Проаналізовано існуючі способи безупинного різання книжково-журнальних блоків та засоби для їхньої реалізації. Описано пристрої для транспортування та зміни напрямку переміщення книжкових блоків у машинах та потокових лініях. Розглянуто способи та устаткування для різання паперу і книжково-журнальних блоків, зокрема, вібраційне різання аркушевого матеріалу з дорізуванням крайніх аркушів на пневмомарзані, розділення поліграфічних матеріалів електронно-променевими та лазерними променями. Наведено способи та пристрої обрізування книжково-журнальної продукції, розроблені закордонними фірмами.

Вирішено актуальне науково-прикладне завдання удосконалення технологічного процесу безвистійного обрізування книжкових блоків на підставі розроблення і застосування нового способу трьохстороннього обрізування блоків ексцентричними дисковими ножами, розв’язання якого забезпечить ефективність післядрукарської обробки видань за рахунок вищої продуктивності автоматичних потокових ліній та якості обрізування, а також створить передумови для формування рекомендацій щодо проектування нових різальних секцій потокових ліній. Виконано аналіз сучасних технологій і машин для обрізування книжкових блоків та наукових праць в галузі різання паперу, що обумовило доцільність удосконалення технологічного процесу безвистійного обрізування книжкових блоків із застосуванням ексцентричних дискових ножів. Досліджено закономірності і особливості кінематики процесу різання книжкових блоків з врахуванням впливу параметрів процесу на зміни дійсних швидкостей і кутів різання, встановлено траєкторію і особливості контакту леза ексцентричного ножа при різанні книжкових блоків. Визначено вплив параметрів процесу обробки (напряму обертання, частоти обертання, діаметру ножа, швидкості подачі книжкового блоку, кута загострення леза тощо) на зменшення дійсного кута різання, величина якого впливає на значення зусиль різання. Запроектовано та виготовлено оригінальний лабораторний стенд, який дозволив провести експериментальні дослідження безвистійного способу обрізування книжкових блоків та здійснити аналіз впливу технологічних параметрів різання ексцентриковим дисковим ножем на силові і якісні показники процесу обробки блоків. Встановлено практичну можливість застосування ексцентричних дискових ножів для потокового обрізування книжних блоків з трьох сторін, що забезпечує зменшення сили різання приблизно у два рази при високій якості поверхні зрізу. Виявлено закономірності ексцентричного різання та підтверджено позитивний вплив переривчастого характеру різання на ефективність процесу обробки блоку за рахунок зменшення дійсного кута різання, імпульсної дії леза ножа на папір та економних умов руху леза у порівнянні з традиційним ножем.

Розроблено пристрій для обрізування книжкових блоків (ОКБ) набором ексцентри кових дискових інструментів. Запропоновано удосконалену схему пристрою для ОКБ на основі наборів дискових ексцентрикових інструментів та подано його конструкцію. Обгрунтовано переваги перерозподілу процесу ОКБ з короткої частини циклу руху інструментів наповний оберт їхнього руху. Проведено аналіз геометричних параметрів ексцентрикових дискових різальних інструментів і їхнього впливу на величину кута різання. Отримано залежності, необхідні для оптимально-раціонального проєктування пристроїв для ОКБ набором дискових ексцентрикових інструментів. За результатами проведених досліджень доведено енергоефективність пристрою.

Завдяки проведеним дослідженням впливу зміни товщини клейового шару на зміну площини перерізів дельтоподібних ділянок корінцевої частини книжкових блоків, зшитих нитками, встановлено, що у процесі розкривання книги докладені зусилля, які впливають на деформацію Ш-подібної клейової пластини, залежать від місця перегинання пластини і призводять до незворотних руйнівних процесів. Доведено, що збільшення товщини клейового шару призводить до збільшення зусиль, спрямованих на подолання пружних властивостей полімерних пластин, отриманих після полімеризації нанесеного клею, і які докладаються з різною інтенсивністю, що залежить від геометричної неоднорідності перерізу Ш-подібної пластини. Експериментальними дослідженнями підтверджено, що розташування точок докладання зусиль для розкривання книжкового блока і перегинання корінцевої клейової пластини супроводжує неоднорідність деформації півкруглих і дельтоподібних ділянок. Це дає змогу стверджувати, що отримані дані впливу та непропорційних відхилень зміни товщини клейового шару і площі перерізу дельтоподібних ділянок найбільш наочно спостерігаються в міжзошитовому просторі.

Проведено комп'ютерне моделювання у середовищі SolidWorks пристрою для транспортування книжкових та журнальних блоків у зону їх обрізування.

Проаналізовано проблеми, пов'язані з виготовленням книжкової продукції, зшитої нитками. Досліджено фізико-механічні властивості клейових плівок, утворених при заклеюванні корінця книжкового блоку, зшитого нитками. Встановлено, що досліджувані зразки клеїв ПВАД придатні для заклеювання корінців книжкових блоків.

Величина деформації окремих ділянок корінцевої клейової полімерної пластини в процесі експлуатаційних навантажень при користуванні книжковими блоками, зшитими нитками, залежить не тільки від пружних властивостей матеріалу клейової композиції, його ізотропності, товщини нанесеного шару, але й від кутів перегинань пластини, які сприяють створенню зон змінної концентрації руйнівних напружень внутрішньої структури. Напруження виникають на краях з'єднань клейової пластини із папером фальців корінців зошитів з однієї сторони та окантовувальним папером з іншої сторони, у вигляді ділянок стискання та розтягування в місцях дискретних перегинань. Час дії навантажень, на цих ділянках, пропорційно впливає на зменшення пружних властивостей пластини й розвитку явищ залишкової пластичної деформації.

Проведено комп'ютерне моделювання у середовищі SolidWorks пристрою для транспортування книжкових та журнальних блоків у зону їх обрізування.

Проведено дослідження конструкції багатолезового різального інструмента (БРІ) для обрізування книжково-журнальних блоків (КЖБ) під час їх переміщення за коловою траєкторією. Проаналізовано вплив взаємного розташування лез БРІ на якість і точність обрізування блоків. Застосовано просторову модель БРІ, що уможливлює визначення кількості одночасно задіяних лез інструмента в процесі обрізування блоків. Створено програму розрахунку поточного значення площ зрізу та візуалізації процесу обрізування за допомогою БРІ КЖБ, що рухаються за коловою траєкторією. Програма розрахунку площ зрізу та просторова модель уможливлюють визначення найбільш навантажених лез БРІ та поточного положення КЖБ стосовно лез різального інструмента.

Досліджено актуальну науково-прикладну задачу удосконалення технологічного процесу обрізування книжкових блоків шляхом впровадження способу обрізування книжково-журнальних блоків, що рухаються за коловою траєкторією, розроблено конструкцію та геометричні розміри багатолезового різального інструмента. Проаналізовано способи та засоби обрізування книжково-журнальних блоків під час їх транспортування. Встановлено ефективність використання багатолезового різального інструмента для обрізування книжково-журнальних блоків в машинах карусельного типу. Побудовано математичну модель процесу обрізування книжково-журнальних блоків під час їх руху за коловою траєкторією. На основі теоретичних та експериментальних досліджень встановлено оптимальні, з огляду на силові та якісні показники процесу обрізування, конструкцію та геометричні розміри багатолезового різального інструмента, технологічні параметри процесу обрізування книжково-журнальних блоків під час їх переміщення за коловою траєкторією. Розроблено рекомендації для проектування різального інструмента та різальної секції.

Роботу присвячено розробленню інформаційної технології як підстави узгодження термодинамічної взаємодії процесів сушіння книжкових блоків з використанням системного аналізу структури і динаміки об’єкта управління. Обґрунтовано модель термодинамічної взаємодії джерела з об’єктом на основі розробленого комплексного лазерного і конвективно-радіаційного методу сушіння з використанням координаційного управління режимом сушарки. Систематизовано, відповідно до критеріїв якості системи, опис режимів управління рухом транспортера в неперервному та циклічному режимах з цифровим частотно-регульованим асинхронним електроприводом. Розроблено конструкції лазерних випромінювачів з оптимізованими енергетичними та просторовими характеристиками, які забезпечують високу ефективність теплового поля в області нагріву корінців книжкових блоків, що зменшило в 1,2 - 1,5 раза розхід електроенергії. Розвинуто спосіб та метод побудови багаторівневої предметно-орієнтованої бази знань як основи забезпечення прийняття управлінських рішень технологічних процесів сушіння. Це забезпечило відбір, зберігання, опрацьовування і класифікацію даних про режими технологічних процесів та їх використання як набуті експертні знання про перебіг процесу висушування книжкових блоків. Розроблено інтегровану автоматизовану систему управління процесами сушіння книжкових блоків в динамічному режимі (неперервний і циклічний) на підставі моделей об’єкта управління, інформаційних та інтервальних процедур, виділено фактори впливу, що забезпечило підвищення якості клейового з’єднання і рівномірність висушування книжкових блоків шляхом комплексного використання теплового і лазерного термодинамічних впливів.

Проведено кінематичний аналіз комбінованого приводу пристосування для обрізки книжкових блоків.

Наведено результати досліджень ефективності нового устаткування, в якому аналізуються способи та засоби реалізації процесу обрізування книжково-журнальних блоків під час їх переміщення.

Висвітлено проектування та виготовлення експериментального стенда, вказано його основні характеристики та регулювання. Розглянуто питання експериментального вимірювання крутних моментів під час обробки корінців книжкових блоків дисковими ножами, що нахилені під кутом до них. За результатами експериментальних досліджень здійснено кількісну оцінку крутних моментів залежно від швидкості переміщення книжкових блоків, частоти обертання дискових ножів, виду паперу.

Запропоновано схему пристрою для обробки корінця книжкового блока за незшивного клейового скріплення різцями, які закріплені до ланцюгової передачі. Досліджено вплив на програмування поверхні корінця кроку різців, кута нахилу віток ланцюгової передачі, швидкостей книжкового блока та різців. Виведено аналітичні залежності для визначення кроку насічок і кута їх нахилу відносно напрямку переміщення книжкового блока.

Розглянуто методику проведення експериментальних досліджень обрізування книжково-журнальних блоків плоскими різальними інструментами з криволінійним профілем крайки леза.

Проведено структурний аналіз кривошипно-повзунного приводу пристрою для обрізування книжкових блоків. Розглянуто питання структурного аналізу під час проектування схем механізмів ножів пристроїв для обрізування книжково-журнальних блоків безупинним способом. Це дозволить розробити технологічні та експлуатаційні вимоги до нового обладнання та провести уточнені експериментальні дослідження сил різання.

Розглянуто вплив радіуса повороту книжкових блоків і геометричних характеристик багатолезового різального інструмента на величину зусилля затискування під час обрізування.

Виведено залежності для визначення швидкості різання та досліджено вплив кінематичних параметрів технологічного процесу та геометричних параметрів пристрою на зміну кутів різання. Встановлено, що незначні значення кутів різання спричинені наявністю ковзаючого різання.

За допомогою засобів автоматизованого проектування SolidWorks створено анімацію пристрою для обробки корінця книжкового блока. Створено математичну модель, що дозволяє аналізувати кінематичні та динамічні характеристики пристрою.