Универсальный пресс

12.09.2019

Когда возникает необходимость склеить деревянные детали или провести исследования механических свойств древесины – нужен пресс. Однако известное прессовое оборудование энергоемко, громоздко и дорого. А может ли пресс обходиться без электро- или гидропривода? И можно ли получить значительные усилия пресса, имея в лаборатории или в мастерской небольшого предприятия только водопроводный кран? Автор статьи предлагает конструкцию универсального испытательного пресса, который может быть изготовлен силами ремонтно-механических мастерских даже малого деревообрабатывающего предприятия.

СИЛОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
Изучение механических свойств древесины намного сложнее, чем изучение свойств однородных материалов. Древесина даже одной породы может иметь отличия величин механических характеристик (плотности, влажности, тепло- и электропроводности и т. д.), так как каждое дерево является сложным живым анизотропным организмом, который изменяется в течение десятилетий в результате многообразных индивидуальных внешних воздействий.

Стоимость универсального испытательного пресса, особенно импортного, может больно ударить по бюджету предприятия

Исследование механических свойств древесины связано с количественным определением величины ее сопротивления внешним механическим воздействиям – растяжению, сжатию, изгибу, кручению и др. Установление количественных показателей последствий силового воздействия на древесину является важным как для практики применения древесины, так и для вопросов ее научного лабораторного исследования. Эти определения называются испытаниями древесины и проводятся на соответствующем оборудовании, в основном на испытательных прессах.

В настоящее время, когда современные технологии раскроя древесины учитывают конечное назначение полуфабрикатов, выпиливаемых не только из разных однопородных деревьев, но и из разных зон одного и того же дерева, требования к точности результатов механических испытаний непрерывно возрастают. Результаты испытаний будут различны в том числе и в зависимости от скорости нагружения образца. Поэтому при испытаниях древесины для каждого вида со-противлений часто требуется устанавливать постоянную или определенную заданную скорость нагружения, что усложняет,  а значит, и удорожает применяемые испытательные машины.

Пресс предлагаемой конструкции дает возможность бесступенчатого регулирования усилия и скорости нагружения при обеспечении точной фиксации указанных параметров, а  также линейных размеров деформации при испытании древесных образцов. Он не требует наличия энергоемкого электрического или гидравлического привода, так как рабочий ход подвижной нижней плиты, с установленным на ней испытуемым образцом, к  верхней грузовой плите осуществляется с  помощью ручного домкрата любой конструкции.

КОНСТРУКЦИЯ В ДЕТАЛЯХ
Испытательный пресс, представленный на главном рисунке , включает: прессующую балку в виде емкости  (1), подвижное основание  (2) с  ручным приводом (рычаг или домкрат) вертикального перемещения (3), направляющие (4) с жестко закрепленными опорами (5) для емкости  (1), пополнительную трубу  (6) с регулируемым водопроводным краном  (7) и счетчиком расхода жидкости (8), сливную трубу  (9) с  регулируемым краном  (10), прозрачную градуированную водомерную труб-ку  (11), суппорт  (12) для установки сменных пуансонов  (13), лоток (например, в виде воронки) (14) для загрузки сыпучих материалов через дозатор, герметичный люк для выгруз-ки сыпучих материалов  (15), измерительное устройство (16) (например, с подвижной шкалой) для фиксации величины просвета между емкостью  (1) и подвижным основанием (2), воду (17), исследуемые образцы (18), отверстие (19) для связи емкости (1) с атмосферой.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Испытательный пресс работает следующим образом. На верхней плоскости подвижного основания  (2) размещают исследуемые образцы  (18). В суппорт  (12) устанавливают пуансон  (13), тип которого соответствует последующему виду испытаний (на рис.  1  – исследование образца древесины на скалывание). Через регулируемый водопроводный кран  (7) и счетчик расхода жидкости  (8) по пополнительной трубе  (6) заливают в емкость  (1) воду в объеме, обеспечивающем расчетное усилие прессования Q, равное весу емкости (1) и весу воды в этой емкости.

Для беспрепятственного поступления воды в емкость (1) последняя связана с атмосферой через отверстие (19). При избытке воды ее выпускают из емкости (1) через сливную трубу (9) с регулируемым краном (10).

Отрегулировав объем поступившей воды с требуемой точностью по показаниям градуированной водомерной трубки (11), с помощью ручного привода (3) приподнимают плиту  (2) с испытуемым образцом (18) до контакта с пуансоном (13). Продолжая подъем плиты (2), при-поднимают по направляющим (4) емкость  (1) с опор (5) на некоторую высоту. При этом на исследуемый образец передается усилие, равное Q. 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, поступающей в емкость (1). При этом скорость поступления жидкости, а значит, и скорость нарастания усилия прессования, легко и точно устанавливается с помощью регулируемого водопроводного крана (7) и счетчика расхода воды (8). При необходимости значительного увеличения усилия прессования без увеличения существующего объема емкости (1) возможно дискретное или постепенное дозированное заполнение последней через лоток (14) и отверстие (19) не водой, а сыпучими материалами с  плотностью, превышающей плотность воды (например, сухим песком, свинцовой дробью). Очистка емкости (1) от сыпучих материалов осуществляется через герметичный люк (15). Меняя в суппорте (12) тип пуансона, можно менять и тип испытаний.

Малому бизнесу важна универсальность оборудования, а эта конструкция может применяться еще и для склеивания деталей
Предлагаемое техническое решение может быть использовано и при склеивании деталей, а также при исследовании образцов не только из древесины, но и из других материалов. Диапазон усилий, развиваемых предлагаемым испытательным прессом, при внутреннем объеме емкости (1), равном 1 м3, и ее собственной массе 300–500 кг, колеблется от 15 кН при использовании воды до 110 кН при использовании свинцовой дроби. Площадь, занимаемая прессом, не превышает 1 м2.

Алексей Бирман,
д. т. н., профессор СПбГЛТУ им. С. М. Кирова


Оцените материал:
Читайте также в рубрике
23.08.2019
Наука - производству
11.06.2019
Наука - производству
11.06.2019
Наука - производству
19.09.2018
Наука - производству