Разработка системы автоматического поддержания вязкости краски для флексографской печатной машины

1 - ЭДС на выходе промоделированной САУ (0,2 Пас), 2 - ЭДС на выходе промоделированной САУ (0,25 Пас)

Рисунок 3.5 -- График изменения ЭДС при изменении вязкости

Промоделированная система устойчива и имеет время переходного процесса t=0,5 с. По полученным графикам можно судить о влиянии изменения вязкости на скорость вращения двигателя. Следовательно, выбранный ротационный вискозиметр обладает необходимой чувствительностью к незначительным изменениям вязкости и пригоден для измерения вязкости флексографских красок.

3.2 Автоматизированная система регулирования вязкости

Как уже упоминалось в разделе 2, вязкость будет регулироваться за счет добавления требуемого количества спирта. Объем добавки определяет регулятор. Поскольку вязкость флексографских красок лежит в очень широком диапазоне Пас, то применение классических регуляторов затруднено. Наилучшим решением в данном случае будет применение систем нечеткой логики.

Все системы с нечеткой логикой функционируют по одному принципу: показания измерительных приборов фаззифицируются (переводятся в нечеткий формат), обрабатываются, дефаззифицируются и в виде привычных сигналов подаются на исполнительные устройства. Фаззификация -- сопоставление множеству значений аргумента (х) некоторой функции принадлежности М(х), т.е. перевод значений (х) в нечеткий формат.

Общая структура микроконтроллера, использующего нечеткую логику, показана на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 -- Общая структура микроконтроллера, использующего нечеткую логику

Структурная схема содержит в своем составе следующие составные части: блок фаззификации, базу знаний, блок решений, блок дефаззификации.

Блок фаззификации преобразует четкие («csisp») величины, измеренные на выходе объекта управления, в нечеткие величины, описываемые лингвистическими переменными в базе знаний.

Блок решений использует нечеткие условные («if -- then») правила, заложенные в базе знаний, для преобразования нечетких входных данных в требуемые управляющие воздействия, которые носят также нечеткий характер.

Блок дефаззификации преобразует нечеткие данные с выхода блока решений в четкую величину, которая используется для управления объектом.

В нечеткой логике вводится понятие лингвистической переменной, значениями которой являются не числа, а слова, называемые термами [17].

Например, в случае управления автоматизированной системой, задачей которой является контроль вязкости краски, можно ввести две лингвистические переменные: вязкость (разница между текущей и требуемой вязкостью) и расход (разница между текущим и требуемым расходом).

Значениями лингвистической переменной вязкость можно определить термы высокая, нормальная, низкая. А переменной расход зададим термы слабо, нормально, сильно. В качестве выходных переменных примем изменение положения вентиля краски и изменение положения вентиля спирта.

Связь между входом и выходом зафиксируем в таблице 3.2 нечетких правил.

Таблица 3.2 -- Таблица нечетких правил для автоматизированной системы

	Вязкость
	высокая	нормальная	низкая
Расход	слабый	спирт быстро открыть; краску медленно открыть	спирт медленно открыть; краску медленно открыть	спирт медленно открыть; краску быстро открыть
	нормальный	спирт медленно открыть; краску медленно закрыть	спирт зафиксировать; краску зафиксировать	спирт медленно закрыть; краску медленно открыть
	сильный	спирт медленно закрыть; краску быстро закрыть	спирт медленно закрыть; краску медленно закрыть	спирт быстро закрыть; краску медленно закрыть

Для реализации систем нечеткой логики на практике используется Fuzzy Logic Toolbox -- это пакет расширения Matlab, содержащий инструменты для проектирования систем нечеткой логики. Пакет позволят создавать экспертные системы на основе нечеткой логики, проводить кластеризацию нечеткими алгоритмами, а также проектировать нечеткие нейросети [18]. Пакет включает графический интерфейс для интерактивного пошагового проектирования нечетких систем, функции командной строки для разработки программ, а также специальные блоки для построения систем нечеткой логики в Simulink. Все функции пакета написаны на открытом языке Matlab, что позволяет контролировать исполнение алгоритмов, изменять исходный код, а также создавать свои собственные функции.

В данном разделе была разработана автоматизированная система контроля вязкости. Для управления системой контроля было принято решение использовать регулятор с нечеткой логикой. В соответствие с заданными термами была сформирована таблица нечетких правил для автоматизированной системы.



4. Разработка математической модели системы автоматического управления вязкостью краски

Работоспособность системы управления проверим с помощью математического и имитационного моделирования в среде Matlab 6.5.

Аппарат, система аппаратов, машина или другое устройство, в котором одна или несколько технологических величин, характеризующих его состояние, поддерживаются автоматическими регуляторами на заданном значении или изменяются по определенному закону, называется объектом управления.

Являясь неотъемлемой частью автоматизированной системы управления (АСУ) или автоматизированной системой регулирования (АСР), каждый объект представляет собой динамическую систему со своими входными и выходными величинами. К входным величинам объектов относят регулирующие воздействия х (потоки жидкостей, газов или сыпучих твердых веществ), которые с помощью исполнительных устройств можно изменять, а также разнообразные возмущающие воздействия z (изменение параметров исходного сырья, состояния технологической аппаратуры, атмосферных условий). В разрабатываемой модели входными величинами являются краска и спирт, а возмущающим воздействием является краска, которая подается из машины к системе циркуляции.

Выходные величины объектов -- регулируемые величины у -- характеризу-ют протекание технологического процесса в объекте. Такими величинами могут быть температура, давление и расход жидкости, уровень жидкости, концентрация растворов, рН водного раствора, плотность и вязкость жидкостей и др. В разрабатываемой модели выходной величиной является вязкость краски. Текущие значения регулируемой величины определяют протекание процесса в объекте в данный момент времени. Под влиянием возмущающих и регулирующих воздействий регулируемые величины изменяются во времени.

Процессы, протекающие в объектах, могут быть формализованы, т.е. с достаточной степенью точности описаны с помощью математических зависимостей. Совокупность математических уравнений, отражающих взаимосвязь выходных и входных величин объекта, дополненная ограничениями, накладываемыми на эти величины условиями их физической реализации и безопасной эксплуатации, представляют собой математическую модель (математическое описание) объекта.

Математическая модель должна отражать особенности объекта, существенные с точки зрения его управления, быть адекватной моделируемому объекту (достаточно точно отражать его свойства количественно и качественно), а также быть по возможности более простой.

4.1 Математическое описание модели системы автоматического поддержания вязкости

Составим математическое описание процесса смешения постоянного объема V, обеспечивающего идеальное перемешивание краски и спирта. Схема смешения представлена на рисунке 4.1 (а). В бак подаются краска и спирт, расходы и концентрация, которых соответственно равны . Выходной величиной является состав жидкости Q на выходе из бака, а входными переменными -- величины потоков на входе , а также концентрация . Причем .

Для нахождения уравнения динамики составим полный материальный баланс, а также материальный баланс с учетом концентрации вещества в каждом потоке за промежуток времени dt:

где -- расход жидкости на выходе из смесителя.

Преобразуем уравнение (4.2) с учетом формулы (4.1) и получим:

Данное уравнение нелинейно, так как три его слагаемых представляют собой произведения переменных величин. Линеаризуем его, заменив каждую переменную суммой базисного значения и приращения. В результате замены получим:

Уравнение смесителя при равновесном состоянии имеет вид:

Рисунок 4.1 -- Схемы процесса смешения двух жидкостей (а) и его динамических каналов (б).



Вычтем почленно уравнение (4.5) из уравнения (4.4), одновременно учитывая, что , и найдем уравнение смесителя в приращениях:

Из этого уравнения следует, что концентрация вещества Q в баке возрастает с увеличением и , так как , и понижается с увеличением , так как по условию.

Подставляем в уравнение (4.6) относительные величины:

В результате подстановки получим:

флексографский печатный вязкость краска

Разделив все слагаемые уравнения (4.8) на сомножитель , окончательно найдем:

где -- постоянная времени объекта;

-- коэффициенты усиления по каналам , , , соответственно:

Таким образом, по всем трем каналам прохождения сигналов рассматриваемый смеситель представляет собой устойчивый объект первого порядка. Его устойчивость объясняется наличием внутренней обратной связи.

Уравнение динамики процесса смешения в операторной форме примет вид:

Передаточные функции объекта по его каналам описывается равенствами

Уравнению (4.11) соответствует структурная схема, приведенная на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 -- Структурная схема процесса смешения

Таким образом, задача сводится к управлению процессом смешения краски и спирта, где возмущающим воздействием является краска, которая подается из машины к системе циркуляции.



4.2 Разработка имитационной модели в среде Simulink

С помощью имитационной модели в среде Simulink проиллюстрируем применение микроконтроллера, использующего нечеткую логику для управления вязкостью краски. Задача управления сводится к получению таких значений расхода и концентрации раствора, которые обеспечили бы требуемые уровни вязкости и расхода краски.

Как упоминалось в разделе 3, для управления системой контроля вязкости было принято решение использовать регулятор Fuzzy Logic Controller с нечеткой логикой. Окно настройки параметров регулятора в среде Simulink представлено на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 -- Настройки параметров регулятора

Нечеткий контроллер реализован системой нечеткого вывода Мамдани с двумя входами и двумя выходами. Входными переменными являются: viscosity -- разница между текущей и требуемой вязкостью и flow -- разница между текущим и требуемым расходом. Выходными переменными являются: ink -- добавление краски и spirt -- добавление спирта.

Для лингвистической оценки входных переменных используется по три терма. Крайние термы заданы трапециевидными функциями принадлежности, а остальные треугольными. Окна настройки терм для входных переменных представлены на рисунке 4.4, 4.5.

Рисунок 4.4 -- Окно настройки терм для входной переменной viscosity

Рисунок 4.5 -- Окно настройки терм для входной переменной flow

Для лингвистической оценки выходных переменных используется по пять термов с треугольными функциями принадлежности. Окно настройки выходных переменных представлено на рисунке 4.6.



Рисунок 4.6-- Окно настройки терм выходных переменных

База знаний fisMatrix содержит следующие правила:

1. If (viscosity is low) and (flow is soft) then (ink is openSlow) (spirt is openFast;

2. If (viscosity is low) and (flow is good) then (ink is closeSlow) (spirt is openSlow);

3. If (viscosity is low) and (flow is hard) then (ink is closeFast) (spirt is closeSlow);

4. If (viscosity is good) and (flow is soft) then (ink is openSlow) (spirt is openSlow);

5. If (viscosity is good) and (flow is good) then (ink is steady) (spirt is steady);

6. If (viscosity is good) and (flow is hard) then (ink is closeSlow) (spirt is closeSlow);

7. If (viscosity is high) and (flow is soft) then (ink is openFast) (spirt is openSlow);

8. If (viscosity is high) and (flow is good) then (ink is openSlow) (spirt is closeSlow);

9. If (viscosity is high) and (flow is hard) then (ink is closeSlow) (spirt is closeFast).

Адаптируем модель «Shower» из библиотеки Simulink под наши требования и установим регулятор с определенными выше параметрами. Таким образом, имитационная модель системы поддержания вязкости будет иметь вид, изображенный на рисунке 4.7.

Рисунок 4.7 -- Имитационная модель системы поддержания вязкости краски

В блоке viscosity setpoint задаем значение вязкости , соответствующее желаемому значению, и величину амплитуды отклонения.

В блоке flow setpoint задаем желаемое значение расхода , и величину амплитуды отклонения.

Внутренняя структура блоков ink valve и spirt valve показана на рисунке 4.8. В блоке ink valve задаем значение вязкости, которое будет соответствовать вязкости краски, а в блоке spirt valve значение, соответствующее вязкости спирта.

Рисунок 4.8 -- Внутренняя структура блоков ink valve и spirt valve

После моделирования в графических окнах viscosity scope и flow scope получим временные диаграммы вязкости и расхода краски, представленные на рисунках 4.9, 4.10 соответственно.

Рисунок 4.9 -- Временная диаграмма вязкости

Рисунок 4.10 -- Временная диаграмма расхода

Требуемые значения вязкости и расхода краски показаны сиреневыми линиями, а текущие значения -- желтыми линиями. По полученным графикам видно, что регулятор настроен правильно. Форма текущих кривых не значительно отклоняется от желаемых характеристик.

В данном разделе была разработана математическая модель смешения краски и спирта. На основе этой математической модели в среде Simulink была построена имитационная модель, результаты моделирования которой свидетельствуют о правильности настройки регулятора.



5. Эксплуатация и ремонт флексографской печатной машины

5.1 Техническое обслуживание печатной машины

Как каждая машина, так и флексографская печатная машина подвержена естественному постепенному износу. Плохой уход за машиной ускоряет этот процесс, и в результате могут возникнуть повреждения ее узлов. Чтобы поддерживать минимальную вероятность остановки машины в результате неожиданного отказа ее отдельного элемента и даже целого устройства, флексографская печатная машина должна регулярно и планомерно обслуживаться. В противном случае в любой момент производство может прерваться и будет необходимо перестраивать производственный план и план по выпуску готовой продукции. Целесообразно благодаря нацеленным и взвешенным мероприятиям предупреждать возможные остановки машины.

Первые шаги к разумному и экономически оправданному обслуживанию оборудования может сделать персонал, работающий на печатной машине. В процессе выпуска продукции машине приходится уделять так много внимания, что замеченные неполадки можно устранять непосредственно в процессе работы.

Второй шаг в обслуживании состоит в чисто внешнем уходе за машиной. Печатная машина должна чиститься частично ежедневно, частично после окончания печатания тиража и один раз еженедельно. Уход за печатной машиной экономически оправдан.

На работы по обслуживанию, например, такие, как проверка уровня масла в передаточных механизмах, смазка в обозначенных местах, регулярный контроль отделителя воды и масла в системе подачи сжатого воздуха, не требуется больших затрат. Вода в устройствах сжатого воздуха часто приводит и к мелким неприятностям и к серьезным повреждениям узлов машины, если к ним относиться небрежно. Затраты на ремонт оказываются существенно большими, чем необходимые затраты на уход за машиной.

С экономической точки зрения важно также решить вопрос: какие именно запасные части и в каком количестве должны храниться на складе предприятия.

Подход к комплектовке запасными частями может колебаться между двумя крайними взглядами. При одном из которых вообще никаких запасных частей не держат на складе, при другом -- все запасные части находятся на складе предприятия. В первом случае время на возвращение машины в исправное состояние крайне велико из-за того, что на приобретение или изготовление вышедшей из строя детали необходимо какое-то время. Во втором случае можно время восстановления исправности машины значительно сократить, но много финансовых средств будет неэкономично «связано» в запасных частях на складе.

Поэтому необходимо найти оптимальный компромисс между соответствующими капитальными вложениями с одной стороны, и относительно коротким временем восстановления исправности машины, с другой стороны.

Ведомость хранимых запасных частей должна быть экономически обоснована. Только определенные запасные части в нескольких экземплярах целесообразно держать про запас, например, двойной комплект подшипниковых опор формного цилиндра. В этом случае формный цилиндр может уже подготавливаться полностью для следующего тиража. Быстроизнашивающиеся узлы или детали (например, растрированные и передаточные валики) необходимо постоянно иметь на складе.

Таким образом, неполадки в машине приводят к затратам. Они складываются из следующих составных частей:

1) затрат на составление ремонтной документации;

2) амортизационных отчислений;

3) убытков из-за невыпущенной продукции;

4) доли общих производственных затрат;

5) затрат на оплату вынужденного простоя обслуживающего персонала.

Кроме того, в результате простоя исполнитель заказа нарушает сроки поставки и ставит заказчика в затруднительное положение.

Нельзя забывать, что к названным выше затратам добавляются затраты на ремонт, которые могут быть больше, чем затраты на профилактический уход за машинами.

Поэтому целесообразно заблаговременно составить конкретный план обслуживания машины и определить затраты на уход, обслуживание и содержание в исправности (с ведением учета запасных частей) оборудования. Задания на обслуживание должны быть точно определены и точно распределены среди обслуживающего персонала. Избранные организационные формы определяются производственной структурой и размерами производства

Как уже упоминалось, существенную часть работы можно возложить на персонал непосредственно обслуживающий машину. Этой категории работников должно быть вполне определенно указано, в каких случаях и к кому из администрации следует обращаться по вопросам обслуживания оборудования. Административно-ответственное лицо должно иметь полномочия для принятия решения о длительной остановке машины

Обслуживание и содержание в исправности включает следующие работы:

1) чистка машины, выполняемая, как правило, персоналом, работающим на машине;

2) смазочные и простые работы по техническому уходу за машиной, такие как наблюдения и уход за установками сжатого воздуха;

3) ремонтные работы небольшого объема, выполняемые персоналом, подчиненным механику цеха. При этих работах целесообразно вести учет и накапливать статистику неисправностей, по результатам анализа которой может быть составлен перечень запасных частей, необходимых для хранения на складе предприятия;

4) собственно работы по ремонту узлов машины, которые должны выполняться специалистами того или иного уровня в зависимости от сложности или специалистами фирмы-поставщика оборудования.

Первой предпосылкой для безупречной работы флексографской печатной машины является ее точная установка. Имеется в виду горизонтальное и параллельное выравнивание всех входящих в машину модулей. Выравнивание в горизонтальной плоскости в первую очередь необходимо для предотвращения перекоса валов в подшипниках и их возможного заклинивания.

Чтобы смонтированная машина работала надежно и устойчиво, нужен соответствующий фундамент. Необходимо принимать во внимание не только статические, но и динамические нагрузки Межэтажное перекрытие должно обладать хорошим демпфирующим свойством. Колебания и вибрации должны быть строго ограничены, а возможность резонансных явлений должна быть исключена полностью.

5.2 Смазка узлов машины

К каждой печатной машине прилагается подробная схема ее смазки. Количество смазочных средств на сегодняшний день очень велико, что с другой стороны, не очень удобно при эксплуатации машины: ведь для каждого случая их применения необходимо соблюдать многочисленные индивидуальные рекомендации и требования.

Смазочные средства должны не только уменьшать трение и тем самым снижать износ, но также отводить неизбежно возникающее тепло и этим исключать местный перегрев, который может привести к повреждениям. Не могут применяться смазочные средства, категорически не подходящие или не разрешенные для использования.

Печатнику флексографской печатной машины необходимо точно соблюдать схему смазки, разработанную изготовителем машины. Чтобы облегчить эту работу, места смазки обозначаются, как правило, краской определенного цвета, который указывает, какой вид смазочного средства должен применяться: или масло, или густая смазка, или нечто другое.

Отрасль машиностроения, выпускающая подшипники, предлагает сегодня герметичные или снабженные защитными крышками подшипники качения, которые наполнены густой смазкой длительного пользования. Такие подшипники не требуют последующей смазки и не нуждаются при нормальных условиях ни в каком обслуживании Необходимо только обращать внимание на возможные случаи загрязнения.

Открытые подшипники качения смазывают маслом или наполняют густой смазкой. Следует принимать во внимание вредное влияние окружающей среды -- сажи, пыли, влажности воздуха, паров растворяющих веществ и т.п.

Ролики в подшипнике нуждаются только в тонкой пленке смазки. Поэтому открытые подшипники не должны наполняться излишне густой смазкой. В противном случае в каком-то отдельном подшипнике ролик не вращается надлежащим образом, а тормозится густой смазкой и находится в смешанном скользящем и вращающемся состоянии. Это ведет к повреждению подшипников.

Во флексографской печатной машине возникают различные источники опасностей для смазочных веществ. Необходимо в особенности обращать внимание на то, чтобы ни краска, ни растворяющие вещества, ни пыль не попали в смазочное средство.

Подшипники скольжения находят свое обоснованное применение в особо ответственных случаях нагружения. В смазываемых жидкостями подшипниках скольжения недопустимо соприкосновение движущихся относительно друг друга деталей. Напротив, между двумя частями подшипника должна образовываться несущая и разделяющая пленка жидкости. При правильной установке и безукоризненном функционировании внутри пленки смазки возникает стабильное, способное выдерживать большую нагрузку течение смазывающего средства.

В качестве смазочного средства применяется, как правило, масло. Это имеет большое значение особенно для подшипников скольжения из металлических материалов. При одностороннем покрытии подшипника скольжения слоем искусственного материала может, при известных обстоятельствах, применяться в качестве смазочного средства также вода. При несмазываемых подшипниках скольжения не обязательно отказываться от смазочных средств. Несмазываемые подшипники скольжения, как правило, покрыты с одной стороны слоем искусственного материала. Причем специальный искусственный материал противостоит обычному металлу (в особенности стали) и имеет низкий коэффициент трения.

В флексографской печатной машине надежно применяются различные подшипники скольжения. Они, как правило, не нуждаются в обслуживании и не требуют особого внимания от работающего персонала.

5.3 Подшипниковые опоры формных цилиндров

Формные цилиндры сегодня преимущественно располагаются на подшипниках качения. Применяются подшипники как шариковые однорядные или двухрядные, так и роликовые и игольчатые.

По-прежнему для подшипниковых опор формных цилиндров применяются также хорошие подшипники скольжения, потому что они обеспечивают валам отличное вращение (без радиального биения) и благодаря собственному четко выраженному демпфированию могут противодействовать зубцовому полошению на оттиске.

Подшипники скольжения, как правило, смазываются маслом. Густая подшипниковая смазка является непременной гарантией того, что при высоком числе оборотов движущиеся относительно друг друга металлические части будут удерживаться на расстоянии толщины смазочной пленки. Разрыв же пленки приводит к соприкосновению металлических поверхностей и тем самым к быстрому их износу. Установлено, что подшипники скольжения очень чувствительны к грязи и к недостаточной смазке.

Подшипники качения устойчивее, менее чувствительны к загрязнению и недостатку смазки, но при высоких требованиях к точности вращения и им необходима достаточная смазка и чистота.

На качество печати во флексографии имеют большое влияние подшипники формного цилиндра. Формный цилиндр должен быть установлен в подшипниках с минимально возможным зазором, потому что он подвергается ударной нагрузке с двух сторон. Флексографская печать значительно чувствительнее к вибрации, чем, например, глубокая печать

Но подшипниковые опоры формного цилиндра не могут быть совсем без зазора. Туго сидящий подшипник скольжения быстро нагреется, туго сидящий роликовый или игольчатый подшипник легко рассыплется. Правильно выбранные подшипники формного цилиндра не должны сидеть туго. С другой стороны, необходимый зазор должен быть так мал, чтобы его нельзя было почувствовать рукой. Ощутимый рукой зазор подшипников приводит к стохастическим колебаниям печатного цилиндра, в печатном изображении появляются поперечные полосы (расстояние между которыми четко зависит от скорости).

Флексографские печатные машины с подшипниками скольжения оснащаются, как правило, централизованной смазкой. Централизованная смазка является системой, которая обычно приводится в действие вручную и гарантирует через специальную распределительную систему равномерное снабжение всех мест смазки смазочным средством. Эти системы работают с достаточной надежностью. Но за ними нужно также постоянно наблюдать. Если в отдельном трубопроводе, например, в результате загрязнения сопротивление движению смазки заметно повысится, то система не сможет гарантировать равномерное распределение смазочного средства по всем местам смазки.

Смазочное средство должно распределяться только на подшипники формного цилиндра. Поэтому централизованная система смазки должна иметь определенное сопротивление движению масла в распределительной системе. К подшипниковым опорам, которые временно не работают (если, к примеру, в шестикрасочной машине работают только четыре секции), масло также не должно поступать и тем самым не вызывать ненужного загрязнения машины.

5.4 Правила эксплуатации гидравлических и пневматических систем

Во многих печатных машинах находят применение гидравлические системы. Преимуществом гидравлики является возможность получения больших усилий компактными устройствами.

Гидравлические устройства не требуют большой работы по обслуживанию. Но и здесь непременно рекомендуется точно выполнять указания изготовителя. При монтаже гидравлических устройств, при наполнении или доливе гидравлического масла следует обращать внимание на их чистоту. Частицы грязи в гидравлическом устройстве могут легко двигаться вместе с маслом и причинять повреждения во многих местах.

Гидравлические устройства в флексографских печатных машинах работают с давлением от 100 бар до 200 бар и более. Струя жидкости под высоким давлением является опасной. Необходимо исключить возможность попадания работающего под струю жидкости высокого давления. Это особенно относится к вредным для здоровья жидкостям. При высоком давлении гидравлическая жидкость, попадая на кожу, вызывает глубокие раны, которые внешне могут быть едва видимы.

Гидравлические устройства могут заполняться только специальным гидравлическим маслом. Нормальное смазочное масло не разрешается здесь применять, так как оно склонно к вспениванию и нестабильно при высоком давлении. Необходимо наливать или доливать в системы только разрешенное изготовителем гидравлическое масло, которое имеет принципиально другое химическое строение, чем смазочное масло.

Гидравлические трубопроводы и особенно их соединения должны время от времени проверяться на плотность. Даже самые малые места утечки влекут за собой большие потери масла и снижение давления. Гидравлические винтовые соединения не разрешается слишком плотно затягивать. Соединения, ставшие неплотными, следует заменить.

Во многих печатных машинах применяется сжатый воздух. Он необходим для пневматических цилиндров, для датчиков обрыва ленты и др. Различают:

- устройства, которые работают с давлением 6-8 бар (применяются для статических задач: натяжение ленты, пневматическое включение передаточных валиков, ракелей, тянущих валиков, давления);

- устройства низкого давления для управляющих цепей, датчиков обрыва ленты и т.п. (с давлением около 400 мбар). Так как на большинстве предприятий применяется сжатый воздух во многих разных системах, нет ничего необычного в оснащении печатной машины собственным компрессором и устройством подготовки сжатого воздуха.

Однако не все системы переносят сжатый воздух, содержащий масло. Многие устройства должны работать с очищенным от масла сжатым воздухом. Поэтому печатник должен регулярно и тщательно ухаживать за системой подготовки воздуха для пневматических устройств по приложенной к печатной машине схеме. У входного фильтра с отделителем воды имеются автоматически работающие отделители конденсата. В теплое время года часто преобладает высокая влажность воздуха и тогда в отделитель воды попадает много конденсата. Целесообразно использовать автоматически работающий отделитель конденсата. В нем может собраться так много воды, что отделитель воды переполнится и не будет в достаточной мере освобождать сжатый воздух от влаги. Тогда легко появляются помехи в механических частях системы сжатого воздуха, которые могут привести к остановке машины. Наличие воды повышает сопротивление движению воздуха в трубопроводах и вызывает коррозию на рабочей поверхности цилиндров, что ведет, прежде всего, к потере давления и к необходимости их замены. По причине потери герметичности цилиндров даже без коррозии могут возникнуть тяжелые повреждения. Проникшую в устройство воду трудно извлечь. Чтобы воспрепятствовать попаданию в систему паров воды, можно в экстренных случаях установить у входного отверстия компрессора осушитель воздуха.

Для пневмоприводов требуется исключительно чистый рабочий воздух. Он должен быть свободным от масла. Позади входного редукционного клапана, позади входного фильтра и отделителя воды устанавливается второй фильтр -- фильтр тонкой очистки (с очень маленькими размерами пор), который должен быть соединен с автоматическим сливом конденсата (так как и здесь может оседать влага). В отделителе конденсата не должно собираться воды больше допустимого уровня.

5.5 Правила использования растрированных и передаточных валиков

Они имеют повышенное влияние на достигаемое качество печати. Их тонкая структурированная наружная поверхность, поэтому не должна быть поврежденной. Дефектное место в резине передаточного валика становится точно так же заметно при печати, как и маленькое повреждение растра на растрированном валике. С этими валиками, поэтому нужно обращаться очень аккуратно.

Растрированные и передаточные валики должны в конце тиража или в конце рабочего дня тщательно смываться и чиститься, так как присохшая краска на одном из этих валиков легко может привести к повреждению резины передаточного валика, а остатки краски в углубленных ячейках растрированного валика забивают объем ячейки и тем самым уменьшают количество наносимой краски.

Новый резиновый валик имеет увеличенный диаметр, чтобы его можно было один или несколько раз перешлифовать.

Передаточный валик должен точно соответствовать растворяющим средствам, содержащимся в краске. Поэтому следует получить от поставщиков краски данные о растворяющих веществах. Если в печатной машине используются различные краски, то может стать необходимым также применение различной по качеству резины. Известно, что любые растворяющие вещества, содержащиеся в краске, действуют на резину передаточных валиков. Не существует абсолютно устойчивой резины против растворителей краски.

У растрированных валиков уже при ничтожном повреждении растрированной поверхности невозможно ее исправление. Поэтому с ними рекомендуется осторожное, тщательное обращение. Это касается как хромированных, так и покрытых керамическим слоем растрированных валиков.

Растрированные валики должны храниться вымытыми, так как засохшая краска может повредить хромовый слой.

Чувствительнейшим устройством ракельной системы является без сомнения ракельный нож, и его повреждения проявляются в печати непосредственно.

Ракельный нож является типичной изнашивающейся деталью. При осциллирующем ракеле следует ухаживать за всеми его движущимися частями. Ощутимая «игра» приводит к полосам на печатных оттисках. Закрытые камерные ракели, которые делают осцилляцию излишней благодаря хорошему поперечному потоку краски, практически не требуют работ по их обслуживанию и содержанию в исправности.

5.6 Эксплуатация электрооборудования

Возрастающие требования к флексографской печатной машине приводят к постоянному увеличению объема ее оснащения. Это в особой мере касается электрооборудования. Затраты на возрастающую автоматизацию как в области исполнительных механизмов, так и в области микроэлектроники сильно возросли. Несмотря на миниатюризацию в области электронного управления, число пультов управления, которыми сегодня оснащаются флексографские печатные машины, значительно выросло.

Управляющие системы достигли сегодня уровня, при котором работы по обслуживанию и содержанию их в исправности практически отпадают. Но в машине стало необходимым в увеличенном объеме контроль за чувствительными элементами, микропереключателями, конечными выключателями, фотоэлементами, потенциометрами, накопительными счетчиками и т.п. Управляющие системы могут работать безупречно только тогда, когда безупречно работают чувствительные элементы. Поэтому следует обращать внимание на то, чтобы чувствительные элементы вместе со своей проводкой могли функционировать безукоризненно. Загрязненные фотоэлементы, склеивающиеся микровыключатели надломившиеся провода и т.п. -- причины ненадежной работы всей машины. Чистота в печатной машине является непременной предпосылкой для безукоризненного производства.

В качестве электроприводов чаще всего используются двигатели постоянного тока с параллельным возбуждением, асинхронные трехфазные моторы переменного тока и шаговые двигатели. Потребность в обслуживании у них чрезвычайно мала.

В области приводов с регулированием частоты вращения сегодня почти исключительно применяются электродвигатели постоянного тока с параллельным возбуждением.

В дополнительных приводах, гидравлических агрегатах применяются почти исключительно трехфазные асинхронные моторы. В гидравлических приводах передаточных валиков становятся ненужными дополнительные приводы от печатных аппаратов. Для этого используются принадлежащие к гидравлическим агрегатам асинхронные двигатели.

Электромоторы оснащены, как правило, подшипниками качения, которые смазаны одноразовой густой смазкой долгосрочного применения. Особые смазочные работы или работы по обслуживанию здесь можно не выполнять. У моторов постоянного тока и коммутационных моторов следует обращать внимание на износ щеток.

Электромоторы, в особенности моторы со щетками, должны защищаться от накапливания пыли, так как пыль вызывает преждевременный износ щеток, а ее накопление в коллекторе может привести к короткому замыканию и последующему возгоранию двигателя. Коллекторы должны время от времени чиститься. Во флексографии должно применяться электрооборудование только во взрывобезопасном исполнении. Контроль за ним и обслуживание регламентируются соответствующими инструкциями.

От пыли и грязи оберегают также предохранители и реле в шкафу управления.

Системы вентиляции в шкафу управления не должны перекрываться, так как продув воздухом всего пульта управления необходим для удаления тепла. Поэтому должна проводиться еженедельная и тщательная чистка.

Много тепла выделяют регулируемые приводы постоянного тока, так как в них протекает очень большой ток, который приводит к существенному их нагреву. Накапливание пыли в шкафу управления выводит из строя совершенную аппаратуру, потому что в сегодняшних системах привода (например, приводах постоянного тока) применяются тиристоры, значения сигналов которых при загрязнении могут меняться.

Сушильные устройства конвективного типа работают с обдувом и удалением воздуха, потоки которого создаются вентиляторами с электродвигателями трехфазного тока. Конструктивно очень просты и практически не нуждаются в обслуживании. Несмотря на это, необходимо и здесь избегать излишнего загрязнения, так как электродвигателям необходимо охлаждение. Слои грязи в любом случае препятствуют процессам охлаждения.

Сегодняшние флексографские печатные машины оборудованы многочисленными вспомогательными устройствами. К ним принадлежат устройства автоматического управления положением ленты по ее кромке, приборы для контроля натяжения ленты, насосы для циркуляции краски, регуляторы вязкости, счетные устройства, устройства для сшивания и многое другое. Все эти системы должны функционировать безукоризненно и технически обслуживаться в соответствии с инструкцией по эксплуатации машины, которая должна содержать и частные инструкции по техническому обслуживанию средств автоматики.



6. Мероприятия по охране труда и безопасности жизнедеятельности

6.1 Мероприятия по охране труда

Технические усовершенствования в печатных машинах ведут к повышению скорости печати. Высокая скорость работы создаёт дополнительные проблемы с точки зрения безопасности, однако, совершенствуя методы обучения персонала и устройства безопасности, можно снизить потенциальные риски. Систематическая деятельность технического и организационного характера, направленная на создание безопасных условий труда и предотвращение несчастных случаев на производстве и является комплексом мероприятий по охране труда. Чтобы защитить работающих людей и окружающую среду, государственные или местные органы должны устанавливать нормы и правила, помогающие обеспечить безопасность, сохранить здоровье персонала и заботиться о чистоте окружающей среды.

6.1.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

Машина Soloflex 6L предназначена для нанесения отпечатка на различные материалы способом флексографской печати для упаковочной промышленности. Чтобы обеспечить производительное и эффективное выполнение заказов, имеется шесть красящих механизмов. Нанесение краски осуществляется посредством ракельных приспособлений, которые оборудованы закрытыми камерами с краской. Между отдельными красящими механизмами установлены специальные устройства сушки, обеспечивающие быстрое высыхание нанесенного слоя краски.

При работе на печатной машине Soloflex 6L на персонал может действовать ряд вредных и опасных производственных факторов.

К физическим факторам относятся:

· вращающиеся и движущиеся части печатной машины, которые могут привести к травмам;

· нагрев поверхности секции сушки и электрического нагревателя воздуха, прикосновение к которым может повлечь ожоги;

· повышение звукового давления, оказывающее негативное влияние на органы слуха;

· скопление электростатических зарядов, возникающих в результате переработки определенных композитных сортов бумаги при пониженной влажности воздуха;

· производственный шум, который может вызвать трудности с распознанием цветовых сигналов, снизить остроту зрения;

· повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека.

Химические факторы -- это повышенное содержание в воздухе рабочей зоны фенола и эпоксидных веществ, а также паров спирта, которые способны к воспламенению.

При работе непосредственно с системой контроля вязкости оператор подвергается также вредным психофизиологическим факторам: напряжение зрения, повышенная концентрация внимания, эмоциональные нагрузки, монотонность.

Помещение, в котором производится технологический процесс печатания, имеет совмещенное освещение, поскольку люди работают в нем постоянно в течение смены. Естественное освещение обеспечивается за счет оконных блочных проемов. Вид освещения -- одностороннее боковое. Выполняемая зрительная работа IV разряда. Значение коэффициента естественной освещённости (КЕО) при данном разряде работ и боковом естественном освещении составляет 1,5%. Искусственное освещение предусматривается комбинированное (местное и общее локализованное). Нормированное значение искусственного освещения при комбинированном освещении 400 лк. Кроме основной системы освещения на участке существует система эвакуационного освещения [19].

Машину разрешается использовать только с применением красок, температура возгорания которых превышает 200 °С (класс взрывоопасности Т3).

Согласно НПБ 5-2005 цех флексографской печати относится к помещению категории Б по взрывопожарной и пожарной опасности [20].

Для основной группы рабочих, обслуживающих печатную машину, рабочие места являются постоянными и по уровню общих энерготрат организма работа относится к категории тяжести IIа (физические работы средней тяжести). К данной категории работ в соответствии с СанПиН № 9-80 РБ 98 относятся работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенных физических усилий. При этом энерготраты составляют 175 - 232 Вт [21].

Все технологическое оборудование имеет необходимые средства автоматики и КИП, противопожарную защиту, соответствующую требованиям, предъявляемым к оборудованию.

6.1.2 Оценка соответствия разрабатываемого изделия требованиям безопасности и эргономики

Автоматизированная система поддержания вязкости краски исключает из трудового процесса монотонность труда путем ограничения частоты повторения простых действий и длительности непрерывного пассивного наблюдения за ходом производственного процесса. Конструкция обеспечивает оптимальное распределение функций между человеком и производственным оборудованием и способствует безопасному и менее напряженному труду.

Чтобы предотвратить испарение и, тем самым, ухудшение качества окружающего воздуха крышки емкостей с растворителем герметично закрыты. Все производственные системы подачи краски подключены к системе выравнивания электрических потенциалов машины.

Бак с краской оснащен специальными ручками для удобства транспортирования. Шланги системы циркуляции краски обладают электростатической проводимостью и заземлены. Двигатели насосов подачи краски имеют конструкцию, защищенную от возгорания [4].

Рабочее место обеспечивает возможность удобного выполнения работ в положениях и сидя, и стоя, что обусловлено необходимостью передвижения в ней работающего в процессе выполнения работ и технологическими особенностями процесса выполнения работ (требуемая точность действий, характер чередования по времени пассивного наблюдения и физических действий, необходимость ведения записей).

6.1.3 Инженерные решения по обеспечению безопасности технологических процессов

С целью уменьшения действия вредных факторов в печатном цеху принят ряд инженерно-технических решений.

Снижение шума достигается звукоизоляцией источника или применением глушителей. В качестве средств защиты применяются звукопоглощающие или звукоизоляционные материалы и конструкции, глушители, противошумная спецодежда, наушники, беруши и т.п.

Виброизоляция представляет собой упругие элементы, размещенные между вибрирующей машиной и ее основанием. В тех случаях, когда техническими и другими мерами не удается снизить уровень шума и вибрации до допустимых пределов, применяют индивидуальные средства защиты.

Поскольку некоторые движущиеся части производственного оборудования, представляющие опасность для людей, не могут быть ограждены или снабжены другими средствами защиты из-за их функционального назначения, то предусмотрены средства сигнализации, предупреждающие о пуске оборудования, и средства останова и отключения от источников энергии.

Электропитание всей установки осуществляется посредством главного выключателя. С его помощью производится отключение напряжения машины. Конструктивные узлы, находящиеся после этого еще под напряжением, закрыты и снабжены предупредительными надписями. Повсеместно на машине смонтированы кнопки аварийного отключения, при нажатии которых машина останавливается.

Защитные зоны машины огорожены механическими ограждениями. При открытии хотя бы одного из защитных ограждений машины останавливается. Конструкция и расположение органов управления исключает возможность непроизвольного и самопроизвольного включения и выключения производственного оборудования. Для предупреждения об опасности в качестве сигнальных элементов применены звуковые, световые и цветовые сигнализаторы.

Средства защиты приводятся в готовность до начала функционирования оборудования так, что функционирование оборудования невозможно при отключенных или неисправных средствах защиты.

Съемные, откидные и раздвижные ограждения рабочих органов, предотвращающие опасность при работе производственного оборудования, а также открывающиеся дверцы, крышки, щитки в этих ограждениях имеют устройства, исключающие их случайное снятие и открывание. При необходимости они имеют блокировки, обеспечивающие прекращение рабочего процесса при съеме или открывании ограждения.

Вредные выбросы в виде испарений смывок и паров спирта проходят очистку с целью улавливания и нейтрализации вредных веществ. Производство оснащено аварийной, общеобменной и местной вентиляцией в цеху и непосредственно в местах выделения. Вентиляторы сушильных устройств имеют искрозащитную конструкцию. Сушильное устройство оборудовано предупредительным устройством наличия газа. Категорически запрещается концентрация растворителя выше 25 % нижней границы взрывоопасности. Чтобы не допускать чрезмерного попадания растворителя в сушильное устройство, необходимо соответствующим образом согласовывать скорость машины [22].

Технологическое оборудование участка при нормальных режимах работы пожаробезопасно, эксплуатируется в соответствии с паспортными данными и проходит все необходимые виды технического обслуживания в соответствии с графиком планово-предупредительных ремонтов. Валики, снятые с машин, хранятся на специальных стеллажах, имеющих гнезда. Валики транспортируют в специальных тележках. Смывку валиков производят в специальных помещениях или механизированных установках, оборудованных местными вентиляционными отсосами. На участке предусмотрены специально оборудованные места для контроля качества печатной продукции, хранения бумаги и отпечатанной продукции.

6.1.4 Инструкция по охране труда при работе на печатной машине Soloflex 6L

6.1.4.1 Общие требования охраны труда

1) К работе допускаются лица, прошедшие медицинский осмотр и не имеющие противопоказаний к работе по данной профессии (специальности), вводный инструктаж и инструктаж на рабочем месте. Рабочие допускаются к самостоятельной работе после стажировки, проверки теоретических знаний и приобретенных навыков безопасных способов работы. В дальнейшем на рабочем месте проводятся инструктажи по охране труда не реже одного раза в 3 месяца.

2) При переводе на новую работу, с временной на постоянную, с одной операции на другую с изменением технологического процесса или оборудования работники должны пройти инструктаж по охране труда на рабочем месте.

3) Проведение всех видов инструктажей должно регистрироваться в Журнале инструктажей с обязательными подписями получившего и проводившего инструктаж.

4) Каждый работник обязан соблюдать требования настоящей инструкции, трудовую и производственную дисциплину, режим труда и отдыха, все требования по охране труда, безопасному производству работ, производственной санитарии, пожарной безопасности, электробезопасности.

5) Курить разрешается только в специально отведенных для этого местах. Запрещается употребление алкогольных напитков на работе, а также выход на работу в состоянии алкогольного или наркотического опьянения.

6) При выполнении работы необходимо быть внимательным, не отвлекаться посторонними делами и разговорами и не отвлекать других от работы. Запрещается садиться и облокачиваться на случайные предметы и ограждения.

7) Не разрешается подходить к действующим станкам, установкам, машинам, на которых работают другие рабочие, и отвлекать их посторонними разговорами, включать или выключать (кроме аварийных случаев) оборудование, транспортные и грузоподъемные механизмы, работа на которых не поручена, заходить за ограждения опасных зон, в зоны технологических проходов.

8) Работодатель обязан обеспечить работающих спецодеждой, спецобувью, а также средствами индивидуальной защиты в соответствии с выполняемой ими работой и согласно действующим нормам. Запрещается работать без спецодежды, спецобуви и других средств индивидуальной защиты, положенных по нормам.

9) Каждому работнику необходимо:

- знать место хранения цеховой аптечки;

- уметь оказать первую помощь при производственных травмах.

10) Хранить и принимать пищу разрешается только в установленных и оборудованных местах.

11) Запрещается находиться в производственных помещениях в верхней одежде, раздеваться или вешать одежду, головные уборы, сумки на оборудование.

12) Не загромождать проходы, проезды, рабочие места, подходы к щитам с противопожарным инвентарем, пожарным кранам и общему рубильнику.

13) Пролитые на пол смывочно-смазочные вещества, воду и т.п. немедленно вытереть.

14) Обтирочные материалы, пропитанные маслом, краской, растворителем, складывать в плотно закрывающиеся металлические ящики. Запрещается разбрасывать эти материалы, по окончании смены их следует удалить из помещения.

15) Горюче-смазочные и легковоспламеняющиеся жидкости хранить только в плотно закрывающейся металлической таре (ящике) или шкафу в количестве, не превышающем сменную норму. Запрещается совместное хранение кислот и легковоспламеняющихся и горючих жидкостей (бензин, толуол, спирт, керосин, уайт-спирит и т.п.). Химические вещества хранить в количестве, не превышающем установленные нормы, в плотно закрытой посуде, имеющей надпись о содержимом.

16) Запрещается ремонтировать оборудование, исправлять электрооборудование и электросеть персоналу, не имеющему допуска к этим работам, работать около неогражденных токоведущих частей, прикасаться к электропроводам, арматуре общего освещения, открывать дверцы электрошкафов, ограждения рубильников, щитов и пультов управления.

17) Запрещается применять для мытья рук смазочно-смывочные вещества.

18) Запрещается находиться в производственном помещении после окончания работы.

19) Работник несет ответственность в соответствии с действующим законодательством за соблюдение требований инструкций, производственный травматизм и аварии, которые произошли по его вине.

20. Контроль выполнения данной инструкции возлагается на руководителя подразделения.

6.1.4.2 Требования охраны труда перед началом работы

21) Надеть спецодежду, застегнуть ее на все пуговицы, убрать волосы под головной убор (берет, косынку). Проверить наличие и исправность средств индивидуальной защиты (перчаток резиновых и др.).