Эффекты прессованной древесины

Создание производственных участков по изготовлению прессованной древесины не требует больших инвестиций. Как правило, их площадь не превышает 30–50 м2, а в качестве сырья могут быть использованы отходы древесины, которыми располагают не только деревообрабатывающие, но и металлообрабатывающие предприятия. Несложная оснастка серийного прессового оборудования может быть изготовлена силами местных механических мастерских. Обслуживать участок могут два-три рабочих средней квалификации. Одним из существенных преимуществ как цельной, так и прессованной древесины является способность поглощать и удерживать смазку, что затрудняет проникновение в нее влаги. При этом значительно увеличивается гидрофобность прессованной древесины, в результате чего в условиях переменной влажности окружающей среды надежность работы изготовленных из нее деталей повышается.

Коэффициент трения пропитанной маслом прессованной древесины в паре со сталью колеблется в пределах 0,06–0,08 и менее для различных видов смазочного материала. Также прессованная древесина обладает высокой упругой податливостью, что делает ее ценным материалом для производства втулок, вкладышей, венцов бесшумных зубчатых колес, работающих в условиях ударных и знакопеременных нагрузок. На сегодняшний день в России и за рубежом разработаны разнообразные способы прессования и пропитки сырой и сухой древесины, а также формообразования заготовок деталей узлов трения (в основном втулок) путем прессования и гнутья. Но наибольшее распространение при изготовлении втулок подшипников скольжения получил способ одноосного неравномерного прессования.

Основными технологическими операциями при изготовлении втулок из прессованной древесины являются: получение секторов прессованной древесины (способом осевого неравномерного прессования брусков натуральной древесины) и сборка втулки с кольцевым поперечным сечением из секторов прессованной древесины. Такая конструкция втулки гарантирует радиальное расположение всех волокон древесины, что позволяет детали выдерживать нагрузку и обеспечивает ее наибольшую износостойкость. Устройство для изготовления цилиндрических секторов работает следующим образом. На опорную площадку между губками пресс-формы устанавливают матрицу с разделительной планкой и пуансоном. Пресс-форму помещают на стол гидравлического пресса. Пуансон приподнимают и укладывают на опорные плоскости матрицы бруски из натуральной древесины. Затем пуансон опускают до соприкосновения с заготовками. После этого производят уплотнение древесины до заданной степени прессования. В спрессованном состоянии полученные секторы выдерживают под давлением и передают для сборки заготовки втулки.

Технология сборки втулки из секторов прессованной древесины такова. Для начала производится нанесение клея на стыковые поверхности секторов. После этого происходит сборка секторов в заготовку втулки, путем размещения секторов в хомут. Далее осуществляется перепрессовка заготовки втулки из хомута в цилиндрическую пресс-форму, где происходит его подпрессовка в осевом направлении до необходимого размера. После этого производится выпрессовка заготовки втулки из пресс-формы. Однако данная технология трудоемка и малопроизводительна как в части изготовления отдельных секторов, так и в части сборки секторов (число которых, например, при внутреннем диаметре втулки 150 мм равно 12). Специалистами Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета им. С.М. Кирова (СПбГЛТУ) разработан менее трудоемкий и более производительный способ производства втулок из элементов прессованной древесины с получением конечной продукции более высокого качества.

Для этого из натуральной древесины вытачивают цилиндрическую заготовку, прорезают в ней (например, на фрезерном станке с делительной головкой) радиально расположенные пазы, число и ширина которых определяется назначением втулки. Глубина паза определяется диаметром впадин Dвп, который выбирается меньшим внутреннего диаметра будущего готового изделия Dвп.изд. Далее в пазы устанавливают смазанные клеем по противоположным пластям вкладыши из прессованной древесины, ориентируя волокна древесины всех вкладышей радиально. Прессование вкладышей до заданной степени прессования осуществляют предварительно. Причем прессование ведут наиболее технологичным способом – осевым сдавливанием бруска-заготовки вкладыша поперек волокон. Это позволяет достичь наибольшей степени уплотнения древесины при наименьших затратах. Внутренние напряжения в прессованном вкладыше с прямоугольным поперечным сечением распределяются равномернее по отношению к распределению напряжений во вкладышах с поперечным сечением в виде сектора. При этом высота вкладышей b с высотой пазов h связана зависимостью b=h+(Rн-Rк), где Rн,Rк – начальный и конечный радиусы заготовки.

Очевидно, что разность (Rн-Rк) связана со степенью уплотнения древесины заготовки, которая задается при изготовлении изделия. Потом заготовку с установленными вкладышами подвергают радиальному прессованию до получения заданного размера Rк. Прессованную заготовку сверлят с получением размера Dвп.изд. При этом выполняется условие: Dвп.изд. > Dвп. Готовое изделие укладывают в ванну с обезвоженным минеральным маслом комнатной температуры и выдерживают в течение 5–12 суток (в зависимости от объема древесины втулки). Пропитывать маслом заготовки для прессования секторов предпочтительнее до их пьезообработки, так как в этом случае площадь проникновения масла из сосудов через поры в межмицеллярное пространство древесины будет максимальной. Однако предварительная пропитка усложняет как процесс прессования секторов (за счет выдавливания масла на оснастку оборудования), так и процесс их последующего склеивания при размещении в хомут. Пропитка готового изделия, выполненного по предлагаемой технологии, возможна как завершающая операция, так как в этом случае пропитываются вкладыши (в меньшей степени) и секторы, расположенные между ними. Данные секторы являются основными масляными резервуарами, обеспечивающими смазку трущихся поверхностей узла трения в период эксплуатации.

Реализация предлагаемой технологии изготовления втулок с вкладышами в виде прессованных параллелепипедов значительно дешевле и проще, чем известная технология сборки втулок из прессованных секторов. Она не требует изготовления отдельных пресс-форм для каждого типоразмера втулок, позволяет максимально увеличить плотность прессованной древесины вкладышей, снижает внутренние напряжения клееной конструкции, улучшает условия смазки, что в целом повышает эксплуатационные характеристики узлов трения. А применение способа установки закладных вкладышей в тело заготовки с прорезанными пазами позволяет изготавливать еще и фасонные втулки, например конические, а также детали трения для ползунов и направляющих.