НАПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРАВА ВОЗРАСТНОГО

Устройство относится к лесной промышленности и может быть использовано совместно со всеми видами буравов, в том числе, буравом возрастным и буравом приростным при взятии цилиндрических образцов из древесины.
При взятии цилиндрических проб (керна) древесины используются буравы - устройства, содержащие полый цилиндрический корпус с резцовой головкой, ручку и щуп, например, [1], [2] и др. При взятии керна древесины бурав требуется с силой прижать к дереву и при этом вращать рукоятку. Прижимать требуется до тех пор, пока резцовая головка пройдет кору и внедрится в древесину на глубину, достаточную для обеспечения усилия затягивания бурава в древесину, за счет винтовой нарезки на ее резцовой головке, как это происходит в известных конструкциях [1], [2].
Недостатком данных устройств [1], [2] является то, что в начальный момент сверления, когда резцовая головка бурава прорезает кору и внедряется в древесину на глубину, достаточную для обеспечения усилия затягивания бурава в древесину за счет винтовой нарезки на ее резцовой головке, происходит неизбежное раскачивание головки бурава под действием прилагаемых к ручке усилий прижатия. При вращении ручки бурава керн слоя коры и прилегающего к ней слоя древесины получается ступенчатой формы, а также зачастую со сдвигом годичных слоев, что затрудняет исследование взятого керна древесины и увеличивает степень повреждения ствола дерева.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является известный бурав [3] для извлечения керна древесины, имеющий винтовую и безвинтовую режущие части с механизмом подачи. Механизм подачи выполнен в виде дополнительного полого корпуса с внутренней резьбой и ходового винта с наружной резьбой установленного внутри дополнительного корпуса. На конце корпуса со стороны бурава выполнены отверстия с выточками и проушины с механизмом крепления бурава к дереву. Механизм крепления состоит из соединенных ремня и цепи, причем ремень удлинен настолько, чтобы его длина от места присоединения его к цепи была не меньше длины цепи. В зависимости от диаметра ствола определенное звено цепи насаживается на болт, установленный в проушине, и тем самым обеспечивается неподвижная связь бурава и дерева. В известном устройстве дополнительный полый корпус с внутренней резьбой, прикрепляемый к стволу дерева, выполняет функцию направляющего устройства, обеспечивающего правильное расположение бурава относительно ствола дерева.
Недостаток устройства [3] заключается в неудобстве работы. Данный недостаток обусловлен тем, что для крепления дополнительного полого корпуса к стволу дерева используется составной крепежный элемент в виде ремня, соединенного с круглозвенной сварной цепью. При этом цепь, изготовленная из металла, обладает достаточно большой массой. В известном устройстве длина крепежного элемента меняется дискретно, согласно шагу цепи, поэтому возможны случаи, когда требуемая длина крепежного элемента для плотного обхвата ствола дерева оказывается не кратной шагу цепи, при которых происходит не плотный обхват ствола дерева, и, следовательно, не обеспечивается неподвижность связи между устройством и деревом. В известном устройстве натяжение крепежного элемента при обхвате ствола дерева осуществляется человеком вручную, что увеличивает трудоемкость работы, кроме того после установки нужного кольца цепи на крепежный болт натяжения крепежного элемента может оказаться недостаточным. Это приведет к тому, что дополнительный полый корпус окажется недостаточно плотно прижатым к стволу дерева, в результате чего, не будет обеспечена его неподвижность относительно ствола дерева при выполнении функции направляющего устройства для задания правильного направления вкручивания бурава и предотвращения его раскачивания в процессе вкручивания в древесину.
Технический результат предлагаемого устройства заключается в повышении удобства процесса крепления его к дереву, повышению надежности фиксирования на стволе дерева и, как следствие, снижению вероятности повреждения как керна, так и ствола дерева в процессе изъятия цилиндрического образца древесины за счет исключения возможности раскачивания бурава при его вкручивании в ствол дерева.
Достигается технический результат тем, что катушка жестко связана с червячным колесом, взаимодействующим с червяком, жестко связанным с рукоятью, причем в червячной передаче угол подъема винтовой линии червяка меньше приведенного угла трения.
На фиг.1 представлен общий вид с местным разрезом бурава возрастного, используемого совместно с предлагаемым направляющим устройством для бурава возрастного, установленным на стволе дерева. На фиг.2 показан общий вид предлагаемого направляющего устройства для бурава возрастного. На фиг.3 показан вид А предлагаемого направляющего устройства для бурава возрастного. На фиг.4 показано сечение Б-Б предлагаемого направляющего устройства для бурава возрастного. На фиг.5 схематично показан червяк предлагаемого направляющего устройства для бурава возрастного.
Направляющее устройство 1 для бурава возрастного, устанавливается на стволе 2 дерева с использованием механизма 3 крепления и служит для удобства использования бурава 4 при взятии керна 5 древесины.
Направляющее устройство 1 для бурава возрастного состоит из полого цилиндрического корпуса 6, который установлен на опорной площадке 7. Рядом с полым цилиндрическим корпусом 6 на опорной площадке 7 установлен механизм 3 крепления направляющего устройства 1 к стволу 2 дерева. Механизм 3 крепления направляющего устройства 1 к стволу 2 дерева состоит из катушки 8, на которую наматывается крепежная лента 9 с установленным на противоположном свободном конце крепежным элементом 10, служащим для крепления свободного конца крепежной ленты 9 к опорной площадке 7. Для направления движения крепежной ленты 9 служит направляющий блок 11. Катушка 8 жестко связана с червячным колесом 12, образующим червячную кинематическую пару с червяком 13, жестко связанным с рукоятью 14.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. Выбирается дерево, подлежащее снятию пробы древесины, на нем намечается точка взятия керна древесины. К данному месту опорной площадкой 7 прикладывается направляющее устройство 1 для бурава возрастного. Затем путем вращения рукояти 14 крепежная лента 9 сматывается с катушки 8 до тех пор, пока ее длины не хватит для охвата ствола 2 дерева. Далее крепежный элемент 10 крепежной ленты 9 крепится к опорной площадке 7. После чего вращается рукоять 14 в противоположную сторону, в направлении, обеспечивающем наматывание крепежной ленты 9, огибающей направляющий блок 11, на катушку 8. В результате чего, образуемое крепежной лентой 9 и опорной площадкой 7, вокруг ствола 2 дерева замкнутое кольцо сжимается в результате чего опорная площадка 7 направляющего устройства 1 для бурава возрастного будет плотно прижата к стволу 2 дерева и направляющее устройство 1 для бурава возрастного будет надежно зафиксировано на заданном участке ствола 2 дерева.
Затем в отверстие полого цилиндрического корпуса 6 направляющего устройства 1 для бурава возрастного вставляется бурав возрастной с помощью которого берется керн 5 древесины.
После взятия керна древесины образовавшееся в стволе дерева отверстие следует заполнить специальным составом, например, садовым варом, что позволит защитить поврежденное место от проникновения воздуха, воды, бактерий, грибков и насекомых.
В качестве червячной передачи, преобразующей вращательное движение рукояти 14 во вращательное движение катушки 8, используется самотормозящая червячная передача, т.е. передача у которой угол подъема винтовой линии червяка (γ) (фиг.5) меньше приведенного угла трения (φ).
Если в червячной передаче ведущим звеном будет являться червячное колесо, то коэффициент полезного действия червячной передачи (η) будет определяется известной формулой:
Как известно значение приведенного угла трения (φ) связано с коэффициентом трения (f) в червячном зацеплении следующим соотношением:
f=tgφ.
Из уравнения (1) видно, что при γ<φ, коэффициент полезного действия червячной передачи (η) будет равен нулю. Это значит, что передача движения от червячного колеса к червяку становится невозможной, т.е. при соблюдении этого условия обеспечивается самоторможение передачи.
Благодаря наличию самотормозящей червячной передачи в конструкции механизма 3 крепления направляющего устройства 1 для бурава возрастного к стволу 2 дерева вращение катушки 8 будет возможно только посредством вращения рукояти 14.
Таким образом, использование самотормозящей червячной передачи позволит обеспечивать необходимое натяжение крепежной ленты 9 без использования каких либо дополнительных тормозных устройств, предотвращающих самопроизвольное раскручивание катушки под действием упругих сил от натяжения крепежной ленты 9 при фиксировании направляющего устройства 1 для бурава возрастного на стволе 2 дерева.
Использование червячной передачи для обеспечения натяжения крепежной ленты путем наматывания ее на катушку позволит разместить рукоять, которую необходимо вращать для наматывания крепежной ленты на катушку, таким образом, чтобы вращение рукояти происходило в вертикальной плоскости, проходящей параллельно к осевой линии направляющего устройства для бурава возрастного, что повысит удобство пользования предлагаемым устройством.
Использование предлагаемого направляющего устройства для бурава возрастного позволит исключить раскачивание бурава при его вкручивании в ствол дерева и тем самым снизить вероятность повреждения извлекаемого керна древесины и степень повреждения ствола дерева.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Анучин Н.П. Лесная таксация: Учебник для вузов, - 5-е изд., доп. - М.: Лесная промышленность, 1982.
2. Лесная энциклопедия: В 2-х т./Гл.ред. Воробьев Г.И.; Ред.кол.: Анучин Н.А., Атрохин В.Г., Виноградов В.Н. и др. - М.: Сов. энциклопедия, 1985.
7
3. Патент RU 2163865 Российская Федерация, МПК B27G 15/00. Бурав для извлечения керна древесины / Алметов А.Н.; заявитель и патентообладатель: Марийский государственный технический университет. - №99123988/13; заявл. 16.11.1999; опубл. 10.03.2001.