2. Методики расчета и моделирования
В 1960 г. Миллем (Mill) впервые была представлена методика расчета, которая позволяла определять толщину красочного слоя на оттиске. Уравнения баланса количества краски для каждого звена приводят к системе уравнений с величинами толщины красочных слоев как неизвестными. Математически простая методика, которая основывается на определении величин толщины красочного слоя по коэффициентам геометрии красочного аппарата, была разработана Рудером (Ruder).
Обе методики предназначены только для расчета средней величины толщины красочного слоя на оттиске, но не для определения поведения слоя на валиках и печатной форме. Совершенно по-иному выглядит компьютерный метод, представленный Рехом (Rech).
Для расчета по его методу используются сектора окружности одинаковой величины (рис. 11). Величина толщины красочного слоя на отдельных участках валиков определяется путем составления и решения систем линейных уравнений. На их основе разработаны вычислительные программы, которые учитывают большое число параметров красочных аппаратов. Таким образом, моделируется процесс. Решающим является учет закономерностей и параметров переноса краски.
Рис. 11. Расчетная модель для определения приращения толщины красочного слоя.
Положение вещей отражает также разработанная в рамках проекта Исследовательского общества печатных машин (FDG Forschungsgesellschaft Druckmaschinen) Патцельтом (Patzelt) и Рудером (Ruder) программа моделирования INKTEAM, в которой учтены следующие параметры:
геометрия красочного аппарата (количество, геометрия и расположение валиков);
постоянная или непостоянная подача краски (дукторный или пленочный красочный аппарат);
транспортировка веществ (краски и увлажняющего раствора) в окружном и поперечном направлениях;
подача увлажняющего раствора и эффект испарения;
температура (влияние ее на процесс деления красочного слоя);
осевой растир;
передача краски с формы (плашки и растровые печатные формы).
Представленный на рис. 12 красочный аппарат был смоделирован и рассчитан в системе по этой программе. При каждом вычислительном процессе, начиная с незаполненного красочного аппарата (т.е. без краски на валиках), деление слоя краски и ее подача во всём красочном аппарате и на печатной секции рассчитываются до тех пор, пока поведение красочного слоя на печатном листе не стабилизируется. На рис. 13 представлены рассчитанные и измеренные опытным путем значения распределения толщины красочного слоя по всей длине печатного листа для двух конфигураций красочного аппарата.
Рис. 12. Красочный аппарат, смоделированный при помощи INKTEAM.
Рис. 13. Сравнение измеренного и смоделированного распределения толщины красочного слоя в направлении печати для печатной секции по рис. 4(13.1-44) (пары кривых сдвинуты в вертикальном направлении для наглядного сравнения процессов).
Совпадение результатов моделирования и опыта в первом случае, когда все накатные валики и увлажняющий валик имеют контакт с формным цилиндром, только условно может быть удовлетворительным. Это можно объяснить наличием многих параметров, принимаемых в расчёт, и точностью их задания. Так, изменение коэффициента расщепления слоя краски на несколько процентов приводит к совершенно иной картине.
Напротив, хорошие результаты даёт моделирование в случае, когда краска и увлажняющий раствор наносятся на формный цилиндр только увлажняющим валиком. На рис. 12 этот случай представлен, когда три накатных валика отведены, и перенос краски между увлажняющим и красочным аппаратами осуществляется передаточным валиком и увлажняющим валиком на печатную форму (соответствует простому красочному аппарату только с одним накатным валиком).
Для того чтобы получить результаты моделирования, близкие к реальности, все важные факторы влияния должны быть правильно учтены. При этом необходима большая работа по верификации и адаптации модели.
Другой тип моделирования был предложен Джиангом (Jiang). Красочные аппараты описываются как система переноса краски в пределах регулируемого участка. Подача краски рассматривается как входной сигнал, а перенос краски на запечатываемый материал – как выходной сигнал. Сигналы о неполадках означают непостоянную подачу краски и соответственно нанесения на печатное изображение. Совокупная функция переноса краски в аппарате составляется из отдельных функций переноса пар валиков. Моделирование производится с использованием математических выражений. Из-за дисперсии и нелинейности перенос краски на печатную форму описывается очень сложно. Для упрощения расчетов применяется линеаризация исходных зависимостей.
В первую очередь этот расчет необходим для оценки характеристики переходного процесса при изменении подачи краски во время процесса регулировки.