CC BY
10
4. Василенко 1.1., Пахолюк А.П., Б1лоус О.В. Структура i 0CH0BHi фiзико-механiчнi властивосп покриття// Вiсник Львiвського ДАУ: Агрошженерш дослiдження. - Львiв: ЛДАУ, 2005, № 9. - С. 425-434. _
УДК 630 .363.3 Доц. В.В. Кий, канд. техн. наук;
асист. В. Б. Матушевський - НЛТУ Украти, м. Rbeie
ВПЛИВ ФОРМИ ТА ПАРАМЕТР1В РОБОЧИХ ОРГАН1В НА ВЕЛИЧИНУ ЗУСИЛЛЯ РОЗКОЛЮВАННЯ ДЕРЕВИНИ
Наведено результати експериментальних досдщжень, виконаних в лаборатор-них умовах, з розколювання деревини робочими органами з ламаним лезом та висту-паючим зубом.
Assoc. prof. V.V. Kyy; assist. V.B. Matusevskyy - NUFWT of Ukraine, L'viv
Influence of form and parameters of workings organs is on the size of effort
of cleaving of wood
The results of experimental researches, executed in laboratory terms are resulted, from cleaving of wood by workings organs with a lamanm blade and salient tooth.
Важко переощнити значения для народного господарства деревини, як сировинного матер1алу. Немае галуз^ де б не використовувались деревин-m матер1али чи безпосередньо деревина. Постшне зростання потреб в дере-виш вимагае бережливого i дбайливого ставлення до не!, !! ращонального ви-користання. I саме один з напрям1в, що сприяе збереженню люових ресур-Ыв - це комплексне використання деревини, включаючи i повну переробку низькояюсно! деревини. Нерщко можна побачити на тдприемствах ситу-ащю, коли деревина, що мае певш вади, використовуеться неефективно чи взагаш вiдправляеться у вiдходи. За такого значного попиту на деревинну си-ровину це е недопустимим.
Одна з причин такого стану речей - це трудношд переробки тако! деревини на стандартному обладнанш, часто через велик габаритш розмiри, особливо дiаметр. Поздовжне дшення тако! деревини способом рiзання в бшьшосл випадкiв е недоцiльним. Тут доводиться здшснювати давно вщо-мий, випробуваний споЫб - розколювання, що в таких випадках е найбшьш ефективним.
Вивченням деревини як сировинного матерiалу займалася цiла низка дослщниюв, якi довели, що деревина е складним анiзотропним матерiалом. Цiкавим е також те, що фiзико-механiчнi властивосп деревини (твердiсть, границя мiцностi на розтяг, на стиск, на згин, на сколювання) одше! породи е рiзним залежно вiд напрямку дн сили стосовно волокон. Саме той факт, що границя мщност деревини на сколювання вздовж волокон е меншою, шж поперек, робить розколювання одним з найбшьш ращональних способiв дшен-ня деревини вздовж волокон у випадках, коли вщсутт вимоги щодо чистоти обробки поверхш. К^м того, наявнiсть рiзних фiзико-механiчних властивос-тей деревини стосовно до напрямку волокон наводить на думку про можли-вiсть виконання розколювання з мшмальними затратами енергн, використо-
вуючи, наприклад, робочi розколювальнi органи, конф^уращя яких призво-дить до 1х дД! на деревину в напрямi, що забезпечуе мiнiмальний опiр розко-люванню.
З щею метою на кафедрi ЛПВ ЛД здiйснено експериментальш досль дження з розколювання деревини робочими органами певних конф^урацш. Дослщш клини (рис. 1) було виготовлено на заводi згiдно з розробленим ес-кiзним проектом. Для експерименпв використовували п'ять рiзних конструк-цш клинiв (рис. 2): звичайний iз прямим лезом, клин iз ламаним лезом iз ку-том злому вщповщно в = 1200 i 1000; клином iз виступаючим зубом, вщповщ-но кутами зуба 40° { 60°.
А-А
А-А
1
гЬ
А
I
/?= 120
А к
а)
б)
Рис. 1. Робочий орган Ь ламаним лезом: а - кут злому в=100°; б - кут злому в=120°
—1
г . 60'
«а.
ЛЬ д-
а) б)
Рис. 2. Робочий орган з виступаючим зубом: а - кут загострення зуба ф = 400;
б - кут загострення зуба ф = 600
Основш геометричнi параметри розколювальних клинiв було вибрано виходячи iз технiчних можливостей розривно! машини та конструктивних мiркувань. Клини за допомогою спецiального приспоЫблення закрiплювали у робочiй зонi розривно! машини Р - 20, силовий пристрш яко! використову-вався для насування взiрця деревини на клин.
У мiру проведення експериментальних дослщжень вiдповiдно змшю-вали типи клишв. Машина обладнана вимiрювально-реeстрацшною систе-
мою, що давало змогу фiксувати значення максимального розколювального зусилля. Дослiди проводили на взiрцях, що мали форму прямокутно! призми з основою вiдповiдно 40^40 мм; 70*70 мм; 100*100 мм, виготовлених в лабо-ратори кафедри з деревини сосни. Причому першочергово було заготовлено бруси довжиною 2 м, а по^м з кожного бруса нарiзали взiрцi довжиною 0,2 м - 10 шт.
Проведет розрахунки щодо необхщно! кiлькостi дослщв показали, що достовiрнiсть результатiв буде забезпечена при п'яти дослiдах на одну точку. Тому довгий брусок (2 м) розрiзався на 10 взiрцiв, п'ять iз яких розко-лювались звичайним клином, а п'ять - клином певно! конф^ураци.
Шд час проведення першо! сери дослщжень використовувались клини iз ламаним лезом. Результати дослщжень наведено на рис. 3. 8 1
х
а
о." 7 ■ 6 ■ 5 ■ 4 ■ 3 ■
0 4 6 8 10 12
Рис. 3. Змта величини максимального зусилля розколювання вiд ширини взiрця:
1 - розколювання звичайним клином; 2 - розколювання робочим органом з ламаним
лезом в=120°; 3 - розколювання робочим органом з ламаним лезом /3=100°
Проведет експериментальт дослщження показали, що максимальне розколювальне зусилля е бшьшим у випадку використання робочих оргашв iз ламаним лезом. Причому при меншому кут зламу величина зусилля е бшь-шою, що видно iз приведеного графжа. Це можна пояснити тим, що шд час розколювання деревини лезо ламаного клина входить в деревину, на вщмшу вщ звичайного клина, шд певним кутом до волокон, викликаючи появу трь щини i подальше 11 поширення, що досить добре видно на рис. 4.
Перемщення клина в деревиш шд кутом до волокон веде до збшь-шення сил тертя мiж деревиною та гранями клина за рахунок того, що грани-ця мщносл деревини на розрив поперек волокон е бшьшою, шж вздовж волокон. Це пояснюе i те, що максимальне розколювальне зусилля клином iз ламаним лезом, у якого кут зламу в = 1000, буде бшьшим, шж шд час розколювання клином iз кутом в = 1200.
Другу серiю експериментальних дослщжень проводили з метою вив-чення процесу розколювання деревини робочим органом iз виступаючим зубом.
2 А *
\ ^ * * \ * ш V * X \ -
V' ,'' А
ф — 1
т
Рис. 4. Шлях поширення трщини при розколювант робочим органом з ламаним лезом
Результати дослщжень iз розколювання взiрцiв таким клином наведено на рис. 5. 8 ■
х
х
О." 7 ■ 6 ■ 5 ■ 4 ■ 3 ■
0 4 6 8 10 12
Рис. 5. Змта величини максимального зусилля розколювання вiд ширини вз1рця:
1 - розколювання звичайним клином; 2 - розколювання робочим органом Iз виступаючим зубом ф = 400; 3 - розколювання робочим органом iз виступаючим
зубом ф = 600
Як видно iз результата дослщжень, величина максимального зусилля розколювання деревини клином iз виступаючим зубом е бiльшою, нiж звичайним. Такi результати можна пояснити тим, що при входженнi виступа-ючого зуба в деревину в початковий момент розколювання, граш виступа-ючого зуба спочатку зминають волокна, допоки границ мiцностi деревини на розрив вздовж i поперек волокон не досягнуть сво!х граничних значень, пiсля чого появляеться випереджуюча трiщина, яка поширюеться як вздовж, так i поперек волокон. Це добре видно на представлених фотографiях дослщних взiрцiв шсля проведення розколювання.
Виникнення та поширення випереджуючо! трiщини поперек волокон, на вщмшу вiд розколювання звичайним клином, де трщина виникае i поширюеться тшьки вздовж волокон, веде до появи додаткових зусиль та збшь-
2 * / / -
/ .' » 1 * ж \ * 9 \ * ^^
*
* * 1
шення сил тертя мiж гранями зуба та деревиною, що в сумi дае бшьше макси-
Рис. 6. Деформаци деревини, яш виникають при заглиблент виступаючого
зуба в деревину
Проведет дослщження ще раз доводять, що найменше зусилля опору розколюванню буде при перемщент клина вздовж волокон. Говорити про величину розколювального зусилля при використаннi клишв ламаного чи iз виступаючи зубом також не мае ютотного значення, оскшьки вони е бiльшi вщ максимального значення сили розколювання звичайним клином. Поряд з тим треба вщзначити, що на змшу величини максимального розколювально-го зусилля значний вплив мае кут входження клина в деревину стосовно до волокон. Треба очжувати, що у випадку, коли кут зламу "в" i кут виступаючого зуба " р" будуть рiвними, то виникаючi при розколюванш зусилля бу-дуть приблизно однаковими. Рiзниця може бути досить незначна, викликана неоднаковими фiзико-механiчними властивостями деревини по 11 поперечному перерiзу. Проте необхiдно проводити роботу над пошуком конф^ураци розколювального клина, форма якого i геометричнi параметри забезпечать мiнiмальнi зусилля розколювання.
На величину максимального розколювального зусилля шд час вико-ристання робочих оргашв (клинiв) iз ламаним лезом та виступаючим зубом iстотне значення мае кут зустрiчi (кут мiж напрямом результуючого вектора зусиль, що виникають на лезi i напрямком волокон деревини) леза клина i деревини. Його зменшення веде до збшьшення величини максимального зусилля розколювання.
Рiзниця у величит максимального розколювального зусилля шд час розколювання деревини ламаним клином чи iз виступаючи зубом (при в = Р i однаковому кутi загострення клина для одте! i тсе! ж само! деревини) е нез-начною i тiльки за рахунок рiзних фiзико-механiчних властивостей деревини по площi поперечного перерiзу.
Якщо дiлення деревини вздовж волокон передбачаеться здшснювати способом розколювання з допомогою клина, то найменше максимальне роз-
колювальне зусилля виникатиме при кут 3ycTpi4i леза клина i напрямку волокон деревини рiвним 900.
Лггература
1. Ашкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов. - М.: Лесн. пром-сть, 1978. - 224 с.
2. Полубояринов О.И. Плотность древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1976. - 159 с.
3. Б.Н. Угольов. Древесиноведение с основами лесного товароведения. - М. : Лесн. пром-сть, 1986. - 268 с.
4. Матушевський В.Б. Експериментальш дослщження процесу розколювання деревини дисковими робочими органами// Наук. вюник НЛТУ Украши: Зб. наук.-техн. праць. -Львiв: НЛТУУ. - 2006, вип. 16.7. - 300 с.
5. Пижурин А.А., Розенблит М.С. Исследования процессов деревообработки. - М.: Лесн. пром-сть, 1984. - 232 с.
