кількість лез, одночасно задіяних у процесі обрізування на протязі часу Т3-стала);

- ділянка 4 - зона дорізування (в процесі різання задіяні леза основного і допоміжного БРІ), характерне деяке збільшення сили різання протягом часу Т4;

- ділянка 5 - зона виходу різального інструмента з блока (поступове зменшення сили різання за час Т$).

Загальний час різання

•Г / _ (*0 + *і +x2 + *3 + x4) + :cs * +*5

~ /Ут ~ V ~ v ’ { )

/ тР ' тр " тр

де = х + Хз - загальна довжина технологічної зони машини, яка містить

складові х = Хо + хі + х2 + Xj +х4 і залежить від параметрів БРІ (ця сума, незалежно від формату, є сталою);

х; - змінна складова (залежить від товщини і формату блоків);

Vmp • швидкість транспортування блоків.

Використовуючи системи символьної математики “Mathcad 7” та електронних таблиць “Excel” [35,57], аналітично визначені сили різання під час обрізування різних за форматом і товщиною книжкових блоків при заданих параметрах БРІ. Розрахунки сил різання проводилися для блоків, виготовлених з трьох видів паперу, які суттєво відрізняються за фізико-

механічними властивостями: крейдованого, офсетного та газетного.

Сила від обрізування книжкового блока на усіх ділянках

P(t) =f(Pz(t)) , (2)

де t - біжуче значення часу, на протязі якого обрізується книжковий блок; Рг - сила опору транспортуванню блока

Рг ~Ргор + Peep -/г + Лоб •// , (3)

де Ргор , Peep і Р.тб - відповідно горизонтальна, вертикальна та лобова складові сили різання;

//, fz - коефіцієнти тертя книжкового блока, відповідно, по площинах лез БРІ і пасів по напрямних.

Необхідне зусилля транспортування розраховується по максимальному значенню СИЛИ Р^тах-

Технологічно необхідне для якісного і точного обрізування зусилля затискування книжкового блока F,am = Fmpmax/f, , де f,- коефіцієнт тертя між блоком і пасами транспортера.

Тоді загальне зусилля транспортування Fmpv - Fmp + F3am ■ f2 .

У роботі розглянуто три типи транспортувальних систем: “пас на роликах”, “пас на напрямних” та “пас на напрямних з пневмопіддувом”. Розрахунки системи “пас на роликах”, а згодом і експериментальні дослідження показали недоцільність (з огляду на якість і точність обрізування блоків) її використання через надмірний прогин плоского паса у міжроликовий простір і виникнення ефекта круглення блока. Встановлено зміну величини прогину паса залежно від діаметрів роликів і товщини оброблюваних блоків.

У транспортувальній системі “пас на напрямних” використано зубчасті паси, які гладкими боками затискують блоки, а протилежними -ковзають по нерухомих напрямних з антифрикційним покриттям. Експериментальні дослідженім виявили надмірне нагрівання пасів і напрямних внаслідок тертя.

Вказаний недолік вдалося усунути в зарекомендованій до використання транспортувальній системі “пас на напрямних з пневмопіддувом”, показаній на рис. 5. Пас 1 ковзає по напрямній 2 з отворами, через які подається під тиском повітря. Пас 1 і напрямна 2 покриті антифрикційним шаром 4. Для забезпечення надійного зчеплення паса з блоком гладкий бік паса покритий фрикційним шаром 5.

Під час проведения затиснутих блоків транспортером через різальну секцію обидва паси зазнають змінних за величиною розтягувальних деформацій. У роботі проведено розрахунок динамічних навантажень на паси. Розглянуто усталений режим роботи машини для обрізування книжкових блоків, при якому блоки в технологічну зону машини

подаються з певним кроком (500 мм). При цьому під час обрізуванім на робочій вітці транспортера одночасно можуть знаходитися три блоки.

5 7 6 4

4

Рис. 5. Схема конструкції напрямної паса з пневмопіддувом

Схема робочої вітки транспортера із затиснутими книжковими блоками зображена на рис.6. Схема відображає розташування книжкових блоків у так званий початковий момент часу (момент часу, з якого програма починає виконувати обчислення). У цей момент книжковий блок 1 знаходиться в зоні стабільного різання (кількість лез, задіяних у обрізуванні - стала); книжковий блок 2-у зоні врізування лез БРІ в книжковий блок (кількість лез і зусилля різання при переміщенні блока зростають); книжковий блок 3-у зоні транспортування до виконання операції обрізування. БРІ довжиною Б встановлений на відстані 500 мм

500

Іі

З

ІЬ

-у І *«<• -1 £

Л.

і

х2

у*

ЛЗ

?.т

БРІ

Рис.6. Схема розміщення блоків на робочій вітці транспортера

о

від веденого шківа транспортувальної системи, д: *і... 3 - відстань від веденого шківа до центра маси відповідно третього, другого і першого блоків;

1, - відстань від веденого шківа до третього блока; 12 і Із - відстань між блоками; Ь - відстань між шківами пасового транспортера.

Динамічна модель вітки показана на рис.7 у вигляді дискретної механічної системи з трьома ступенями вільності, де /я,- (і=1, 2, 3) — маси книжкових блоків; с,, //, (і=1, 2, 3, 4) — коефіцієнти жорсткості і лінійного опору пружних ланок; і5, (і=1, 2, 3) — технологічні навантаження; х,- (і=1,

2, 3) — координати положення блоків.

Сл С2 С3

Рис. 7. Динамічна модель для розрахунку навантажень на елементи системи транспортування

Зміна сили різання Р від відстані у (між центром маси блока і лівим кінцем робочої вітки транспортера) х показана на рис.8. Для розрахунку навантажень елементів системи транспортування блоків приймався коефіцієнт тертя пасів по напрямних (з пневмопіддувом) kj ~ 0,01, величина якого визначена під час проведення експериментальних досліджень дослідного зразка машини на заводі фірми “Muller Martini” (без пнев-мопіддуву к/ = 0,15).

У подальших розрахунках коефіцієнт лінійного опору ріо враховує як внутрішнє, так і зовнішнє (по напрямних) тертя паса.

Внутрішні сили пружних ланок механічної системи визначаємо як

Fi = Fic+FifJ (і = 1, 2,3,4), (4)

це Fic = c0£j - сили пружності, Fifl = pQVj (і = 1, 2, 3, 4) - сили лінійного

эпору, де є,, v, - відносні деформації ділянок транспортерів і їх похідні за

часом; с0 , щ> - жорсткість і коефіцієнт лінійного опору ділянки

гранспортерів одиничної довжини.

Рис. 8. Схема для визначення відстані від осі веденого шківа до центра маси блока _

Відносні деформації ділянок робочої вітки транспортерів:

р - У0/'Х ■ 1 к о + Г<?' *2-*з.

ІЗ '

£г> =

Єн =

к

*з - Урі

к 0-Г0*’

(5)

де У0 - стала колова швидкість шківів транспортера; /]0, Ію - початкові довжини збіжної та набіжної ділянок паса.

Диференціюючи функції (5) за часом, отримуємо

_ _ У0 -У1 і (хх - У0! )У0'

~ & /10+^ (/10+г0/)2’

о,

ж

/2 3 л

у = Уз-^о , (хз-У^Уо.

4 А /40-Г0г (/40 -РЬ^)2 ’

де іл(і=1,2,3) - швидкості переміщення книжкових блоків.

Із залежностей (4...6) визначаємо внутрішні сили Еі (і=1, 2, 3, 4) для ділянок робочих віток транспортерів

Урі-х ко Ус/

+ Мо

У0~у | (х~У0і)У0

- Х\ - Х2 р2 = сй —------------------

+ Ма .

2 ‘2

'і о +^У (/ю + М2

Уі “ Уг .

с- _ - *2“*3 . .. У2-У3.

ґг ~ со —;--+ Ао —>

'з *з

/Г =с *з-*У , „ Уз-^о , :х (хз-^Уо.

4 Чо+^Ґ Чо °04О-^)2’

(7)

Згідно з принщшом Даламбера, рівняння руху для трьох одночасно обрізуваних кішжкових блоків записуємо у вигляді

сЬсг і

сії = уі»-

(ІУХ _ 1

сії щ

*>2 _ 1

сії т2

<&з _ 1

Ж Щ

сіх-

2

сії

у2>'

<&3

- = V-

3’

(В)

де Р, =/(х), (і = 1.2,3) — зусилля різання.

Задавши початкові умови для проведення обчислень та виконавши розрахунок початкових переміщень, отримаємо систему нелінійних диференціяльних рівнянь, котра описує динамічні процеси у механічній системі робочої вітки транспортерів.

*4 *5

*6

¥і (/,Х)~ <*•(*1* ~Х2)+^-(Х,-Х5) рт

тх)= Юі-Ь . Щ.

Со-ІХ1-Х2)+Ио-(Хі-Хь) Я)' С^г “ -^з)+ М>" (^5 —^б) Р2(Х) '

ГП2-І2 . щ_-1з Щ.

~ІІ/20,Х) + -Х3)+Мг(*5-*б) Гз(Х)

щ

де В(г,Х) - рівняння руху механічної системи.

За розробленою методикою проведено аналітичні дослідження зусилля та швидкості транспортування, що виникають під час обрізування одночасно 3-х блоків, які переміщуються з кроком 500 мм, а також зміни крутного момента на приводному валі та потужності, споживаної електроприводом машини. При цьому зусилля транспортування у ведучих ланках транспортера визначено на ділянках між ведучим шківом і 1-им блоком, 1-им і 2'гим блоками, 2-им і 3-ім блоками та після 3-го блока. Одночасно визначено зміну швидкості транспортування блоків (відповідно 1-го, 2-го та 3-го).

Розрахунки проводилися з урахуванням геометричних розмірів технологічної зони секції обрізування, формату блоків та кроку їх переміщення. При цьому враховувалися сили, що виникають під час обрізування блоків одночасно з двох боків (головки та хвостика).

Фрагменти результатів розрахунків показані у вигляді графіків на рис.9 і 10. З рис.9 видно, шо на величину зусилля транспортування (тягового зусилля) у ведучій ланці (між ведучим шківом і 1-им блоком)

1800

1200

600

0

а

Ьл

5 2 Є

а ч Є

о

0,1

0,2

0,3

0А

і'Сек

Рис.9. Зміна зусилля транспортування у ведучій ланці під час обрізування (на ділянці між ведучим шківом і першим блоком)

впливають, окрім сили, що виникає під час обрізування 1-го блока також і сили, що виникають під час обрізування 2 і 3-го блоків. Цим пояснюється деяке збільшення зусилля транспортування на ділянці а-б. Пульсуючий характер зусилля транспортування обумовлюються конструкцією БРІ (кожне наступне лезо починає приймати участь у обрізуванні через певний проміжок часу) та наявністю власних коливань пасового транспортера.

При дальшому переміщенні блоків (ділянка б-в) спостерігається зростання зусилля транспортування. В цей час, одночасно з початком обрізування 1-го блока лезами додаткового БРІ (сили різання - збільшуються), основний БРІ врізується у проклеєний корінець 2-го блока. Беручи до уваги незначну товщину шару клею (0,1 ... 0,5 мм), процес відбувається за незначний проміжок часу, що призводить до додаткового збудження коливань.

Ділянка графіка в-г відображає вихід 1-го блока із зони обрізування та вплив на ведучу ланку сил різання під час обрізуванім 2-го блока, який перебуває в цей час у зоні стабільного різанім (кількість лез, задіяних у обрізуванні - постійна).

Ділянка графіка г-д характеризує величину зусилля транспортування 1-го блока (обрізаного) до повного виведення із машини. У цей час 2-ий книжковий блок ще перебуває в зоні стабільного різання, а 3-ій блок тільки починає обрізуватися БРІ. Цим пояснюється відносна стабілізація зусиль транспортування.

Ділянка графіка д-е відображує вплив на зусилля транспортування збільшення сил різання внаслідок одночасного початку задіювання лез додаткового РІ (2-ий блок) та врізування основного РІ у проклеєний корінець 3-го блока. Відносне зменшення зусилля транспортувати (ділянки графіка г-д-е-є) відбувається внаслідок того, що ведуча ланка транспортера при виходженні із зони обрізування та дальшому транспортуванні першого блока “віддає” свою енергію, що пояснюється пружними властивостями пасового транспортера (попередньо розтягнутий в результаті дії сил різання, пас після розвантаження від дії сил різання, скорочується і “допомагає” переборювати технологічне зусилля).

Швидкість транспортування під час обрізування одночасно 3-х блоків (рис. 10) має коливний характер стосовно номінального значення, до того ж частота коливань швидкості відповідає частоті коливань зусилля транспортування.

Характер зміни величин момента на головному валі аналогічні характеру зміни зусилля транспортування.

Значної уваги в розділі приділено вибору і методиці розрахунку розроблених пристроїв (рис. 11) для зміни напрямку переміщення книжкових блоків із збереженням їх орієнтації у просторі. За результатами порівняль-

V, м/сек

ного критеріального аналізу запропоновано пристрій на основі однобічних зубчастих пасів (рис.11, с), який працює таким чином. Після виведення блока 1 із першої різальної секції (напрямок переміщення вказаний стрілкою) він перехоплюється спочатку проміжковим транспортером 2 і далі затискувачами каретки 3, яка закріплена на зубчасто-пасових транспортерах 4 та 5. Каретка 3 змінює напрямок переміщення на 90°, а зафіксований в каретці блок і перехоплюється проміжковим транспортером 6, який вводить блок у транспортувальну систему другої різальної секції.

Розроблено методику розрахунку цього пристрою, за якою розраховується спочатку площа затискувачів 3 {а і Ъ - відповідно їх довжина і ширина)

а - Ь ~ , (10)

а • 6

де 6- напруження деформації стиску блока;

а і к - коефіцієнти, що враховують фізико-механічні властивості паперу, з якого виготовлені книжкові блоки (різні за товщиною);

ї'зат ~ у , (11)

де т - маса книжкового блока;

// - коефіцієнт тертя блока по столу; д - прискорення вільного падіння;

/- коефіцієнт тертя в затискувачах;

К,~ коефіцієнт запасу;

Рис.И. Скеми пристроїв для зміни напрямку руху блоків із збереженням їх орієнтації у просторі

у - швидкість транспортування блока; г - радіус повороту блока.

Потім визначаються кінематичні та силові параметри, які є вихідними даними для введення у відповідну блок-схему розрахунків основних параметрів пристрою. За результатами розрахунків одержано графіки зміни зусилля затискування блока залежно від радіуса повороту блока і швидкості його транспортування.

У четвертому розділі описані матеріальна база експериментальних досліджень і програма Ьс проведення. У значній за об’ємом експериментальній частині ставилося метою вирішення ряду прикладних задач: оптимізація конфігурації окремого леза БРІ; оптимізація конструкції складаного з окремих лез БРІ; встановлення діапазонів фізико-механічних властивостей матеріалу блоків, їх форматів і товщин, які доцільно обрізувати БРІ; визначення величини та характеру зміни сил різання, необхідних для їх переборення зусиль транспортування та затискування блоків; виявлення доцільних діапазонів швидкісних можливостей обрізування блоків БРІ; розробка обгрунтованих рекомендацій щодо вибору системи транспортування машини для безвистійного обрізування блоків, оснащеної БРІ; оцінка області використання БРІ у перспективі, розгляд альтернативних способів безвистійного обрізування блоків.

У роботі описана конструкція та робота лабораторного стенда з пластинчастими траковими транспортерами, експериментального зразка машини для безвистійного обрізування книжкових блоків БРБ120, експериментального стенда з пасовими транспортерами та дослідного зразка різальної секції машини для безвистійного обрізування книжково-журнальних блоків.

У цьому ж розділі описані розроблені автором технологія та пристрій для обрізування переда “англійської ” брошури за допомогою БРІ.

У п’ятому розділі викладено результати експериментальних досліджень процесу безвистійного обрізування КЖБ за допомогою БРІ. У цьому розділі одержано більшість вихідних даних, необхідних для проектування основних пристроїв машини для безвистійного обрізування КЖБ: окремого леза БРІ, конструкції БРІ та системи транспортування блоків у машині.

Виявлено, що папери , які використовуються у Західній Європі є більш жорсткими від продукованих у Російській Федерації та Україні. Зокрема, найбільш важлива при розрахунках, горизонтальна складова сили різання, що виникає під час обрізуванні блоків, виготовлених з таких паперів збільшується у середньому в 1,5 раза.

Встановлено низку оптимальних конструктивних параметрів:

- глибину різання одиничним лезом БРІ залежно від виду паперу з

(кого виготовлений блок. Цей параметр не повинен перевищувати Ь ~ 0,6 ш, при його збільшенні прямопропорційно зростають технологічні та нші силові величини, а також погіршується якість обрізування;

- кут атаки леза повинен бути у межах а =13... 18°, при чому більші начеїшя слід використовувати для лез із закругленою вершиною;

- радіус закруглення вершин лез, який для досліджуваних видів іаперу повинен бути у межах г = 1...3 мм. При цьому закруглення іершини леза в усіх випадках призводить до зменшення горизонтальної і більшення вертикальної складових сили різання. Для блоків, виготов-іенпх з м’яких видів паперу, слід приймати радіус закруглення г = 3 мм;

- фактичну глибину різання її’ БРІ, яка відрізняється від глибини іізання одиничним лезом, заданої положенням леза стосовно блока, встановлено причини такої трансформації і виявлено, що на величину Ь’ утгєво вплітає форма вершини леза, його гострота, властивості паперу, овщина блока тощо. В усіх випадках Ь’< її;

- швидкість подачі книжкових блоків незначно впливає на величину ехнологічноп» опору (сили різання);

- зростання сил різання корінцевої частини блоків, скріплених термо-леєм, на 30...40% (стосовно одного леза). Спостерігається налішання лею на леза БРІ, а тому для запобігання такому явищу рекомендовано еріодичне (через 2...5 блоків) нанесення на леза БРІ клеєвідштов-увальної рідини;

- взаємозв’язок між зусиллям затискування блока та його товщиною, идом паперу, з якого виготовлений блок та швидкістю його подачі, [аведені у роботі залежності дозволяють визначити зусилля затискування ілежно від змінних параметрів. Крім того, виявлено, що при подачі локів із швидкістю меншою 0,3 м/с виникає потреба не лише у зільшснні зусилля їх затискування, але й спостерігається погіршення кості обрізу;

- доцільну довжину крайки леза / = 13... 16 мм. При зменшенні цього араметра І < 13 мм суттєво зростають сили різання і, відповідно, зусилля ітискування блока. Збільшення довжини крайки леза / > 16 мм ризводить до збільшення як довжини БРІ, так і габаритів машини;

- доцільну кількість блоків, які обрізуються одночасно. Виявлено, що і допомогою БРІ можна обрізувати безперервний потік блоків. У цьому іпадку сили різання і, відповідно, зусилля транспортування блоків є аксимальними. Тому, беручи до уваги те, що у брошурувально-палі-фному виробництві подача блоків здійснюється з певним інтервалом, то іго слід дотримувати і у різальній секції;

- вплив конструкції БРІ на технологічні та силові параметри процесу зання. Експериментально встановлено, що за основним силовим пара-

метром - горизонтальною складовою сили різання - V-подібний фасонний БРІ (однакова кількість лез основного і допоміжного БРІ) є найбільш енергоємким (з-поміж V-подібного лінійного, фасонного та лінійного БРІ). Проте, за усіма іншими параметрами - якістю обрізування, продуктивністю та габаритами він переважає аналоги;

- незначний вплив зміни швидкості руху блоків (у досліджуваному діапазоні швидкостей V = 0,5... 2,7 м/с) на зусилля різання.

Автором зроблено висновок про достатність цих параметрів для проектування БРІ.

Другою важливою складовою частотою експериментальних досліджень є система подачі блоків пасовими транспортерами. Зокрема дослідження системи “пас на роликах” підтвердили недоцільність використання її в машинах, укомплектованих БРІ. Виявлено, що під час транспортування блока виникає ефект кругління блока, що призводить до суттєвого зменшення точності та якості обрізування, проте цей ефект може бути використаним для механічного крушения корінця блока.

Широкі експериментальні дослідження дослідного зразка секції машини для безвистійного обрізування КЖБ на заводі поліграфічних машин фірми “Muller Martini” проводилися в умовах, наближених де виробничих. Дослідження проводилися на швидкостях руху блока до 2,7 м/с, вимірювали головний силовий параметр - горизонтальну складову сили різання та крутний момент на приводному валі пасового транспортера. Якість обрізування оцінювалася візуально. На рис. 12 наведені графіки зміни горизонтальної складової Рг сили різання те момента М на приводному валі пасових транспортерів під час обрізування головки та хвостика блока. Як видно з графіків, експериментальні досліджень підтвердили результати, отримані аналітичним шляхом: аналогічний характер зміни як горизонтальної складової Рг сили різання, так і момента М на приводному валі, а дійсні значення Рг і М різняться > межах 7...9 %.

За результатами досліджень встановлено наступне:

- при збільшенні швидкості транспортування блоків від 1,0 до 2,7 м/< спостерігається зростання горизонтальної складової сили різання ш

15...22% залежно від виду паперу, з якого виготовлений блок;

- визначено частоту подачі блоків залежно від швидкості рух) транспортера та формату блока;

- зміна товщини блока (при одному форматі) у межах 10...36 м\ незначно впливає на зміну величини горизонтальної складової силі різання;

- величина і характер зміни горизонтальної складової сили різання одержані експериментальним шляхом, близькі до отриманих аналітично;

- зміна моментів на приводному валі пасових транспортерів залежно іід швидкості транспортування блоків, їх товщини та довжини близька до >озрахункових значень.

Рис. 12. Зміна горизонтальної складової Ргсили різання (а) та момента М на приводному валі (б) під час обрізування

У шостому розділі дисертації описано методику і результати осліджень процесу обрізування КЖБ інструментом, крайка леза якого вливається з ультразвуковою частотою 20 кГц (амплітуда коливань А = ? мкм). Дослідження проводилися на експериментальній секції, становленій на агрегаті “Binder” за розробленою автором методикою, еобхідні для досліджень різальні інструменти (виготовлені згідно вроблених автором креслень), ультразвуковий магнітострикційний гретворювач і генератор були поставлені фірмою “Telsonic” (Швейцарія). Іирина леза ножа складала 50 мм, кут загострення а= 15°.

У роботі наведений ілюстративний матеріал, який показує недостатню (активність “ультразвукового” обрізування книжкових блоків. Зокрема, іалітичні та експериментальні дослідження засвідчили, що при амплітуді >ливань крайки леза А = 19 мкм з частотою 20 кГц якісне обрізування ожливе за умови швидкості подачі блоків не більше 0,5 м/с. Крім того, іртість апаратури та інструментів ставить під сумнів доцільність

використання “ультразвукових” інструментів у перспективі.

ВИСНОВКИ

1. Для обрізування книжкових блоків, журналів та брошур з трьс

боків використовують устаткування циклічної дії, механічна швидкіст яких не перевищує 100 ц/хв. Для сумісної роботи таких машин у скла; сучасних автоматизованих потокових ліній їхню швидкість необхідн збільшити принаймі у 1.5...3 рази. Проте, через наявність вистоювані! блока під час обрізування, значні технологічні та інерційні навантаженні досягти вказаного збільшення швидкості неможливо. На цій осної сформульовано науково-прикладну проблему: необхідність розроби

високошвидкісних операційних машин та секцій потокових ліній до безвистійного обрізування блоків з трьох боків.

2. Робота грунтується на численних експериментальних досліджеі нях, проведених на чотирьох стендах і двох дослідних зразках машин, я спроектовані за участю та під керівництвом автора. Цими дослідженням встановлені, необхідні для проектування високошвидкісних пристро для обрізування блоків, геометричні параметри різальних інструменті транспортерів та засобів для зміни напрямку переміщення блоків зі зб реженням початкового положення у просторі. Вірогідність результат експериментальних досліджень підтверджена відповідними актами. ’ результатами попередніх досліджень спроектовано і виготовлено (Ход рівським заводом ПМ) дослідний зразок вітчизняної машини для бе вистійнош обрізування блоків БРБ-120.

Аналітична частина роботи поглиблює знання про процес різані паперу (насамперед багатолезовим інструментом), розкриває суть неминучість коливань натягування транспортувальних пасів, показ; шляхи їх мінімізації на етапі проектування.

3. Науково-прикладною концепцією цього дослідження є створені наукових основ і методів розробки пристроїв для безвистійного обріз вання книжково-журнальних блоків. Це забезпечує, при вибраній економічних та технологічних міркувань, максимальній швидкості 2,7 м безперервної подачі блоків, при середній висоті блока 200 р. продуктивність до 780 бл/хв, що наближено у 7 разів перевищ продуктивність існуючого устаткування (при поштучному обрізуванні).

4. Експериментальними та аналітичними дослідженнями встановле оптимізовані параметри інструментів. При цьому, як критерії оптимізаи прийняті якість обрізування блоків, величини технологічних навантаже та характер їх зміни. Вперше показана можливість безвистійного об] зування блоків будь-якого формату та товщини.

5: Для реалізації ідеї безвистійного обрізування кнюкково-(урнальних блоків, на основі проведених широких теоретичних і експе-иментальних досліджень та порівняльного аналізу експлуатаційних указників, відібрано найбільш придатну до промислового використання исокошвидкісну транспортувальну систему, а саме - транспортер па снові однобічних зубчастих пасів, які гладкими боками затискують поки, а протилежним боком ковзають напрямними із пневмопідцувом.

6. Розроблено теоретичні основи процесу транспортування блоків айбільш доцільними зубчастими пасами. На основі розгляду динамічної юделі вітки цього транспортера розкриті явища, які супроводжують роцес транспортування блоків: коливання натягування пасів, пульсацію івидкості руху блоків і споживаної потужності. На основі теоретичних озробок створено методику розрахунку такого транспортера. Експлу-гаційні перевірки цих параметрів на дослідному зразкові машини під-зердили правильність проведених розрахунків.

7. За допомогою критеріального аналізу геометричних, кінематичних, ішамічних та силових характеристик розроблених пристроїв для зміни апрямку переміщення блоків виявлено найбільш придатний з них - на снові зубчастих пасів.

8. За результатами досліджень розроблено методику автоматизованого роектування багатолезового різального інструмента та методику проек-,'вання машини для безвистійного обрізування блоків. За цією мето-икою за участю автора спроектовано і виготовлено силами найбільшої у 5Іті, в сфері брошурувального устаткування, швейцарської фірми vfuller Martini" (у рамках госпдоговору із кафедрою поліграфічних ашин Української академії друкарства) дослідний зразок секції машини, кспериментальні дослідження цього зразка (проведені на одному з іводів фірми) у широкому діапазоні швидкостей подачі блоків (0,3...2,7 <с), переважно великих форматів блоків (від 210x290x25 мм та ’0x410*20 мм), виготовлених з паперів масою 60 і 85 г/м2 об'єктивно жазали його працездатність, необхідні якість і точність обрізування.

9. Усі технічні рішення, на яких базується машина для безвистійного ірізування блоків багатолезовими різальними інструментами, захищені мома патентами України а також міжнародним патентом, право на ірисгування (окрім теренів СНД) куплено фірмою "Muller Martini". :зультати роботи використовуються студентами спеціальності 7.090224 Іоліграфічні машини і автоматизовані комплекси". У перспективі слід іікувати, що випуск таких машин буде налагоджено на вітчизняних >менському або Ходорівському заводах поліграфічних машин.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Топольницький П.В. Про можливість безвиетійного різання стосів паперу і обрізування книжкових блоків/ЯІоліграфія і видавнича справа.-1987,- № 23.- С.62-65.

2. Топольницький П.В. Вплив відстані між площинами обрізуванім і затискування блока на силу різання та якість площини обрізу // Поліграфія і видавнича справа.- 1996.- № 32 - С.44-47.

3. Топольницький П.В. Дослідження різального інструмента на зносостійкість //Поліграфія і видавнича справа.- 1993.- № 29.- С.84-88.

4. Топольницький П.В. Вплив механічних властивостей та розмірних показників паперу на сили різання // Наукові записки УАД.- 2000.- Вил.

2,- С.9-12.

5. Топольницький П.В. Проблеми, що постають при проектуванні нового високопродуктивного устаткування для обрізування книжково-журнальної продукції // зб.наук.пр. “Квалілогія книги”.- УАД.- 1998.-С.101-104.

6. Топольницький П.В. Розрахунок геометричних параметрів лінійного різального інструмента // Поліграфія і видавнича справа.- 1998,- № 34,-С.87-94.

7. Топольницький П.В. Умови подавання книжкових блоків у різальну секцію машини для безвиетійного обрізування // Наукові записки УАД,-1999,-Вип. 1.- С.7-8.

8. Топольницький П.В. Нове покоління різальних машин // Палітра друку. -1997.-ШІ.- С.44-47.

9. Топольницький П.В. Конструктивні особливості багатолезового різального інструмента // Поліграфія і видавнича справа.- 1991.- № 27.-С.70-74.

10. Топольницький П.В. Визначення ефективності “ультразвукового” обрізування книжкових блоків // Машинознавство.- 2000.- №6.- С.46-48.

11. Топольницький П.В. Трансформація кутів різання при використанні різальних інструментів з закругленими вершинами лез // Поліграфія і видавнича справа.- 1999.- № 35,- С.59-64.

12. Топольницький П.В. Аналіз впливу геометричних параметрів різального інструмента та виду паперу на дійсну глибину різання // Поліграфія і видавнича справа.- 1992.- № 28.- С.65-71.

13. Полюдов О.М., Топольницький П.В. Безвистїйне обрізування книжково-журнальної продукції багатолезовим інструментом // Поліграфія і видавнича справа.- 1995.- № 31,- С.6-9.

14. Топольницький П.В., Стахів Р.Б. Визначення діапазону використання пасово-роликового транспортера як транспортуючого

засобу в машинах для безвистійного обрізування блоків // Наукові записки УАД.- 1999,- Вил. 1,- С.5-7.

15. Топольницький П.В., Стахів Р.Б. Аналіз поздовжніх коливань в гнучких транспортуючих системах // Наукові записки УАД.- 2000.- Вип.

2.- С.15-18.

16. Полюдов О.М., Топольницький П.В., Харченко Є.В., Стахів Р.Б. Розрахунок динамічних навантажень на елементи системи транспортування книжкових блоків // Машинознавство.- 1999.- №4.-С. 56-60.

17. Топольницький П.В., Стахів Р.Б. Експериментальні дослідження силових параметрів процесу обрізування книжкових блоків // Машинознавство.- 2000.- №3.- С.49-50.

18. Полюдов О., Топольницький П., Стахів Р. Пристрій для зміни напрямку руху книжкових блоків у машині для безвистійного обрізування книжково-журнальної продукції // зб. наук. пр. “Комп’ютерні технології друкарства”. - УАД. -2000. - №5. - С.64-71.

19. А.С. N1638003 СССР, МКИ В 26 Д 1/14. Устройство для безвыстойной трехсторонней обрезки книжных блоков / А.Н.Полюдов, И.К.Георгиевский, П.В.Топольницкий, М.М.Плоткин /СССР/. N4611967/ 27; Заявлено 02.12.88; Опубл.ЗО.ОЗ.91, Бюл. N12. - Зс.ил.

20. А.С. N1721966 СССР, МКИ В 26 Д 1/04. Устройство для резки стоп бу-маги / А.Н.Полюдов, И.К.Георгиевский, ПВ.Топольницкий /СССР/.-N4214475/27; Заявлено 23.03.87; ДСП-Зс.ил.

П. А.С. N1721965 СССР, МКИ В 26 Д 1/04. Устройство для резки стоп бумаги / А.Н.Полюдов, И.К.Георгиевский, ПВ.Топольницкий /СССР/. -N4214474/27; Заявлено 23.03.87; ДСП - Зс.ил.

12. A.C.N1244867 СССР. МКИ В 26 Д1/04. Способ резки стоп бумаги и устройство для его осуществления/Полюдов А.Н., Георгиевский И.К.,Топольницкий П.В. /СССР/.- N3728130; Заявлено 01.03. 84; ДСП -2с.ил.

!3. А.С. N1636208 СССР, МКИ В 26 Д 1/04. Машина для безвыстойной трехсторонней обрезки книжных блоков / Полюдов А.Н., Георгиевский И.К., Топольницкий П.В, Касьян А.В., Гирко В.В. /СССР/.- Заявлено 27.12.88; 0публ.23.03.91, Бюл-NlI.-Зс.ил.

'А. А.С. N1709672 СССР, МКИ В 26 Д1/04. Устройство для резки стоп бумаги / Полюдов А.Н., Георгиевский ИХ,Топольницкий П.В. /СССР/,- N4250095/27,- Заявлено 02.04.87; ДСП-2с.ил.

:5. А.С. N1709671 СССР, МКИ В 26 Д1/04.Способ резки стоп бумаги и устройство для его осуществления / Полюдов А.Н., Георгиевский И.К., Топольницкий П.В. /СССР/,- N4238225/31-27;Заявлено 23.03.87; ДСП-2с.ил.

26. Європатент 0 670 203 В1 ЕР, МКИ В 26 D 1/01. Verfahren und Vorrichtunq zum Schneiden von in ein Ries qestapeltes Раріег/ Полюдов

O.M., Георгієвський I.K., Топольницький П.В. (Ук); Anmeldenum.-N91906653.; Заявл. 21.01.91; Опубл. 06.08.92; Gazette 1992/21.- 16 с.

27. Тополышцкий П.В. Срезка фальцев предварительно согнутого корешка книжных блоков в линиях бесшвейного скрепления. Тезисы докладов науч.-практ. семинара-ярмарки "Совершенствование технологии и оборудования для разрезки стоп бумаги и обрезки книжных блоков",- Ромны: 1992. - С.7-8.

28. Топольницький П.В. Экспериментальш дослідження залежності точності та якості обрізу книжкового блоку від геометричних параметрів різального інструменту. Тези доп. звіти. наук.-техн. конф. УШ ім. Федорова ,-Вип.І.-Львів,- 1993.-С.21.

29. Топольницький П.В. Про вплив окремих факторів на якість і точність безвистійного обрізування книжково-журнальної продукції. Тези доп. звітн. наук.-техн. конф. УАД.- Вип.2.-Львів.-1995.-С. 13.

30. Топольницький П.В. Результати попередніх експериментальних досліджень процесу безвистійного обрізування книжково-журнальної продукції. Тези доп. звітн. наук.-техн. конф. УАД.- Вип.4.- Львів.-1997.-С. 15.

31. Топольницький П.В. Дослідження нових способів безвистійного обрізу-вання книжково-журнальної продукції. Тези доп. 3-го міжнар. симпоз. українських інж.~механіків. Держ. унів. "Львівська політехніка" - Львів.

1997.-С. 142.

32. Топольницкий П.В., Черненко А.Д. Расчет и конструирование многолезвийных режущих инструментов для безвыстойной обрезки книжных блоков. Тезисы докладов всесоюзного совещания по методам расчета полиграфических машин-автоматов. УПИ им. Ив. Федорова, -Львов,- 1987. -С.61.

33. Топольницький П.В. Визначення сил різання, що виникають прв різанні блоків скріплених термоклеєм. Тези доп. звітн. наук.-техн конф. . УАД.- Вип.5,- Львів.-1999.- С.17.

34. P.Topolnitskyj. Die Bestimmimg der optimalen Lange Mehklingene<

Schneideinstrumentes (MSIes) // Wissenschaftliches Seminar Schneid-technologie.- Muller Martini Buchbindesysteme AG in Felben CH.-1998. S.l-3. .

35. P.Topolnitskyj. Die Abhandigkeit den kraftigen und qualitativei Zeugnissen des Schnaideprozesses von der Geschwindigkeit de Blockbewegung // Wissenschaftliches Seminar Schneidtechnologie. Muller Martini Buch-bindesysteme AG in Felben CH.-1998,- S.4-6.

6. Топольницкий П.В. Способ безвыстойной обрезки книжных блоков и стоп листового материала оригинальным режущим инструментом. Тезисы докладов науч.-практ. семинара- ярмарки "Совершенствование технологии и оборудования для разрезки стоп бумаги и обрезки книжных блоков",- Ромны: 1992.-С.8-9.

7. Топольницький П.В. Характер і фізична суть затуплення (спрацювання) багатолезового інструмента. Тези доп. звіти, наук.-техн. конф. УАД.- Вип.5. - Львів,-1999.-С. 18.

8. Топольницкий П.В. Разработка безвыстойной обрезки книжных блоков специальным многолезвийным режущим инструментом: Автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.02.15. УПИ им. Ив. Федорова. -Львов, 1989. 21с.

9. Полюдов А.Н., Топольницкий П.В., Георгиевский И.К. Разработка новой технологии резания стоп листового материала. Тезисы докладов всесоюзного совещания по методам расчета полиграфических машин-автоматов.- Львов: УПИ им. Ив. Федорова. -1991,- С.47-48.

0. Топольшщький П.В., Стахів Р.Б. Пристрій для перебазування книжково-журнальної продукції. Тези доп. звітн. наук.- техн. конф. УАД.- Вип.З.- Львів,- 1997. -С.14.

1. Топольницкий П.В., Галицкий О.В. Расчет параметров процесса срезки корешковых фальцев и результаты экспериментальных исследований. Тезисы докладов всесоюзного совещания по методам расчета полиграфических машин-автоматов.- Львов: УПИ им. Ив. Федорова. -1991,- С.63.

АНОТАЦІЯ

Топольницький П.В. Розробка наукових основ технології і проек-У'вання устаткування для безвистійного обрізування книжково-журнальних блоків. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за пеціальністто 05.05.01 - машини і процеси поліграфічного виробництва.-країнська академія друкарства. Львів, 2000.

Дисертація присв’ячена проблемі розробки наукових основ і методики роектування основних вузлів і пристроїв машини для безвистійного зрізування книжково-журнальних блоків багатолезовим різальним іструментом. Експериментальними та аналітичними дослідженнями становлені оптимізовані геометричні параметри різального інструмента і розроблена методика його автоматизованого проектування. На основі горетичних і експериментальних досліджень, аналізу експлуатаційних оказників вибрано найбільш придатну для промислового використання исокошвидкісну систему транспортування блоків та пристрій для зміни їх

зо

напрямку переміщення на основі однобічних зубчастих пасів. Розроблено теоретичні основи процесу транспортування блоків, розкриті явища, що виникають у процесі транспортування блоків під час їх обрізування.

Виявлено можливість застосування багатолезового інструмента для обрізування переда “англійської” брошури. Визначено технічні можливості способу обрізування блоків інструментом, лезо якого коливається з ультразвуковою частотою.

Ключові слова: книжково-журнальні блоки, книжковий блок,

безвистійне обрізування, багатолезовий різальний інструмент, система транспортування.

АННОТАЦИЯ

Топольницкий П.В. Разработка научных основ технологии и проектирования оборудования для безвыстойной обрезки книжно-журнальных блоков. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.05.01 - машины и процессы полиграфического производства. - Украинская академия печати. Львов, 2000.

Техническая скорость работы оборудования, используемого для обрезки книжно-журнальных блоков, не превышает 100 ц/мин., что вызывает существенные трудности при работе такого оборудования в составе современных высокоскоростных автоматизированных поточных линий. На основании проведенного анализа специальной литературы сделаны выводы, что решение этой проблемы возможно только путем кардинального изменения технологического процесса обрезки блоков: выполнения этой операции во время их транспортирования (безвыстойной обрезки).

Диссертация посвящена разработке научных основ технологии и проектирования основных узлов и устройств машины для безвыстойной обрезки книжно-журнальных блоков многолезвийным резальным инструментом. С учетом силовых и качественных показателей процесса обрезки блоков, изготовленных из бумаг отечественного и зарубежного производства, экспериментальными и аналитическими исследованиями установлены оптимизированные параметры резального инструмента и разработана методика его автоматизированного проектирования.

Экспериментально установлены характер и величина технологических сопротивлений на разных этапах обрезки блоков, минимально допустимое для обеспечения стабильности положения блоков во время обрезки усилие их зажима, необходимые для проектирования транспортирующего органа машины.

На основании теоретических и экспериментальных исследований, гализа эксплуатационных показателей выбрана наиболее пригодная для ромышленного использования высокоскоростная система транспор-яровки блоков на основе односторонних зубчатых ремней, движущихся о напрямных с пневмоподдувом. Разработано несколько конструкций гтройств, обеспечивающих надежную фиксацию блока во время зменения их направления движения (на скорости до 2,7 м/с) с охранением их ориентации в пространстве.

Разработаны теоретические основы процесса транспортирования токов:

- раскрыто влияние колебательного процесса на характер изменения гхнологических сопротивлений и показаны пути их минимизации;

- проведен сравнительный анализ механизмов и исследовано механику роцесса смены направления движения книжных блоков с сохранением их риентации в пространстве. На этом основании проведен опти-изированный синтез необходимого механизма и разработана методика т>проектирования.

В условиях, приближенных к производственным, проведены гпытания сконструированного и изготовленного модуля для обрезки гредка “английской” брошюры, значительно упрощающего техно-эгический процесс. Испытания показали высокую эффективность рименения предложенного способа обрезки и инструмента для выпол-ения этой операции.

Экспериментальным и аналитическим путями определены технические эзможности одного из альтернативных способов обрезки блоков нструментом, лезвие которого колеблется с ультразвуковой частотой. Исследования показали: качественное “ультразвуковое” обрезывание шжных блоков при амплитуде колебания кромки лезвия (А = 19 мкм) гзального инструмента с частотой 20 кГц возможно при условии, когда дарость перемещения блоков не превышает V&, < 0,5 м/с.

Ключевые слова: книжно-журнальные блоки, книжный блок,

гзвыстойная обрезка, многолезвийный резальный инструмент, система эанспортировки.

SUMMARY

Topolnitsky P.V. Development of scientific basis for equipment for nonop book-magazine blocks’ cut-off technology and design. - Manuscript.

The thesis for obtaining a scientific degree of Doctor of Technical ciences, specialization 05.05.01 - machines and processes of printing

production. - Ukrainian Academy of Printing. Lviv, 2000.

Thesis is denoted to the problem of development scientific basis an method of designing for main units and devices of non-stop book-magazin blocks’ cut-off machine. There are selected optimized parameters and CAi designed for multi-blade cutting instrument by the help of experimental an analytical studies. On the base of theoretical and experimental studies, analys of performance factors the high-speed block transportation system is chosei which is most available for living use so as a device for the block movir direction changing based on one-side toothed belts. Theoretical bases of block: transportation process has been designed, phenomena has been opened, whic appearing during the blocks’ transportation process while their cut-off.

Possibility of using the multi-blade instrument for "english" brochure head cut-off has been discovered. Thefe were determined technical possibility of the blocks’ cut-off method by an instrument, which blade oscillates wi ultrasonic frequency.

Keywords: book-magazine product, book block, non-stop cut-off, mull blade cutting instrument, transportation system.