Универсальный пресс для склеивания и испытаний древесины

Полезная модель относится к деревообработке и может быть использована для склеивания деревянных деталей, а также для механических испытаний образцов из древесины.
В деревообработке склеивание древесины осуществляется на прессовом оборудовании. Это машины с винтовым, гидравлическим или электрическим приводами, усилие которых обычно является величиной постоянной для конкретной машины.
Испытания древесины, которые сводятся к установлению прочностных свойств и показателей, характеризующих способность древесины деформироваться или разрушаться при нагружении, также осуществляются на прессовом оборудовании, но обеспечивающем передачу усилий различной величины на испытуемые образцы.
Актуальным является создание универсального прессового оборудования для склеивания древесины и испытаний ее образцов, обеспечивающего бесступенчатое регулирование усилий прессования и скорости нарастания этих усилий с точной фиксацией величин указанных параметров.
Известны прессы для склеивания древесины, включающие подвижное основание с приводом и прессующую балку (Глебов И.Г. Оборудование для склеивания древесины. - Екатеринбург.: УГЛТУ, 2010 г., - 170 с., с. 78-85).
Недостатками известных прессов является сложность и материалоемкость конструкции.
Известны испытательные машины для проведения механических испытаний древесины за счет силового нагружения, включающие механизм передающий на образец усилия, а так же устройства для измерения усилий (Б.Н. Уголев. Испытания древесины и древесных материалов. - М.: «Лесная промышленность», 1965 г., с. 252, с. 127-193.)
Недостатком известных испытательных машин прессового типа является непостоянство величины усилий по мере износа машин, что требует дополнительной операции по тарировке измерительных приборов не реже одного раза в 4 месяца (по мнению Перелыгина Л.М. в кн. Механические свойства и испытания древесины. - М.: Гослестехиздат, 1934 г., с. 66). Известные испытательные машины не обеспечивают высокой точности регулирования скорости нагружения образцов, которая, в лучших случаях, обспечивается лишь в пределах ±500…1000 Н/мин (Б.Н. Уголев. Испытания древесины и древесных материалов. - М.: «Лесная промышленность», 1965 г., с. 252, с. 163, 166, 169, 173 и т.д.). Известные испытательные машины неприспособленны к осуществлению операции склеивания деревянных деталей в промышленных масштабах.
Известен «Пресс для склеивания паркета с лицевым покрытием» (Автор, свид. SU 1043005 А, опуб. 23.09.1983 г., бюл. №35) - прототип.
Недостатком прототипа, включающего подвижное основание с приводом и прессующую балку на опорах, является постоянство усилия пресса, определяемого весом прессующей балки при ее подъеме с опор. Для изменения давления на склеиваемые поверхности деталей или контактные поверхности образцов необходима замена прессующей балки. При таких, достаточно трудоемких, заменах возможно получить ряд дискретных величин давления, но не достичь бесступенчатого изменения величины и скорости прессующего усилия, что необходимо при изменении площади соединяемых поверхностей при склеивании деталей или при проведении испытаний образцов для определении их механических свойств. Прототип не имеет устройств измерения величины относительного перемещения прессующей балки и подвижного основания, что не позволяет оценить линейные размеры деформации древесины при испытании образцов.
Технической задачей полезной модели является создание универсального пресса с бесступенчатым регулированием усилия и скорости прессования для склеивания древесины и испытаний ее образцов, при обеспечении точной количественной фиксации указанных параметров и определения линейных размеров деформации при испытании древесных образцов.
Поставленная задача достигается тем, что в универсальном прессе для склеивания и испытаний древесины, включающем подвижное основание с приводом и прессующую балку на опорах, согласно изобретению прессующая балка выполнена в виде емкости, внутренний объем которой соединен с атмосферой, при этом емкость оснащена прозрачной градуированной водомерной трубкой и пополнительной, с регулируемым краном и счетчиком расхода жидкости, трубой, сливной трубой с регулируемым краном, а на днище емкости со стороны подвижной плиты расположен жестко скрепленный с емкостью суппорт для установки сменных пуансонов. Емкость может быть снабжена лотком для загрузки, а днище емкости герметичным люком для выгрузки сыпучих материалов. Между подвижным основанием и прессующей балкой могут быть установлены измерительные устройства для фиксации величины просвета между подвижным основанием и прессующей балкой.
Полезная модель имеет следующие отличия от прототипа:
- прессующая балка выполнена в виде емкости, внутренний объем которой соединен с атмосферой;
- емкость оснащена прозрачной градуированной водомерной трубкой;
- емкость оснащена пополнительной, с регулируемым краном и счетчиком расхода жидкости, трубой, сливной трубой с регулируемым краном;
- на днище емкости со стороны подвижной плиты расположен жестко скрепленный с днищем емкости суппорт для установки сменных пуансонов;
- емкость может быть снабжена лотком для загрузки, а днище емкости герметичным люком для выгрузки сыпучих материалов;
- между подвижным основанием и прессующей балкой могут быть установлены измерительные устройства для фиксации величины просвета между подвижным основанием и прессующей балкой.
Это позволит осуществить создание универсального пресса с бесступенчатым регулированием усилия и скорости прессования для склеивания древесины и испытаний ее образцов, при обеспечении точной количественной фиксации указанных параметров и определения линейных размеров деформации при испытании древесных образцов.
Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого устройства по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».
В просмотренном патентно-информационном фонде не обнаружено технических решений с указанными отличиями, а также технических решений с указанной совокупностью отличительных признаков.
Предлагаемое техническое решение применимо и будет использовано при создании устройств для склеивания деревянных деталей и механических испытаний древесных образцов.
Полезная модель иллюстрируется следующими материалами:
Фиг. 1 Схема пресса в исходном положении.
Фиг. 2 То же в момент передачи усилия.
Фиг. 3 Схема испытаний образца на поперечный изгиб.
Фиг. 4 то же на скалывание.
Универсальный пресс для склеивания и испытаний древесины (фиг. 1) включает прессующую балку в виде емкости 1, подвижное основание 2 с приводом вертикального перемещения 3, направляющие 4 с жеско закрепленными опорами 5для емкости 1, пополнительную трубу 6 с регулируемым краном 7 и счетчиком расхода жидкости 8, сливную трубу 9 с регулируемым краном 10, прозрачную градуированную водомерную трубку 11, суппорт 12 для установки сменных пуансонов 13, лоток (например, в виде воронки) 14 для загрузки сыпучих материалов через дозатор (на фиг. 1 не показан), герметичный люк 15 для выгрузки сыпучих материалов, измерительное (например, с подвижной шкалой) устройство 16 для фиксации величины просвета между емкостью 1 и подвижным основанием 2, жидкость (например, воду) 17, склеиваемые деревянные детали или исследуемые образцы 18, отверстие 19 для связи емкости 1 с атмосферой.
Полезная модель работает следующим образом.
На верхней плоскости подвижного основания 2 размещают склеиваемые детали или исследуемые образцы 18. В суппорт 12 устанавливают пуансон 13, тип которого соответствует последующему виду работы полезной модели (склеивание деталей или исследование образцов). Через регулируемый кран 7 и счетчик расхода жидкости 8 по пополнительной трубе 6 добавляют в емкость 1 жидкость 17 (например, воду) в объеме, обеспечивающем расчетное усилие прессования Q.
1
2
3
Q=F+F+F
1
2
3
где F - вес емкости 1 с оснасткой; F - сила трения, препятствующая вертикальному перемещению емкости 1 по направляющим 4; F - вес жидкости 17 в емкости 1.
1
2
3
Величины F и F заранее измерены и известны для конкретного устройства. Величина F определяется на основании усредненных показателей счетчика расхода жидкости 8 и градуируемой водомерной трубки 11 по известной формуле:
3
F=V*ρ*g,
где V - объем жидкости 17 поступившей в емкость 1; ρ - плотность жидкости; g - ускорение свободного падения.
Для беспрепятственного поступления жидкости в емкость 1, последняя снабжена связью с атмосферой через отверстие 19. При избытке жидкости ее выпускают из емкости 1 через сливную трубу 9 с регулируемым краном 10.
Отрегулировав объем поступившей жидкости с требуемой точностью по показаниям градуированной водомерной трубки 11, включают привод 3 и, при достижении контакта склеиваемых деталей 18 (или исследуемого образца) с пуансоном 13, приподнимают по направляющим 4 емкость 1 с опор 5 на некоторую высоту Н (фиг. 2). При этом на склеиваемые детали (или исследуемый образец) передается усилие равное Q.
При проведении склеивания партии деталей заданное усилие Q не требует изменений.
При проведении исследований механических свойств образцов величину усилия Q можно менять (обычно в сторону увеличения) за счет строго контролируемого по шкале градуированной водомерной трубки 11 дополнительного объема жидкости поступающего в емкость 1. При этом скорость поступления жидкости, а значит и скорость нарастания усилия прессования, легко и точно устанавливается с помощью регулируемого крана 7 и счетчика расхода жидкости 8.
При необходимости увеличения усилия прессования без увеличения существующего объема емкости 1 возможно дискретное или постепенное дозированное заполнение последней через лоток 14 и отверстие 19 сыпучими материалами с плотностью, превышающей плотность ранее применяемой жидкости (например, сухим песком, свинцовой дробью). Очистка емкости 1 от сыпучих материалов осуществляется через герметичный люк 15.
На фиг. 3 и фиг. 4 показаны примеры использования полезной модели при проведении исследований образцов: на продольный изгиб и скалывание, соответственно.
Наличие измерительных устройств 16 с подвижной шкалой может быть использовано при определении линейных величин деформации (размер Δ на фиг. 3) при проведении испытаний образцов.
3
Заявляемое техническое решение может быть использовано при склеивании деталей или исследовании образцов не только из древесины, но и из других материалов. Диапазон усилий, развиваемых предлагаемым испытательным прессом, при внутреннем объеме емкости 1 равном 1 м и ее собственной массе 300…500 кг колеблется от 15 кН при использовании воды до 110 кН при использовании свинцовой дроби.
Полезная модель проста в изготовлении и обслуживании, не материалоемка, имеет малые габариты.