РАБОЧИЙ ОРГАН КОЛУНА

.
Полезная модель относится к устройствам для расщепления древесины и может быть использована для раскалывания круглых и иных лесоматерилов при подготовке дров для котельных и топливной и технологической щепы
Известно раскалывающее устройство, предназначенное, в частности, для раскола древесины, содержит корпус из стали с основной режущей кромкой (20 и 22), два поворотных распорных средства (16 и 28), каждое из которых имеет режущий рычаг (24 и 26) и упорный рычаг (28 и 50). Основная режущая кромка (20 и 22) и режущий рычаг (24 и 26) поворотного распорного средства (16 и 18) образуют одну кромку. Упорный рычаг (28 и 50) и режущий рычаг (24 и 26) поворотного распорного средства отделены друг от друга полостью. При ударе раскалывающим устройством корпус с режущими кромками (20 и 22), режущие рычаги (24 и 26) двух поворотных распорных средств (16 и 18) образуют трещину в объекте достаточно широкую, чтобы вошли в нее упорные рычаги (28 и 50), которые начинают поворачиваться наружу в противоположных направлениях в их рабочее положение (Фиг. 5), и тем самым разделяя объект (патент США №4467851, МПК: B26B 23/00, 1984).
Недостатком известного раскалывающего устройства является то, что при ударе по полену одновременно с режущими кромками (20 и 22) и режущими рычагами (24 и 26) образуется трещина в полене, и поворотное распорное средство (16 и 18) начинает работать только поле входа режущих кромок (20 и 22) и режущих рычагов (24 и 26) на определенную глубину. Далее упорные рычаги (28 и 50) упираются в боковые стенки трещины, и начинается процесс расклинивания. Уменьшить глубину входа режущих кромок и режущих рычагов нельзя, так как в противном случае упорные рычаги не будут работать. Поэтому, чтобы раскалывающее устройство начало работать, необходимо приложить достаточное усилие при ударе, что требует большой физической силы или нескольких попыток, если полено крупных размеров и недостаточно колкое. Кроме того, в связи с тем, что раскалывающие устройства с наиболее часто встречающимися вариантами, производимыми отечественными и зарубежными компаниям, имеют длину корпуса рабочего органа до 120 мм, массу - от 2,4 кг до 5,5 кг для того, чтобы человеку, рубящему дрова, было нетяжело поднимать раскалывающее устройство. В корпусе рабочего органа много места приходится на толщину двух режущих кромок (20 и 22) из отведенных на общую длину рабочего органа до 120 мм и в оставшееся свободное пространство целесообразно устанавливать только два режущих рычага (24 и 26) и соответственно два упорных рычага (28 и 50), что снижает его эффективность. Большее число режущих рычагов и упорных рычагов приведет к большому весу рабочего органа.
Техническая проблема, на достижение которой направлена заявленная полезная модель, состоит в создании рабочего органа колуна, который позволяет снизить энергетические затраты на раскалывание, повысить производительность труда.
Технический результат, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, состоит в том, что рабочий орган колуна позволяет снизить энергетические затраты на раскалывание полена и повысить производительность труда в заданных сжатых массово-габаритных характеристиках рабочего органа.
Для достижения указанного выше технического результата рабочий орган колуна, согласно полезной модели содержит основание с выступом, предназначенным для крепления ручки, две пластинчатые опоры, установленные на основании, первую ось, соединяющую две пластинчатые опоры, раскалывающе-распорный орган, расположенный между двумя пластинчатыми опорами и включающий первый распорный клин, выполненный цельным в виде первого клина и первого Г-образного рычага, соединенного своим козырьком с широкой частью первого клина с одной его стороны, шарнирно соединенного с первой осью своей широкой частью, первый грузовой толкатель, выполненный цельным в виде первой Г-образной тяги с первым грузом массой 0,05 кг и более на конце ее козырька, соединенной шарнирно второй осью с концом первого Г-образного рычага началом первой Г-образной тяги, и второй распорный клин, выполненный цельным в виде второго клина с заострением, причем заострения первого и второго распорных клиньев направлены в одну сторону с образованием единой линии рабочей кромки и второго Г-образного рычага, соединенного козырьком с широкой частью второго клина со стороны, противоположной стороне соединения с первым клином первого Г-образного рычага, шарнирно соединенного с первой осью широкой частью второго клина, второй грузовой толкатель, выполненный цельным в виде второй Г-образной тяги со вторым грузом массой 0,05 кг и более на конце ее козырька, соединенной шарнирно третьей осью с концом второго Г-образного рычага началом второй Г-образной тяги, места соединения козырьков каждой из Г-образных тяг с соответствующим грузом грузового толкателя шарнирно соединены четвертой осью,причем число раскалывающе-распорных органов составляет от двух до восьми с образованием единой линии рабочей кромки, а расстояние между первым и вторым распорными клиньями и первым и вторым грузовыми толкателями, а также длины распорных клиньев и грузовых толкателей для всех раскалывающе-распорных органов выполнены с обеспечением возможности прохождения грузов между ними, при этом два Г-образных кронштейна установлены шарнирно соответственно на второй и четвертой осях, а также третьей и четвертой осях снаружи с каждой из двух сторон обеих пластинчатых опор, на четвертой оси установлены по первой дистанционной шайбе, примыкающие к Г-образным кронштейнам, на второй и третьей осях установлены соответственно по второй и третьей дистанционной шайбе, примыкающие к Г-образным кронштейнам, между двумя кронштейнами с каждой стороны установлены возвратные пружины.
Выполнение основания с выступом, предназначенным для крепления ручки колуна, двух пластинчатых опор, установленных на основании, первой оси, соединяющей две пластинчатые опоры раскалывающе-распорного органа, расположенного между двумя пластинчатыми опорами и включающего первый распорный клин, выполненный цельным в виде первого клина и первого Г-образного рычага, соединенного своим козырьком с широкой частью первого клина с одной его стороны, шарнирно соединенного с первой осью своей широкой частью, первого грузового толкателя, выполненного цельным в виде первой Г-образной тяги с первым грузом массой 0,05 кг и более на конце ее козырька, соединенной шарнирно второй осью с концом первого Г-образного рычага началом первой Г-образной тяги, и второго распорного клина, выполненного цельным в виде второго клина с заострением, причем заострения первого и второго распорных клиньев направлены в одну сторону с образованием единой линии рабочей кромки и второго Г-образного рычага, соединенного козырьком с широкой частью второго клина со стороны, противоположной стороне соединения с первым клином первого Г-образного рычага, шарнирно соединенного с первой осью широкой частью второго клина, второго грузового толкателя, выполненного цельным в виде второй Г-образной тяги с вторым грузом массой 0,05 кг и более на конце ее козырька, соединенной шарнирно третьей осью с концом второго Г-образного рычага началом второй Г-образной тяги, места соединения козырьков каждой из Г-образных тяг с соответствующим грузом грузового толкателя соединены шарнирно четвертой осью,причем число раскалывающе-распорных органов составляет от двух до восьми с образованием единой линии рабочей кромки, а расстояние между первым и вторым распорными клиньями и первым и вторым грузовыми толкателями, а также  длины распорных клиньев и грузовых толкателей для всех раскалывающе-распорных органов выполнены с обеспечением возможности прохождения грузов между ними, при этом два Г-образных кронштейна установлены шарнирно соответственно на второй и четвертой осях, а также третьей и четвертой осях снаружи с каждой из двух сторон обеих пластинчатых опор, на четвертой оси установлены по первой дистанционной шайбе, примыкающие к Г-образным кронштейнам, на второй и третьей осях установлены соответственно по второй и третьей дистанционной шайбе, примыкающие к Г-образным кронштейнам, между двумя кронштейнами с каждой стороны установлены возвратные пружины, что позволяет за счет создания единой линии рабочей кромки рабочему органу войти в тело полена и сразу же концами первого и второго клиньев всех раскалывающе-распорных органов начать раскалывание полена с формированием трещины острыми концами клиньев, перемещающихся сверху вниз на шарнирах, которые осуществляют дальнейшее разведение первого и второго распорных клиньев, что обеспечивает раскол при небольших энергетических затратах.
Выбор массы первого груза и второго груза каждого раскалывающе-распорного органа от 0,05 кг и более связан с тем, что, как показали экспертиментальные данные, при наименьшем числе два раскалывающе-распорных органов масса первого и второго груза в 0,05 кг обеспечивает создание трещины в полене и дальнейший раскол полена. При большем числе раскалывающе-распорных органов масса первого и второго грузов увеличивается и подбирается экспериментально, исходя из условия обеспечения прохождения грузов между первым и вторым распорными клиньями и первым и вторым грузовыми толкателями и длины распорных клиньев и грузовых токателей для всех раскалывающе-распорных органов, а также в зависимости от формы грузов и длины плеча поворота, создаваемого грузом до четвертой оси.
Грузовой толкатель достаточной массы, создаваемой его изготовлением из стали, располагается в созданном свободном пространстве раскалывающе-распорных органов, за счет его кинетической энергии удара обеспечивает раскол полена.
Рабочий орган колуна может быть изготовлен так, что первый и второй грузы выполнены в виде прямого цилиндра, присоединенного цилиндрической поверхностью к козырьку соответствующей первой и второй Г-образных тяг, что является частным случаем выполнения формы грузов, и это обеспечивает небольшие энергетические затраты и повышает производительность труда.
Рабочий орган колуна может быть изготовлен так, что пластинчатые опоры выполнены в виде пластин, не доходящих до единой линии рабочих кромок, что является частным случаем выполнения пластинчатой опоры, и это обеспечивает небольшие энергетические затраты и повышает производительность труда.
Рабочий орган колуна может быть изготовлен так, что две пластинчатые опоры выполнены соответственно в виде первой и второй пластинчатых клиновых опор с заострениями, направленными в одну сторону, первый и второй клинья направлены в одну сторону с заострениями пластинчатых клиновых опор, а единая линия рабочей кромки включает заострения пластинчатых клиновых опор, что является частным случаем выполнения пластинчатой опоры, и это обеспечивает небольшие энергетические затраты и повышает производительность труда.
Рабочий орган колуна может быть выполнен так, что каждый клин распорного клина образован в форме треугольной призмы, что является частным случаем выполнения клина, что также обеспечивает небольшие энергетические затраты и повышает производительность труда.
Рабочий орган колуна может быть выполнен так, что каждый клин распорного клина образован вертикально расположенной щекой и наклонной щекой, что также обеспечивает небольшие энергетические затраты и повышает производительность труда.
Рабочий орган колуна позволяет расширить арсенал технических средств.
На фиг. 1 - колун, аксонометрическое изображение с пластинчатой клиновой опорой и с клином в форме треугольной призмы; на фиг. 2 - рабочий орган колуна с пластинчатой клиновой опорой и с клином в форме треугольной призмы, вид сбоку; на фиг. 3 - рабочий орган колуна с пластинчатой клиновой опорой и с клином в форме треугольной призмы, вид прямо; на фиг. 4 - схема воздействия раскалывающе-распорного органа на полено с клином в форме треугольной призмы; фиг. 5 - рабочий орган колуна аксонометрическое изображение с пластинчатой опорой в виде пластины, не доходящей до единой линии рабочей кромки, и с клином в виде вертикально расположенной щеки и наклонной щеки.
Рабочий орган колуна содержит основание 1 с выступом 2 в виде удлиненной пластины, предназначенным для крепления ручки 3. На основании 1 установлены две пластинчатые опоры 4. На выступ 2 основания 1 крепится ручка 3 колуна, например на болте крепится пластиковая ручка (Фиг. 1) или приварена металлическая ручка из трубы (на чертежах не показана) или из сплава алюминия ручка (на чертежах не показана). Первая ось 5, соединяющая две пластинчатые опоры 4, установлена в отверстия в пластинчатых опорах 4 с закреплением гайкой.
Раскалывающе-распорный орган расположен между двумя пластинчатыми опорами 4 и включает первый распорный клин 6, выполненный цельным в виде первого клина 7 и первого Г-образного рычага 8, соединенного своим козырьком 9 первого Г-образного рычага 8 с широкой частью первого клина 7 с одной стороны первого клина 7, шарнирно соединенного с первой осью 5 широкой частью первого клина 7.
Первый грузовой толкатель 11, выполненный цельным в виде первой Г-образной тяги 12 с первым грузом 13 на конце ее козырька 14, соединенной шарнирно второй осью 25 с концом первого Г-образного рычага 8 началом первой Г-образной тяги 12, причем масса первого груза 13 составляет от 0,05 кг и более.
Второй распорный клин 16, выполненный цельным в виде второго клина 17 с заострением, причем заострения первого и второго распорного клина 7 направлены в одну сторону с образованием единой линии 18 рабочей кромки, и второго Г-образного рычага 19, соединенного козырьком 20 второго Г-образного рычага 19 с широкой частью второго клина 17 со стороны противоположной стороне соединения с первым клином 7 первого Г-образного рычага 8, шарнирно соединенного с первой осью 5 широкой частью второго клина 17.
Второй грузовой толкатель 21, выполненный цельным в виде второй Г-образной тяги 22 с вторым грузом 23 на конце ее козырька 24, соединенной шарнирно третьей осью 15 с концом второго Г-образного рычага 19 началом второй Г-образной тяги 22, причем масса второго груза 23 составляет от 0,05 кг и более.
Места соединения козырьков 14 и 24 каждой из первой и второй Г-образных тяг 12 и 22 с соответствующим первым грузом 13 и вторым грузом 23 первого грузового толкателя 11 и второго грузового толкателя 21 соединены шарнирно четвертой осью 26.
Число раскалывающе-распорных органов составляет от двух до восьми с образованием единой линии 18 рабочей кромки.
Расстояние между первым распорным клином 6 и вторым распорным клином 16 и первым грузовым толкателем 11 и вторым грузовым толкателем 21 и длины первого распорного клина 6 и второго распорного клина 16 и первого грузового толкателя 11 и второго грузового толкателя 21 для всех раскалывающе-распорных органов такие, чтобы первый груз 13 и второй груз 23 проходили между ними.
Два Г-образных кронштейна 27 установлены шарнирно соответственно на второй и четвертой осях 25 и 26 и третьей и четвертой осях 15 и 26 снаружи с каждой из двух сторон обеих пластинчатых опор 4.
На четвертой оси 26 установлены по первой дистанционной шайбе 28, примыкающие к Г-образным кронштейнам 27, на второй и третьей осях 25 и 15 установлены соответственно по второй и третьей дистанционной шайбе 29 и 30, примыкающие к Г-образным кронштейнам 27.
Первая, вторая и третья дистанционные шайбы 28, 29 и 30 предназначены для вертикального расположения Г-образных кронштейнов 27 и исключения перекосов в установке элементов рабочего органа колуна и отказов в работе. Между двумя Г-образными кронштейнами 27 с каждой стороны установлены по возвратной пружине 31.
Ширина пластинчатых опор 4, первого и второго распорных клиньев 6 и 16, первого и второго грузового толкателя 11 и 21, каждого из Г-образных кронштейнов 27 составляет около 10 мм из условия прочности.
Рабочий орган колуна может быть изготовлен так, что первый и второй грузы 13 и 23 выполнены в виде прямого цилиндра, присоединенного цилиндрической поверхностью к соответствующему козырьку 14 первой Г-образной тяги 12 и козырьку 24 второй Г-образной тяги 22 (Фиг.4).
Формы выполнения первого и второго грузов 13 и 23 могут быть различными, например в виде прямоугольного параллелепипеда и другие.
Рабочий орган колуна может быть изготовлен так, что пластинчатые опоры 4, установленные по краям основания 1, выполнены в виде пластин, не доходящих до единой линии 18 рабочей кромки (Фиг. 5).
Рабочий орган колуна может быть выполнен так, что две пластинчатые опоры 4, установленные по краям основания 1, выполнены соответственно в виде первой пластинчатой клиновой опоры 4 и второй пластинчатой клиновой опоры 4 с заострениями, направленными в одну сторону, первый клин 7 и второй клин 17 направлены в одну сторону с заострениями первой и второй пластинчатых клиновых опор 4, а единая линия 18 рабочей кромки включает заострения первой и второй пластинчатых клиновых опор 4 (Фиг. 1).
Рабочий орган колуна может быть выполнен так, что каждый первый или второй клин 7 и 17 первого или второго распорного клина 6 и 16 образован в форме треугольной призмы (Фиг.1).
Рабочий орган колуна может быть выполнен так, что каждый первый или второй клин 7 и 17 первого или второго распорного клина 6 и 16 образован вертикально расположенной боковой щекой 32 и наклонной щекой 33 (Фиг. 5).
Все конструктивные элементы рабочего органа колуна выполнены из стали, в том числе из СТ 20 или СТ 45.
В зависимости от массы рабочего органа колуна выбираются размеры колуна (длину единой линии рабочей кромки рабочего органа) и число раскалывающе-распорных органов. Обычно масса колуна выбирается из диапазона от 2, 4 кг до 5,5 кг в зависимости от физических возможностей рубящего дрова, а длина единой линии 18 рабочей кромки рабочего органа при изготовлении пластинчатых опор 4 в виде пластин, не доходящих до единой линии 18 рабочей кромки от 40 мм до 160 мм, а при изготовлении пластинчатых опор 4 в виде пластинчатых клиновых опор входящих в единую линию 18 рабочей кромки ее длина составляет от 60 мм до 180 мм. Так при массе колуна 2,4 кг число раскалывающе-распорных органов составляет два, длина единой линии 18 рабочей кромки рабочего органа 40 мм, а при массе 5,5 кг число раскалывающе-распорных органов составляет восемь, длина единой линии 18 рабочей кромки составляет 160 мм для пластинчатых опор 4 в виде пластин, не доходящих до единой линии 18 рабочей кромки.
Наименьший вес первого груза 13 и второго груза 23 каждого раскалывающе-распорного органа, при котором может быть осуществлен раскол полена, составляет 0,05 кг для рабочего органа колуна состоящего из двух раскалывающе-распорных органов. При числе раскалывающе-распорных органов восемь масса первого и второго грузов 13 и 23 составляет по 0,125 кг.
Рабочий орган колуна работает следующим образом.
Используют колун с четырьмя раскалывающе-распорными органами c первым и вторым распорными клиньями 6 и 16, имеющими форму треугольной призмы, пластинчатыми опорами 4, выполненными в виде пластин, не доходящих до единой линии 18 рабочей кромки, масса рабочего органа колуна 3,5 кг, длина единой линии 18 рабочей кромки рабочего органа колуна 80 мм, масса первого и второго грузов 13 и 23 составляет по 0,125 кг.
При ударе по полену колуном, включающим рабочий орган колуна с ручкой 3, первый распорный клин 6 и второй распорный клина 16 всех четырех раскалывающе-распорных органов острыми концами, образующими единую линию 18 рабочей кромки, входят в полено, первые и вторые грузы 13 и 23 соответственно первого и второго грузовых толкателей 11 и 21 перемещаются сверху вниз на шарнирах (первая ось 5, вторая ось 15, третья ось 25 и четвертая ось 26) вместе с первым и вторым распорными клиньями 6 и 16 и за счет дополнительного плеча относительно четвертой оси 26 создают дополнительное усилие/воздействие на полено, инициируя раскол, и на дальнейшее разведение первого и второго распорных клиньев 6 и 16 влияет общий вес всех деталей, перемещающихся в поперечном удару по полену направлении, и сразу же начинают раздвигать (раскалывать) полено за счет острых концов первого и второго распорных клиньев 6 и 16 в форме треугольной призмы с формированием трещины в полене и последующим расколом полена. После этого за счет возвратных пружин 31 все четыре раскалывающе-распорных органа возвращаются в исходное сжатое состояние. Здесь практически вся кинетическая энергия удара тратится на расклинивание, а не делится между затратами энергии на вхождение острых концов в полено и осуществляется раскалывание.
При использовании колуна с семью раскалывающе-распорными органами c первым и вторым распорными клиньями 6 и 16, но имеющими вертикально расположенную щеку 32 и наклонную щеку 33, пластинчатыми опорами 4 выполненными в виде пластин, не доходящих до единой линии 18 рабочей кромки и массой рабочего органа колуна 4,3 кг, длина единой линии 18 рабочей кромки рабочего органа колуна 140 мм, массой первого и второго грузов 13 и 23 по 0,125 кг также при ударе по полену колуном, включающем рабочий орган колуна с ручкой 3, первый распорный клин 6 и второй распорный клин 16 всех семи раскалывающе-распорных органов острыми концами, образующими единую линию 18 рабочей кромки, входят в полено, первые и вторые грузы 13 и 23 соответственно первого и второго грузовых толкателей 11 и 21 перемещаются сверху вниз на шарнирах (первая ось 5, вторая ось 15, третья ось 25 и четвертая ось 26) вместе с первым и вторым распорными клиньями 6 и 16 и за счет дополнительного плеча относительно четвертой оси 26 создают дополнительное усилие воздействия на полено инициируя раскол и на дальнейшее разведение первого и второго распорных клиньев 6 и 16 влияет общий вес всех деталей, перемещающихся в поперечном удару по полену направлению и сразу же начинают раздвигать (раскалывать) полено за счет острых концов первого и второго распорных клиньев 6 и 16 имеющих вертикально расположенные щеки 32 и наклонные щеки 33 с формированием трещины в полене и последующим расколом полена. После этого за счет возвратных пружин 31 все семь раскалывающе-распорных органа возвращаются в исходное сжатое состояние. Здесь практически вся кинетическая энергия удара тратится на расклинивание, а не делится между затратами энергии на вхождение острых концов в полено и осуществляется раскалывание.
При использовании колуна с двумя раскалывающе-распорными органами c первым и вторым распорными клиньями 6 и 16, имеющими форму треугольной призмы, пластинчатыми опорами 4 выполненными соответственно в виде первой и второй пластинчатой клиновой опоры 4 с заострениями направленными в одну сторону, первый и второй распорные клинья 6 и 16 направлены в одну сторону с заострениями пластинчатых клиновых опор 4, а единая линия 18 рабочей кромки включает заострения пластинчатых клиновых опор, массой рабочего органа колуна 2, 0 кг, длина единой линии 18 рабочей кромки рабочего органа колуна 40 мм, массой первого и второго грузов 13 и 23 по 0,05 кг. При ударе по полену колуном, включающим рабочий орган колуна с ручкой 3, первый распорный клин 6 и второй распорный клина 16 всех четырех раскалывающе-распорных органов острыми концами, образующими единую линию 18 рабочей кромки, входят в полено, первые и вторые грузы 13 и 23 соответственно первого и второго грузовых толкателей 11 и 21 перемещаются сверху вниз на шарнирах (первая ось 5, вторая ось 15, третья ось 25 и четвертая ось 26) вместе с первым и вторым распорными клиньями 6 и 16 и за счет дополнительного плеча относительно четвертой оси 26 создают дополнительное усилие воздействия на полено инициируя раскол и на дальнейшее разведение первого и второго распорных клиньев 6 и 16 влияет общий вес всех деталей, перемещающихся в поперечном удару по полену направлению и сразу же начинают раздвигать (раскалывать) полено за счет острых концов первого и второго распорных клиньев 6 и 16 в форме треугольной призмы с формированием трещины в полене и последующим расколом полена. После этого за счет возвратных пружин 31 все четыре раскалывающе-распорных органа возвращаются в исходное сжатое состояние. Здесь практически вся кинетическая энергия удара тратится на расклинивание, а не делится между затратами энергии на вхождение острых концов в полено и осуществляется раскалывание.
Две пластинчатые клиновые опоры 4, находящиеся на единой линии 18 рабочей кромки с первым и вторым клиньями 7 и 17, в основном служат для опор раскалывающе-распорного органа, но также увеличивают общую длину единой линии 18 рабочей кромки рабочего органа колуна, способствуя быстрому образованию трещины. Таким образом, происходит снижение энергетических затрат на раскалывание бревна и, как следствие, увеличение производительности труда.