Рабочий орган колуна Российский патент 2024 года по МПК B26B23/00 B27L7/06 

Изобретение относится к устройствам для раскалывания древесины и может быть использовано в промышленном оборудовании и ручных инструментах при производстве технологической щепы, дров для котельных и т.п.

Предпосылками к созданию изобретения являются особенности процесса раскалывания древесины, включающего две последовательные стадии - врезание и расщепление (Борисов А. Ю. Совершенствование технологии переработки древесины осины в кровельный материал с учетом природных и производственных условий: дис. … канд. техн. наук: 05.21.01. - Петр.ГУ, Петрозаводск, 2017, Рис. 3.13). На стадии врезания перемещение рабочего органа колуна происходит пропорционально действующей силе, в соответствии с законом Гука. При достижении критической глубины врезания образуется опережающая трещина и начинается стадия расщепления, при этом рост длины трещины сопровождается уменьшением прилагаемой силы. Таким образом, эффективный рабочий орган колуна должен обеспечивать легкое врезание на первой стадии и производительное расщепление на второй.

В результате анализа современного уровня техники обнаружены аналогичные устройства сходные по технической сущности и достигаемому результату. Они представляют собой кинематические механизмы, режим работы которых меняется в процессе работы.

Известен рабочий орган колуна (Патент РФ №208918, B27L 7/06, B26B 23/00, опубл. 21.01.2022), содержащий группу раскалывающе-распорных элементов с клинообразными концами симметричной формы образующими единую линию режущей кромки. На стадии расщепления линия режущей кромки имеет форму ломаной и раскалывающе-распорные элементы раздвигают края трещины.

Недостатком устройства является то что, стадия врезания у рассматриваемого устройства не рассчитана на достижение опережающей трещины, поскольку имеющиеся инерционные массы (грузы массой 0,05 кг и более) практически сразу переводят устройство в режим расщепления, до образования опережающей трещины. В результате, на стадии врезания будет происходить нарушение геометрии режущей кромки, приводящее к снижению эффективности работы инструмента. Более того, за счет пластичности древесины в направлении поперек волокон, группы элементов составляющих режущую кромку могут выполнить врезание в разных плоскостях и тем самым препятствовать расщеплению.

Известен клин колуна с разжимными рычагами (Патент США № 3865163, A47J 49/02, B27L 7/00, опубл. 11.02.1975), содержащий клинообразное полотно симметричной формы и два соединенных шарнирно П-образных рычага с осью качания лежащей в плоскости раскалывания и параллельной режущей кромке. В процессе работы на первой стадии полотно врезается в лесоматериал и образуется опережающая трещина. На второй стадии рычаги упираются в верхние края трещины и расщепляют лесоматериал, поворачиваясь вокруг оси.

Недостатком инструмента является сложная конструкция, содержащая массивные рычаги. На стадии расщепления большая часть действующей силы приложенной к инструменту теряется при проецировании на плоскость перпендикулярную плоскости раскалывания. Возврат рычагов в исходное положение происходит за счет силы тяжести и это не обеспечивает достаточной надежности работы устройства. Образующиеся при разрушении лесоматериала щепки могут попасть между подвижными частями механизма и нарушить его работу.

Прототипом изобретения является сборный колун (Патент США № 4044808, A47J 4/02, B26B 23/00, B27L 7/00, опубл. 30.08.1977), содержащий головную часть с режущей кромкой и два рычага соединенных шарнирно. При врезании головной части на глубину достаточную для образования опережающей трещины рычаги упираются во внешние края трещины и раздвигают их до полного разрушения лесоматериала. После завершения стадии расщепления рычаги возвращаются в исходное положение с помощью пружин или магнитов.

Недостатком прототипа является сложная конструкция, содержащая несколько подвижных частей. Кроме этого, часть действующей силы расходуется на преодоление возвратной силы пружины или магнита. Отверстия в головной части, в которые возвращаются рычаги, могут быть засорены щепками и препятствовать нормальной работе инструмента. Эксплуатация колуна осложняется необходимостью периодической смазки осей рычагов.

Следует отметить общее положительное свойство всех рассмотренных аналогов и прототипа обусловленное тем, что части рычагов упирающиеся в верхние края трещины двигаются по траекториям цилиндрических поверхностей выступающей формы. Последнее позволяет эффективно раздвигать края трещины.

Задачей изобретения является создание высокопроизводительного и надежного инструмента для раскалывания древесины, учитывающего особенности процесса раскалывания древесины до и после образования опережающей трещины.

Технический результат изобретения состоит в создании простой в эксплуатации и не содержащей подвижных частей конструкции рабочего органа колуна обеспечивающей эффективное расщепление.

Результат достигается тем, что у рабочего органа колуна симметричной формы, клинообразного в области режущей кромки, расположенной на пересечении щек, часть поверхностей щек выполнена выступающей цилиндрической формы.

В частности, оси цилиндрических поверхностей щек параллельны режущей кромке.

В частности, оси цилиндрических поверхностей щек расположены на противоположной стороне относительно плоскости симметрии рабочего органа.

Сущность изобретения поясняется чертежами и фото опытного образца, где изображено:

на фиг.1 - сечение рабочего органа колуна, перпендикулярное плоскости симметрии (раскалывания);

на фиг.2 - вид А рабочего органа колуна на фиг.1;

на фиг.3 - фото общего вида топора-колуна, созданного на основе изобретения;

на фиг.4 - фото топора-колуна фиг.3 со стороны, обратной рукоятке.

Рабочий орган колуна выполнен симметрично относительно плоскости раскалывания А-А. В области режущей кромки 1 рабочий орган имеет клинообразную форму. Часть поверхностей щек 2, 3 выполнена выступающей цилиндрической формы 4, 5. Оси цилиндрических поверхностей щек 6, 7 расположены на противоположной стороне относительно плоскости симметрии рабочего органа.

Изготовление предлагаемого инструмента возможно резанием, ковкой или литьем.

Проведенные испытания опытного образца топора-колуна с массой головки 2,5 кг (фиг.3, фиг.4) подтвердили успешное решение поставленной задачи.

На стадии врезания клинообразная часть рабочего органа колуна легко проникает в лесоматериал до образования опережающей трещины. Затем происходит расщеплением с движением краев трещины по образующим цилиндрических поверхностей щек 4, 5. Конструкция устройства учитывает меняющиеся в процессе цикла раскалывания требования к инструменту. Легкое врезание до образования опережающей трещины и эффективное расщепление на завершающей стадии.

Применение изобретения увеличивает срок службы инструмента и снижает затраты на его изготовление.

Изобретение относится к устройствам для расщепления древесины и может быть использовано в промышленном оборудовании и ручных инструментах. Рабочий орган колуна выполнен клинообразным в области режущей кромки. Режущая кромка расположена на пересечении щек. Часть поверхностей щек выполнена выступающей цилиндрической формы. Оси цилиндрических поверхностей щек параллельны режущей кромке и расположены на противоположной стороне относительно плоскости симметрии рабочего органа. Техническим результатом изобретения является создание конструкции рабочего органа колуна, не содержащей подвижных частей, с обеспечением эффективного расщепления древесины. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Рабочий орган колуна симметричной формы, клинообразный в области режущей кромки, расположенной на пересечении щек, отличающийся тем, что часть поверхностей щек выполнена выступающей цилиндрической формы.

2. Рабочий орган колуна по п. 1, отличающийся тем, что оси цилиндрических поверхностей щек параллельны режущей кромке.

3. Рабочий орган колуна по п. 2, отличающийся тем, что оси цилиндрических поверхностей щек расположены на противоположной стороне относительно плоскости симметрии рабочего органа.