2017-10-31
1046
Оборудование для склеивания пиломатериалов по ширине и толщине
Общие сведения
При склеивании пиломатериалов по ширине и толщине получают изделия в виде мебельных щитов, клееных брусьев. Для склеивания щита и бруса, как правило, используют пиломатериалы, склеенные по длине на зубчатый шип (рис. 50).
а б
Рис. 50. Схема склеивания: а – бруса; б – щита
Соединение делянок на клею осуществляют на гладкую фугу, в четверть, на фасонный фалец, ласточкин хвост, на шпунт и гребень, на вставную рейку (рис. 51).
 |
При склеивании щитов большое значение имеет ширина делянок. Для уменьшения коробления щитов ширина делянок должна быть не более 60…80 мм.
Рис. 51. Соединение делянок:
а – на гладкую фугу; б – в четверть; в – фасонный фалец;
г – на ласточкин хвост; д – на шпунт и гребень; е – на шпонку
Величина коробления зависит также от направления годовых колец в делянках щита. Если годовые кольца делянок расположены в разных направлениях, то щит мало коробится и имеет высокую прочность.
Шероховатость поверхностей для склеивания должна быть 30…250 мкм, влажность древесины 8…12%.
Температура клеевого слоя при соединении древесины зависит от природы клея и условий склеивания. При холодном способе склеивания температура клеевого слоя назначается 15…18 °С. Для клеев, отверждающихся вследствие протекания химической реакции, эта температура может быть повышена до 40…45°С.
При горячем способе склеивания минимально допустимая температура клеевого слоя назначается 95…100°С для казеинового клея, 100°С для карбамидоформальдегидных клеев, 110…115°С для альбуминовых и 130…135°С для фенолоформальдегидных клеев.
Для склеивания необходимо соединяемые поверхности плотно прижать друг к другу, но так, чтобы не выдавить клеевой слой. В зависимости от толщины соединяемых заготовок и вязкости клея давление прессования устанавливают следующим образом: при склеивании фанеры белковыми и карбамидоформальдегидными клеями давление составляет 1,6…1,8 МПа, фенолоформальдегидными клеями 2,0 МПа, пленочными – 2,5 МПа; при склеивании древеснослоистых пластиков15…16 МПа; при склеивании щитов, брусьев – 0,4…1,0 МПа; при облицовывании в вакуумной камере с резиновой оболочкой – 0,06…0,08 МПа.
Продолжительность прессования склеиваемых заготовок включает время прогрева клеевого слоя до рабочей температуры и время желатинизации клея. Сохнущие клеи (коллагеновые и поливинилацетатные) желатинизируются в течение 1…4 ч. Еще медленнее отверждаются синтетические клеи холодного отверждения. Карбамидоформальдегидные и фенолофармальдегидные клеи за 2…4 ч набирают 50…60% прочности, а полностью отверждаются за 18…24 ч.
Карбамидоформальдегидные клеи горячего склеивания при 100°С отверждаются за 25…90 с, а фенолоформальдегидные при 140…150°С – за 2,5…5 мин.
Прессующие механизмы
Склеивание древесины производят на прессах или с помощью различных прессующих устройств. Это могут быть клиновые, эксцентриковые, винтовые, конвейерные, гидравлические, пневматические и другие устройства.
К приводу прессующих устройств предъявляются особые требования:
во-первых, при относительно небольшой величине хода, определяемой в основном удобством укладки склеиваемых деталей в рабочее пространство, полное усилие должно прикладываться только в конце рабочего хода;
во-вторых, в приводах должны быть предусмотрены устройства, ограничивающие рабочее усилие сжатия в заданных пределах независимо от неточностей размеров склеиваемого изделия.
Схемы некоторых простейших прессующих механизмов приведены на рис. 52.
 |
Рис. 52. Прессующие механизмы:
а – клиновой зажим; б – эксцентриковый; в – расчетная
схема эксцентрика; г – винтовой зажим
Клиновой зажим. Клиновой зажим (рис. 52, а) применяют при склеивании блоков и щитов в хомутовых струбцинах. Клинья затягивают молотком, киянкой или механизированным приводом. Внешняя нагрузка на один клин F и создаваемое им усилие прессования Fп связаны следующим уравнением:
, (33)
где a - угол скоса клина.
Эксцентриковый зажим. Эксцентриковый зажим (рис. 52, б, в) применяют в ваймах с ручным и механизированным приводом. Он обеспечивает быстрый зажим заготовок, но обладает малым ходом.
Усилие прессования круговых эксцентриков Fп, Н:
, (34)
где F – внешняя сила на рычаге, Н;
R – длина рычага, мм;
e – эксцентриситет, мм;
a - угол подъема эксцентрика, град;
j 1 – угол трения эксцентрика по опорной поверхности, град;
j 2 - угол трения в цапфе эксцентрика, град;
tgj1 = m1 и tgj2 = m2, где m1 и m2 – коэффициенты трения скольжения эксцентрика соответственно по опорной деревянной поверхности и в цапфе. Можно принять m1 = 0,4…0,6 и m2 = 0,1…0,15.
Для достижения самоторможения необходимо, чтобы D/e ³ 14, где D – диаметр эксцентрика. У нормализованных эксцентриков D/e = 20, для них j 1 = j 2 = 5° 43¢.
Винтовой зажим. Винтовой зажим (рис. 52, г) выполняют с ручным приводом, а также с приводом от электродвигателя. Прессовое устройство имеет длинный ход и позволяет получить большое усилие прессования. Усилие, развиваемое винтовым зажимом, Н:
, (35)
где D – диаметр маховичка, мм;
F – внешнее усилие на маховичке, Н (30…50 Н);
t – шаг винта, мм;
i – число заходов винта;
h - КПД винтовой передачи.
Без учета потерь на трение у подпятника винта
, (36)
где j - угол подъема винта, град; r - угол трения винта (r» 6°).
Гидроцилиндры. Гидроцилиндр выполняется в виде корпуса с цилиндрической полостью и крышками по краям, в полости расположен поршень со штоком, выходящий через крышку наружу. Корпус изготовлен из стальных бесшовных труб диаметром 20…150 мм. Каналы для подачи масла расположены в крышках. Поршни делают чугунными с кожаными манжетами. Для манжет используют также маслостойкие резины и пластмассы (полихлорвиниловый пластикат). Крышки корпуса стягивают шпильками или болтами. Уплотнения штока выполняются в виде сальников с пробкоасбестовой, кожаной, асбестографитовой или свинцовой набивкой.
Внутренний диаметр гидроцилиндра D, мм:
, (37)
где F – сила противовоздействия масла, находящегося в сливной полости, Н;
F тр – суммарная сила трения в цилиндре, Н;
F шт – полезная сила на штоке, Н;
F ин – инерционная сила, преодолеваемая штоком, Н;
р – давление масла в рабочей полости, МПа. Принимают р = 2 … 5,5 МПа.
Сила противодействия F = р 2 S 2, где S 2 – площадь поршня в сливной полости цилиндра, мм2. Принимают р 2 = 0,3…0,5 МПа.
Суммарная сила трения F тр = F тр.пор + F тр.шт, где F тр.пор – сила трения поршня о стенки цилиндра, Н; Fтр.шт – сила трения штока в уплотнении, Н. Отсюда сила трения,Н:
, (38)
где D, d – диаметры поршня и штока, мм;
b 1, b 2 – ширина уплотнения поршня и штока, b 1 = b 2 = 8…12 мм;
р 1, р 2 – давление масла в бесштоковой и штоковой полостях цилиндра, МПа;
f 1, f 2 – коэффициенты трения, для маслостойкой резины f = 0,1…0,13; для полихлорвинила f = 0,06…0,08.
Значение d находят из соотношения d/D = 0,25…0,7. Чем выше давление масла, тем большее значение этого соотношения следует принимать.
Пневматические цилиндры. Конструкции пневмоцилиндров разнообразны. В общем случае пневмоцилиндр состоит из стальной тонкостенной гильзы, поршня, уплотняемого одним резиновым кольцом, штока с уплотнением и двух крышек по краям гильзы, соединенных между собой шпильками. Диаметр цилиндра D, мм, можно найти приближенно по следующей формуле:
, (39)
где К – параметр нагрузки на поршень; К = 1,4…1,7 (меньшее значение для случаев, когда время срабатывания большого значения не имеет);
F шт – нагрузка на штоке, Н;
р – давление сжатого воздуха в поршневой полости, МПа;
р = р м + р в; р м – давление воздуха в питающей магистрали; р м = 0,4…0,6 МПа; р в – противодавление в выходной магистрали; р в = 0,12…0,15 МПа.
Диафрагменные пневматические механизмы. Исполнительные диафрагменные механизмы одностороннего действия имеют небольшой ход штока.
Диафрагменный механизм (рис. 53) включает герметичную разъемную камеру 1, разделенную эластичной диафрагмой 2 на две полости. Силовой шток 4 соединен с диафрагмой дисками 3 и снабжен пружиной 5 обратного хода.
Диафрагмы могут быть плоскими и тарельчатыми. Они изготовляются из многослойной прорезиненной ткани. Усилие на штоке F шт, Н:
, (40)
где р – давление сжатого воздуха в камере, МПа; D – свободный наибольший диаметр диафрагмы, мм; d – диаметр диска штока, мм; S – усилие возвратной пружины, Н; Т – сила трения в уплотнении штока, Н.
Рис. 53. Исполнительный диафрагменный механизм
Рекомендуемая наибольшая длина хода штока, мм:
– для тарельчатой диафрагмы h = (0,25…0,35) D;
– для плоской диафрагмы из прорезиненной ткани: вперед от среднего положения h 1 = (0,06…0,07) D; назад от среднего положения h 2 = (0,12…0,15) D; полный рабочий ход h = (0,18…0,22) D.
Пневматические камерные механизмы. Пневматический камерный механизм (рис. 54) включает раму 1, стол 7, подвижную балку 2, установленную в направляющих рамы и поджатую пружинами 4, эластичную камеру 3, подсоединенную к трубопроводу 5 для сжатого воздуха.
Склеиваемый пакет 6 кладут на стол 7 и в камеру 3 подают сжатый воздух. Камера расширяется и перемещает балку 2 к столу. Происходит сжатие пакета. После снятия давления балка 2 под действием сжатых пружин возвращается в исходное положение, вытесняя воздух из камеры.
Упругие камеры изготовляют из пожарных прорезиненных рукавов по ГОСТ 7877-78. Внутренний диаметр пожарных рукавов равен 51; 66; 77; 89; 150 мм, а толщина стенок около 3 мм. Иногда для камер используют рукава резинотканевые по ГОСТ 8318-57.
При изготовлении камеры концы рукава герметизируют с помощью стальных накладных планок и болтов. Штуцер для подачи воздуха устанавливают либо сбоку камеры, либо с торца, зажимая его между планками.
Усилие, развиваемое упругой пневмокамерой Fп, Н:
, (41)
где р – давление сжатого воздуха в камере, МПа; р = 0,4…0,6 МПа;
l – активная длина пневмокамеры, мм;
d - толщина стенок рукава, мм;
Н – расстояние между рамой и балкой, мм.
По мере увеличения расстояния Н усилие прессования убывает и при Н = D + 2 d сила F п = 0. Рабочий ход пневмокамеры h < D.
Активная длина пневмокамеры l = l 1 – 0,7 D, где l 1 – длина рукава между внутренними гранями накладных планок.
Прессы и ваймы
Прессы холодного склеивания. Пресс холодного склеивания (рис. 55) включает раму 1 со столом 2 и подвижными раздельными верхними плитами3, которые установлены в направляющих и соединены с одним или несколькими штоками гидроцилиндров 4. На раме смонтирована гидростанция 5.
Плита 3 может быть сплошной по длине пресса. В зависимости от вида склеиваемого материала длина верхней плиты достигает 2500 мм, а ширина – 1200 мм.
Ваймы. Вайма – это разновидность простейшего пресса, используемого для производства мебельного щита, склеивания фасадов, бруса и выполнения других сборочных работ. Ваймы широко используются в мебельной промышленности для производства кухонной и корпусной мебели, а также для отделки офисов и др.
Для прессования в ваймах используются пневматические или гидравлические цилиндры.
Выбирая тип ваймы, нужно знать размеры заготовок, которые будут склеиваться. При склеивании заготовок толщиною до 50 мм используют пневматическую вайму, если толщина заготовок более 50 мм, то применяют гидравлическую вайму.
Ваймы могут работать в ручном и автоматическом режиме. Если количество секций в вайме не превышает 12, то вайму делают с ручным режимом работы.
Ваймы имеют небольшие габаритные размеры, что позволяет экономить производственную площадь.
На рис. 56 показана вайма для склеивания щита, включающая раму с нижней неподвижной балкой и верхним подвижным от пневмоцилиндров упором.
При работе склеиваемые заготовки с нанесенным клеем укладывают на нижнюю балку в пакет 5. Затем включают пневмоцилиндры, и они сжимают пакет. Для предотвращения выпучивания щита вайма снабжена поперечными балками с прижимом.
На рис. 57 показана вайма веерная пневматическая модели ИУ-16 (ИнтерУрал). Вайма позволяет склеивать последовательно 16 щитов с максимальными размерами 1800´700´70 мм. Сжатие брусков в щитах производится пневмокамерами. Давление склеиваемых брусков составляет 0,7 МПа. Для предотвращения выпучивания щитов предусмотрены эксцентриковые боковые зажимы.
Техническая характеристика ваймы ИУ-16
| Размеры собираемых щитов, мм: длина............. ширина............ толщина............ Количество обслуживающих, чел... Давление прессования, МПа... Давление сжатого воздуха в сети, МПа Габаритные размеры, мм..... Масса, кг............ | до 1800 до 700 до 32 0,7 0,4 2500´4000 |
Прессы горячего склеивания. Схема пресса приведена на рис. 58. Пресс включает раму 1, гидроцилиндры 2, подъемные нижние столы 3, переставные нагревательные плиты 5, верхние балки 6.
Рис. 58. Пресс с нагревательными плитами
При работе набранные пакеты 4 из склеиваемых заготовок передвигают на подъемные нижние столы 3. Включают гидроцилиндры, и столы поднимаются, прижимая пакеты к балкам. Горячие плиты излучают тепло, и боковые поверхности пакетов нагреваются. Тепло проникает в глубину пакетов постепенно. Около более горячих боковых поверхностей клей отверждается, а внутри пакета этот процесс протекает вяло. Через некоторое время, когда отвержденный клей на боковых поверхностях обеспечит транспортную прочность, пакеты выгружают и помещают в плотный штабель для технологической выдержки. В плотном штабеле за счет аккумулированного тепла происходит окончательное склеивание.
Контрольные вопросы и задания
1. Перечислите способы соединения делянок при склеивании их по толщине или ширине.
2. Изобразите схемы прессующих механизмов.
3. Как изготовить камеру пневматического камерного пресса?
4. Изобразите схемы прессов холодного и горячего склеивания пиломатериалов по толщине.
