ВАЛЬЦЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВОЩИНЫ
ROLLERS TO MAKE UNREFINED BEESWAX

Изобретение относится к пасечному оборудованию и может быть использовано при конструировании станков для получения искусственной вощины путем проката восковых пластин.
Искусственная вощина представляет собой сравнительно тонкие восковые листы с прессованными с обеих сторон ячейками. Закрепленная в рамку и вставленная в улей вощина ускоряет и облегчает пчелам постройку сотов, что способствует повышению продуктивности пчелиной семьи.
Искусственная вощина с рифленой поверхностью может быть изготовлена либо на пресс-формах, либо с помощью вальцов. При этом рельефная поверхность рабочих деталей пресс-форм и вальцов имеет различные варианты исполнения.
Известна пресс-форма с рельефной поверхностью для производства вощины (Патент на изобретение РФ №2239312, МПК: А01К 47/04). Рельефная поверхность образована зубцами пластинок одинаковой толщины с пилообразным контуром. Пластинки собраны в пакет таким образом, что вершины зубцов каждой последующей пластинки являются продолжением впадин между зубцами предыдущей. Собранные в пакет пластинки имеют толщину от 2,6 до 3,6 мм. Двугранные углы симметричных V-образных вырезов составляют 120°. Линии пересечения граней этих вырезов образуют с плоскостью пластинки угол 54-55°, а шаг между V-образными вырезами или зубцами равен удвоенной толщине пластинки. Изобретение позволяет максимально приблизить параметры рельефной поверхности к параметрам пчелиных сотов, отстраиваемых пчелами в естественных условиях.
Однако линейные и угловые размеры ячеек на рельефной поверхности такого пакета отличаются от аналогичных размеров ячеек сотов, которые отстраивают пчелы в естественных условиях. Кроме того, недостатком этого устройства является невозможность получения совершенно одинаковых (андрогенных) по качеству ячеек на формируемых листах вощины из-за изменения степени упругости полуматриц в процессе эксплуатации устройства, а также сложность точной установки и снятия заготовок.
Известны вальцы для изготовления вощины (Авторское Свидетельство СССР на изобретение №1028293, МПК: А01К 47/04), которые состоят из валков, снабженных осями, установленными в подшипниках на станине. Валки расположены в станине параллельно один над другим. Валки имеют на поверхности ребра, которые расположены параллельно друг другу на расстоянии 22 мм и имеют высоту 15 мм. При этом ребра на верхнем и нижнем валках расположены таким образом, что при их вращении ребра одного валка размещаются в межреберном пространстве другого валка. Подшипники верхнего валка выполнены с возможностью перемещения в вертикальном направлении, обеспечивая изменение расстояния между валками, регулируя тем самым глубину вхождения ребер верхнего валка между ребрами нижнего валка. Подшипник верхнего валка снабжен фиксатором его перемещения. На оси валков с одной стороны размещены две одинаковые шестерни, которые находятся во взаимном зацеплении и обусловливают одинаковое вращение валков. С противоположной стороны закреплена рукоятка привода вращения валков. Заготовку листа искусственной вощины пропускают через вращающиеся ребристые вальцы, получая на выходе листы с волнистой (гофрированной) поверхностью.
Известны вальцы для производства вощины (Патент РФ на изобретение №2198508, МПК: А01К 47/04) с рельефной внешней поверхностью, полученной путем механической обработки их цилиндрических поверхностей. Рельефная поверхность сформирована прорезями, расположенными вдоль образующих цилиндрической заготовки с одинаковым угловым шагом, обеспечивающим линейный шаг 4-7 мм в окружном направлении, и вдоль двух семейств пересекающихся винтовых линий, отстоящих друг от друга на 4-7 мм и составляющих с образующими цилиндра и между собой углы 60°, узкие щели, наклоненные под углом 53-55° к радиусу цилиндра в точках пересечения щелей в теле заготовки, с образованием на ее поверхности рельефа валика и состоящего из периодически повторяющихся трехгранных пирамидок с аналогичными впадинами между ними. Нанесенный рельеф обеспечивает при прокате воска образование вощины с ячейками оптимальных параметров.
Одним из существенных недостатков устройств с валками для производства вощины является уменьшенная глубина ячеек по сравнению с идеальными ячейками пчелиных сот, отстраиваемых пчелами в естественных условиях без вощины. Уменьшение высоты пирамидок на рельефной поверхности валков и соответственно уменьшение глубины их оттисков на восковой ленте - вынужденная мера, поскольку при попытке получить вощину с нормальной глубиной ячеек путем прокатки листа воска между вальцами с правильной рельефной поверхностью вощина деформируется и рвется. Формы ячеек вощины, образуемые при прокатке листа воска через вальцы известных конструкций, характеризуются невысокой продуктивностью пчелиных семей. Уменьшенная глубина ячеек приводит к уменьшению количества корма, которое пчелы помещают в ячейки с личинками для их выкармливания. Тем самым пчелы на начальной личиночной стадии развития в стандартных ячейках получают меньше корма, что негативно сказывается на их продуктивности. Это основной недостаток стандартной вощины и устройств с валками для ее производства. В связи с этим возникает задача выбора оптимальных параметров вощины для среднерусской породы пчел. Решение такой исследовательской задачи требует создания вальцов для изготовления искусственной вощины с изменением характеристик рельефной поверхности в широком диапазоне значений параметров ячеек вощины.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является изготовление вальцов с выступами оригинальной конструкции, обеспечивающими производство искусственной вощины для выращивания в ней качественного расплода и развитию сильной пчелиной семьи, характеризующейся высокой продуктивностью. Геометрия рельефной поверхности вальцов обеспечивает возможность технологического изготовления качественной вощины промышленным способом с минимальными потерями на брак, который образуется в процессе снятия листов вощины с вальцов или извлечения из пресс-формы.
Характерным параметром вощины является двугранный угол между плоскостями ромбиков, которые образуют ячейку вощины и соответственно дно ячейки пчелиных сотов. По величине двугранного угла, образуемого ромбиками ячеек, вощину делят на обыкновенную с углом 140°, полумаксимум - 130° и максимум - 120° (Верещагин А.Н. -Журнал «Пчеловодство», 2005 г., №6, с 51). Каждому классу вощины также соответствуют определенные геометрические параметры, в частности углы между прилегающими сторонами ромбиков ячеек (плоские углы), которые имеют параметры 115,707°, 113,034° и 109,471° для обыкновенной вощины, вощины типа «полумаксимум» и «максимум» соответственно. Кроме того, геометрическими параметрами, характеризующими ячейки вощины также являются углы наклона граней и ребер ячеек и их глубина. Для пчелиного расплода предпочтительнее вощина типа «максимум» с более глубоким дном ячейки, обеспечивающим боле эффективное расположение личинки в молочке в первые дни своего развития. Глубина дна ячейки оказывает существенное влияние и на дальнейшее развитие личинки пчелы. Однако для обеспечения наилучших условий для развития личинки (выращивания расплода) угол величиной 120° между гранями донышка ячейки также не является оптимальным. Однако изготовить вальцы, с помощью которых можно было бы производить качественную вощину с углом между гранями донышка, меньшим, чем 120°, является сложной изобретательской задачей.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в обеспечении оптимальной геометрии выступов вальцов, обеспечивающих получение качественной вощины с геометрическими параметрами ячеек, приближенными к природным.
Поставленная задача решается тем, что вальцы для производства вощины представляют собой, по крайней мере, две цилиндрические сопрягаемые по рельефным боковым поверхностям детали, при этом рельеф боковых поверхностей по форме и размерам соответствует рельефу средостения пчелиных сотов и образован выступами, каждый из которых, согласно техническому решению, представляет собой объемную фигуру, включающую, по меньшей мере, три грани, выполненные в форме четырехугольников и расположенные под углом друг к другу с образованием выпуклости в форме трехгранного угла, при этом угол между ребрами четырехугольников при вершине трехгранного угла выполнен равным 95-108°, а выступы деталей расположены таким образом, что при вращении деталей вершины выступов одной детали размещаются во впадинах, образованных соседними выступами другой детали (при этом грани выступа одной детали сопрягаются с гранями выступов другой детали).
Кроме того, каждый выступ детали дополнительно содержит шесть граней, которые формируют боковые стенки выступа и выполнены в форме треугольников, одна из сторон которых является смежной стороной грани, выполненной в форме четырехугольника, вторая - смежной стороной соседней боковой грани, а третьи стороны треугольников образуют контур формируемой ячеистой поверхности, представляющий собой правильный шестиугольник. Грани, формирующие боковые стенки выступа, расположены под углом 9-15° к нормальной плоскости, проведенной через вершины граней, расположенные на боковой поверхности цилиндрической детали, при этом наклон боковых стенок обращен внутрь выступа.
Сущность заявляемого изобретения заключается в создании вальцов с внешней рабочей поверхностью, обеспечивающей получение искусственной вощины, с двусторонней рельефной ячеистой поверхностью, по форме и размерам соответствующей рельефу средостения пчелиных сотов. Получаемая с помощью заявляемых вальцов вощина имеет ячейки, геометрические размеры которых практически повторяют геометрические размеры выступов вальцов. Выпуклости в форме трехгранного угла вальцов на листе вощины формирует объемную фигуру с тремя гранями, выполненными в форме четырехугольников и расположенными под углом друг к другу с образованием донышка в форме трехгранного угла. Ячейки с каждой стороны листа расположены таким образом, что грани донышка каждой ячейки, расположенной с одной стороны листа, являются смежными гранями донышек трех соседних ячеек, расположенных с противоположной стороны листа. Ячейки вощины имеют также дополнительные шесть граней, формирующие ее боковые стенки и выполненные в форме треугольников, одна из сторон которых является смежной стороной грани донышка, вторая - смежной стороной соседней боковой грани, а третьи стороны треугольников формируют внешний контур ячейки, представляющий собой правильный шестиугольник. Грани, формирующие боковые стенки ячейки, расположены под углом к плоскости, перпендикулярной плоскости вощины, равным 9-15°, при этом наклон боковых стенок обращен внутрь ячейки. Таким образом, для получения вощины с перечисленными геометрическими параметрами ячеек, рабочая поверхность вальцов образована выступами (зубцами), форма которых повторяет форму ячеек. При этом вальцы расположены таким образом, что выступы одного вальца размещаются в пространстве между выступами другого вальца.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в том, что конструктивное решение рабочей поверхности вальцов обеспечивает получение качественной вощины промышленным способом с минимальными потерями на брак, который образуется в процессе снятия листов вощины с вальцов с оптимальной для выращивания расплода геометрией ячеек. Получаемая с помощью вальцов геометрия ячейки способствует строительству пчелами сотов с минимальными затратами энергии и воскового материала. При этом заявляемые геометрические параметры выступов на рабочей поверхности вальцов, соответствующие геометрическим параметрам ячеек вощины были получены в результате выполнения НИОКР, в рамках которых проводились исследования вощин (сотов) с различной формой ячеек и их влияние на продуктивность пчелиных семей, а также испытания вощин на возможность их технологического изготовления промышленным способом.
До недавнего времени существовало мнение, что ячейки, отстраиваемые пчелами, имеют правильную форму и одна ячейка в точности соответствует другой. Однако измерения большого числа ячеек показали, что ячейки законченной правильной формы в сотах встречаются редко (около 4%). Основная же масса ячеек имеет различные отклонения от правильной. Как показали исследования, одним из важных параметров конструкции вощины (помимо используемых материалов для ее изготовления, а также размеров основания ячейки) является форма ячейки, в частности форма дна ячейки, которая напрямую связана с продуктивностью пчелиных семей. Поставленная задача достигается за счет технических средств, а именно за счет изготовления вощины, у которой ячейки имеют определенную геометрическую форму с глубоким донышком, грани которого имеют угол схождения ребер (плоский угол) величиной 95-108°, что предоставляет дополнительный объем для размещения пчелиного молочка в ячейке и полноценное развитие личинки. Кроме того, каждая ячейка вощины имеет боковые стенки, ребра которых, формирующие внешний контур ячейки, образуют правильный шестиугольник, что облегчает последующую отстройку пчелами сот и уменьшает количество необходимого для этого воскового материала. Кроме того, форма и размеры боковых стенок обеспечивают возможность технологического изготовления вощины с глубоким донышком.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично представлен общий вид вальцов заявляемой конструкции, на фиг.2 схематично представлена развертка одного из выступов, формирующих рельефную поверхность вальцов, на фиг.3 представлено изображение формы поверхности ячейки вощины, формируемой выступом вальца, выполненное в аксонометрии, на фиг.4 - схематичное изображение фрагмента получаемой вощины (вид сверху).
Позициями на чертежах обозначены:
1 - цилиндрические детали (вальцы);
2 - рельефная боковая поверхность;
3 - выступ;
4 - трехгранный угол;
5 - четырехугольные грани;
6 - треугольные грани (боковые стенки);
7 - шестиугольный контур.
Заявляемое устройство представляет собой прокатный узел линии по производству искусственной вощины (фиг.1). Вальцы заявляемой конструкции могут быть установлены как на автоматической линии, так и в качестве самостоятельного устройства для ручного использования. Устройство содержит две цилиндрические детали 1, выполненные, например, из стальных заготовок. Боковые поверхности 2 стальных заготовок выполнены рельефными с заданным рисунком рельефа. Рельефная поверхность образована выступами 3. Каждый выступ 3 образован трехгранным углом 4 с вершиной в т.О, формирующим донышко ячейки вощины, и боковыми стенками 6 (фиг.2, 3). Грани выступа 3 имеют форму четырехугольников 5 (со сторонами а и b), при этом углы α между сторонами каждой грани при вершине в т.О выполнены равными 95-108°. Боковые стенки сформированы из шести граней 6, выполненных в форме треугольников (со сторонами в, с, d). При этом грани в форме треугольника расположены на смежных с ними ребрах граней донышка до образования шестиугольного контура, являющегося основанием каждого выступа. При этом одна из сторон треугольника (b) является смежной стороной четырехугольника, вторая (d) - смежной стороной соседнего треугольника, а третьи стороны треугольников (с) формируют контур основания выступа (которое формирует внешний контур ячейки на вощине), представляющий собой правильный шестиугольник. При этом боковые грани выступа рассоложены под углом 9-15° к нормальной плоскости, проведенной через вершины граней, расположенные на боковой поверхности цилиндрической детали. Это обеспечивает получение качественной вощины (фиг.4) с минимальными потерями на брак в процессе съема с вальцов. Боковые грани выступов вальцов формируют боковые грани ячейки, которые на вощине расположены под наклоном к вертикальной плоскости (угол β), равным 9-15° (фиг.3).
Вальцы расположены относительно друг друга таким образом, что выступы одного вальца в процессе прокатки размещаются между выступами другого вальца. При прокатке листов вощины выступы вальцов с каждой стороны листа формируют ячейки, при этом грани донышка каждой ячейки, расположенной с одной стороны листа, являются смежными гранями донышек трех соседних ячеек, расположенных с противоположной стороны листа.
Заявляемые вальцы могут быть использованы в конструкции установки, представленной, например, в материалах патента на изобретение РФ №2259042. Технология изготовления вощины включает переработку воска в восковые ленты, которые прокатывают на гравированных вальцах, имеющих выступы, по форме соответствующие донышкам ячеек. Размеры листов вощины определяются величиной рамок.
Заявляемые вальцы были изготовлены и использованы в установке для производства вощины «Маргарита - 1». Вальцы были изготовлены диаметром 73 мм, длиной 285 мм с количеством выступов на боковой (рабочей) поверхности 2520 шт. При этом выступы на боковой поверхности вальцов расположены рядами (расположенных параллельно оси вальцов). Указанные геометрические размеры вальцов обеспечивают размещение выступов в 60 рядов по 42 выступа в каждом ряду.
Т.о. заявляемое техническое решение обеспечивает получение качественной вощины, по форме приближенной к естественному средостению и служащей оптимальной основой для строительства пчелами сот. Данные вальцы обеспечивают получение рельефной поверхности на вощине высокого качества. Предлагаемая форма выступов рабочей поверхности вальцов способствует формированию вощины с более глубоким донышком ячеек.