Одноножевые бумагорезальные машины

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ  ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 

«САМАРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П.КОРОЛЕВА (национальный исследовательский университет)» (СГАУ)

 

 

ИНСТИТУТ  ПЕЧАТИ

 

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И МАШИН ПОЛИГРАФИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

 

 

 

Лабораторная  работа №1

 

 

 

по дисциплине «Послепечатное оборудование»

на тему: «Одноножевые бумагорезальные машины»

Вариант №8.

 

 

 

                                                                            Выполнил: студент группы 8406 С 249

                                                                             Степанов Д.Ю.

                                                                             Проверил: Рыпало В.Н.

                                                                                            

 

 

 

Самара 2013

Назначение, область применения и классификация

Одноножевые бумагорезальные машины применяются  в типографиях для разрезки и  подрезки листов бумаги в стопе, а  также для разрезки отпечатанных листов, обложек, открыток, этикеточной  продукции, различных заготовок  из коленкора, лидерина и т.д. В небольших типографиях на этих машинах обрезают блоки и брошюры с трех сторон.

В других отраслях народного хозяйства на одноножевых  бумагорезальных машинах обрабатывают листовую резину, пластмассу, асбест, фольгу, фанеру и т.д. Однако при работе с  этими материалами должна соблюдаться  осторожность, так как машины рассчитаны в основном на разрезку бумаги.

Такое разностороннее применение машин объясняет многообразие их конструкций, начиная от настольных ручных моделей и кончая большими автоматическими машинами с электронным программным управлением.

 

Принцип построения машин и основных механизмов

Все одноножевые  бумагорезальные машины, независимо от размерной категории, имеют три  главных механизма: 1) механизм ножа Н, при помощи которого разрезается стопа бумаги; 2) механизм прижима Пр, который удерживает стопу от смещения во время резки и 3) механизм подавателя П, назначение которого устанавливать стопу на заданный размер отреза. В современных машинах, предназначенных для работы на крупных полиграфических предприятиях, предусматриваются стопоподъемники С₁ и С₂ и «воздушная подушка». Эти устройства облегчают укладку и съем бумаги со стола Ст, а также перемещение стопы по столу машины. Кроме того, для повышения производительности машины снабжаются автоматическими устройствами для разрезания стопы на узкие полосы одинаковой ширины УАР и для разрезки стопы по заданной программе УПР.

Механизм  ножа. Лезвие ножа в процессе резки бумаги движется в плоскости, перпендикулярной столу машины, которая называется плоскостью резания.

В современных  бумагорезальных машинах нож  совершает сложное, так называемое «сабельное» движение: лезвие ножа во всех положениях, кроме нижнего, не параллельно плоскости стола (рис. 1). В верхнем положении лезвие АВ находится под углом по отношению к столу СД и стопе. По мере опускания ножа угол ε уменьшается ( < ), а при нижнем положении он равен нулю, т.е. А"В"||СД. Это необходимо для того, чтобы нож полностью дорезал нижние листы стопы. Угол принято называть углом «врезания, в одноножевых бумагорезальных машинах он равен 1÷3°. К тому же нож опускается не вертикально вниз, а наклонно. Угол наклона движения ножа - величина переменная, она находится в пределах 35÷50°. «Сабельное» движение дает возможность ножу плавно врезаться в стопу, начиная с угла. Усилие резания нарастает плавно, обеспечивая точную и чистую поверхность обреза.

Рисунок 1 - Схема сложного («сабельного») движения ножа

 

Рисунок 3 – Технологическая схема  бумагорезальной машины

 

Параллельность  лезвия ножа столу в нижнем положении  в механизмах такого типа устанавливается  при помощи эксцентричных пальцев, находящихся в шарнирных соединениях А или В. Глубина врезания ножа в марзан изменяется при смещении ножа относительно корпуса. Для этого в корпусе ножа предусмотрены пазовые отверстия С.

Рабочие инструменты  в одноножевых бумагорезальных  машинах, нож и марзан, влияют на чистоту обреза и точность отрезания  листов. Нож должен быть всегда острым, а марзан иметь несильно выработанную поверхность в месте врезания ножа.

Обычно ножи делают из двухслойной стали: режущая  часть 2 (рис. 3, а) из износоустойчивой легированной стали, а остальная – из конструкционной стали обыкновенного качества 1.

Рекомендуемый угол заточки ножа на основе практических данных – в пределах 19÷22°.  Для резки мягких материалов применяют ножи с меньшим углом заточки, для более твердых – с большим. Стойкость ножа выше при двойной заточке, когда лезвие ножа затачивается на ширине нескольких миллиметров под большим углом , а остальная часть – под меньшим (рис. 3, б).

Марзаны могут  быть из сухого дерева твердых пород 3 (рис. 3, в). Для увеличения срока службы паз в столе машины 1 делают прямоугольным, а марзан – квадратным: центр паза смещен по отношению к лезвию ножа, что дает возможность каждую сторону марзана использовать 4 раза (для этого переставляют металлическую вставку 2 и поворачивают марзан).

Рисунок 3 – Конструкция ножей  и марзанов

 

Применяются также марзаны из эпоксидной смолы 5, капроновые 7 (рис. 3, г и д). Эпоксидная смола и капрон заливаются в металлические оправки 4 и 6.

Обработанные  марзаны с составом из эпоксидной смолы восстанавливают путем  заливки прорезей от ножа расплавленным  составом. Деревянные и капроновые марзаны заменяют новыми.

Механизм  прижима. Он должен обеспечивать зажим  стопы бумаги, чтобы она не сдвигалась во время резания, и предохранять листы от вытаскивания их ножом из-под  балки прижима. Сила давления прижима  зависит от ширины, высоты и плотности  разрезаемой стопы, сорта бумаги, а также от требований, предъявляемых  к точности разрезки.

Повышенная  сила давления балки прижима может  привести к отмарыванию листов-оттисков и даже к разрушению листов, а  недостаточная - к неточной обрезке. Поэтому наилучшим будет механизм прижима, в котором легко изменять и контролировать силу давления балки  прижима.

В одноножевых  бумагорезальных машинах применяются  ручные и автоматические механизмы  прижима. Ручные - просты по конструкции  и применяются в машинах первой размерной категории и в машинах  с ручным приводом ножа. Принцип  построения такого механизма аналогичен винтовому прессу. Сила давления зависит  от усилия машиниста резальной машины, которое он приложит к маховичку, закрепленному на винте. В таком  механизме нельзя контролировать и  регулировать силу давления прижима.

Наиболее  распространен электромеханический  привод механизмов ножа и прижима. Все  машины с таким приводом имеют  на приводном валу или на валу электродвигателя маховик для выравнивания энергетического  баланса машины, так как велика неравномерность нагрузки в бумагорезальных  машинах. После включения электродвигателя маховик вращается непрерывно и  аккумулирует энергию. Механизмы прижима  и ножа работают только при включении  электромагнитной фрикционной муфты. После одного кинематического цикла  муфта автоматически отключается, а маховик продолжает вращаться.

Технологические нагрузки в бумагорезальных машинах

Технологические нагрузки в бумагорезальных машинах  достигают значительных величин, особенно сила резания и сила давления прижима.

Силой давления называется сила, создаваемая ножом  в направлении его движения и  необходимая для разрезки стопы  бумаги. Она зависит от ширины разрезаемой  стопы, сорта бумаги, остроты и  угла заточки ножа. Кроме того, на ее величину оказывают влияние такие параметры, как угол «врезания» , высота стопы, скорость и угол движения ножа, а также величина отрезаемой части стопы. Сила резания P за рабочий цикл определяется на основе практических исследований по формуле

P=pL,

где   p – удельная сила резания, H/мм;

        L – ширина разрезаемой стопы, мм.

Удельная  сила резания зависит от вида движения ножа, сорта разрезаемого материала  и угла заточки ножа.

По экспериментальным  данным, для мягкой бумаги при угле заточки  H/мм, для плотной и твердой бумаги при H/мм, а для картона, кабельной бумаги, металлической фольги, пергамента при H/мм.

Сила резания  меняет свое значение за рабочий цикл и достигает наибольшей величины в тот момент, когда нож разрежет стопу на две трети высоты. Поэтому  при расчете механизма ножа на прочность следует принимать  наибольшую силу резания 

При затуплении ножа качество обреза ухудшается и  значительно возрастает сила резания, что может привести к поломке  машины. На многих предприятиях острота  ножа проверяется визуально, по качеству обреза.

Для проверки остроты ножа имеются специальные  приборы, точно и объективно контролирующие этот параметр. При отсутствии таких  приборов рекомендуется принудительно  затачивать ножи, т.е. производить заточку  после определенного числа резов, которое зависит от качества ножа, разрезаемого материала и вида резальных  работ.

Силы резания  и давления прижима находятся  приблизительно в прямой зависимости, и поэтому для определения  силы давления прижима Q можно пользоваться формулой

Q=qL,

где   q - удельная сила давления прижима, H/мм;

        L – ширина разрезаемой стопы, мм.

На основе опытных данных

q = (0,8 ÷ 1,3) p – для автоматических систем прижима;

q = (1,3 ÷ 1,8 )p – для ручных прижимов.

Изменение ширины разрезаемой стопы, как видно  из формулы, требует изменения силы давления балки прижима. Так как  на бумагорезальных машинах приходится разрезать разнообразную продукцию  и стопы разной ширины, то регулировка  и контроль силы давления балки прижима  имеют очень большое значение.

Технологической нагрузкой является также и сила сопротивления перемещению стопы  бумаги по столу машины подавателем. Эта сила зависит от размеров стопы, плотности бумаги и конструкции  механизма подавателя

где      L, B, H – ширина, длина и высота перемещаемой стопы, мм;

                      - удельный вес бумаги, кН/м³;

                     - сила сопротивления перемещению самого подавателя, зависящая от его 
                             конструктивного исполнения;

                      - коэффициент трения бумаги по столу машины ( );

       - сила сопротивления перемещению механизмов подавателя с  
                              прямоугольной колодкой и с верхним приводом;

      - сила сопротивления перемещению механизмов с трапецеидальной 
                              колодкой;

                      - вес подавателя, H;

                      - коэффициент трения между колодкой подавателя и направляющими;

                       - половина угла трапецеидальной колодки, град.

 

Вариант №8.

 

Ширина реза, см	Удельная сила реза, H/мм	Удельный вес бумаги, кН/м3
120	22	25

 

Определим силу резания P за рабочий цикл по формуле

P=pL,

где   p=22 H/мм – удельная сила резания;

        L=1200 мм – ширина разрезаемой стопы.

 H.

Сила резания  меняет свое значение за рабочий цикл и достигает наибольшей величины в тот момент, когда нож разрежет стопу на две трети высоты. Поэтому  при расчете механизма ножа на прочность следует принимать  наибольшую силу резания 

 H.

Силы резания  и давления прижима находятся  приблизительно в прямой зависимости, и поэтому для определения  силы давления прижима Q воспользуемся формулой

Q=qL,

где   q - удельная сила давления прижима, H/мм;

        L – ширина разрезаемой стопы, мм.

В расчетах примем q = (1,3 ÷ 1,8 )p = 1,55·p – для ручных прижимов/

Q = 1,55·22·1200 = 40920 H.

Технологической нагрузкой является также и сила сопротивления перемещению стопы  бумаги по столу машины подавателем. Эта сила зависит от размеров стопы, плотности бумаги и конструкции механизма подавателя

где       L, B, H – ширина, длина и высота перемещаемой стопы, мм;

                      L=1200 мм; B=1300 мм; H=120 мм;

                     = 25 кН/м³ = 0,000025 Н/мм³ - удельный вес бумаги;

                     - сила сопротивления перемещению самого подавателя, зависящая от его 
                             конструктивного исполнения;

                      - коэффициент трения бумаги по столу машины ( );