Дерево деревья способ формообразования

Способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины и устройство для его осуществления

Использование: деревообработка, в частности технология уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины. Сущность: устройство для уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины содержит систему создания внешнего статического давления, пресс-форму 2 для заготовки и акустический вибратор 6 с концентратором 7. Пресс-форма 2 выполнена с заходной частью 4 со сквозной рабочей полостью в виде обратного усеченного конуса. Концентратор 7 направлен под углом к образующей сквозной рабочей полости заходной части. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к деревообработке, в частности к технологии уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины.

Известны способы и устройства для изготовления изделий из цельной древесины, в которых уплотнение и формообразование достигаются путем внешнего статического силового воздействия в направлении, перпендикулярном продольной оси заготовки, размещенной в одиночной разъемной пресс-форме [1,2] Применение в указанных способах и устройствах однонаправленного статического силового воздействия не обеспечивает равномерного уплотнения материала изделий, так как в них уплотнение и формообразование происходят в несимметричном силовом поле, что и приводит к неравномерной плотности материала древесины.

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемым являются способ и устройство, в основу которых положено воздействие внешних статической и пульсирующей нагрузок на заготовки из древесины [3] Способ включает обработку древесины мочевиной, размещенные высушенной заготовки в пресс-форме и последовательное воздействие сначала пульсирующей нагрузки в аксиальном направлении, затем статической нагрузки в радиальном направлении, а затем статической нагрузки в тангенциальном направлении.

Устройство включает пуансон, связанный с источником колебаний, и пресс-форму последовательного трехстороннего сжатия.

При использовании пульсирующей нагрузки для сжатия в аксиальном направлении усилия распределяются во всем объеме заготовки вдоль волокон и не происходит смятия волокон в местах контакта древесины с пуансоном. Дальнейшее статическое сжатие в радиальном и тангенциальном направлениях обеспечивает качественное уплотнение древесины без значительных микроразрушений материала.

Однако способ является многостадийным и требует строго дозированной величины внешних воздействий по различным направлениям, что усложняет технологический процесс обработки древесины.

Кроме того, указанные способ и устройство не позволяют достичь равноплотности материала во всем объеме изделия, особенно в случае обработки длинномерных заготовок.

Задачей предлагаемых способа и устройства является как упрощение технологии уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, преимущественно длинномерных, при обеспечении равноплотности материала изделий, так и создание материала повышенной плотности из древесины.

Сущность способа состоит в том, что уплотнение и формообразование изделий осуществляют путем воздействия внешних статической и пульсирующей нагрузок на заготовку в пресс-форме, воздействие статической и пульсирующей нагрузок осуществляют одновременно, при этом пресс-форме сообщают продольно-поперечные акустические колебания.

Кроме того, поперечные акустические колебания осуществляют на частоте, большей, чем частота продольных акустических колебаний.

Сущность предлагаемого устройства состоит в том, что оно включает систему создания внешнего статического давления, пресс-форму для заготовки и источник пульсирующей нагрузки, пресс-форма имеет заходную часть со сквозной рабочей полостью в виде обратного усеченного конуса, в качестве источника пульсирующей нагрузки применен акустический вибратор с концентратором, концентратор контактирует с пресс-формой, при этом концентратор направлен под углом к образующей сквозной рабочей полости заходной части пресс-формы.

Новым в способе является осуществление воздействия статической и пульсирующей нагрузок одновременно, а также сообщение пресс-форме продольно-поперечных акустических колебаний. Кроме того, поперечные акустические колебания осуществляют на частоте, большей, чем частота продольных акустических колебаний.

Новым в устройстве является также то, что пресс-форма имеет заходную часть со сквозной рабочей полостью в виде обратного усеченного конуса, в качестве источника пульсирующей нагрузки применен акустический вибратор с концентратором, концентратор контактирует с пресс-формой, при этом концентратор направлен под углом к образующей сквозной рабочей полости заходной части пресс-формы.

Одновременное воздействие статической и пульсирующей внешних нагрузок на заготовку в пресс-форме обеспечивает обжатие и формообразование изделия в пресс-форме и одновременное уплотнение материала древесины во всем объеме заготовки.

Сообщение пресс-форме продольно-поперечных акустических колебаний обеспечивает создание в системе пресс-форма заготовка двухмерного поля упругих акустических волн, под действием которого частицы древесинного вещества осуществляют продольно-поперечные смещения, преодолевая силы упругости сжатой древесины. Это способствует равномерному уплотнению древесины во всем объеме заготовки. Кроме того, под действием поперечной составляющей упругих волн происходит отжатие заготовки от стенок пресс-формы, что снижает силы трения, а действие продольной составляющей упругих волн способствует транспортированию заготовки внутри пресс-формы. Это позволяет снизить требуемое статическое давление прессования.

Комплексное воздействие на заготовку в пресс-форме статической нагрузки и продольно-поперечного акустического поля приводит к значительному (в два раза или более) повышению плотности древесины без разрушения структуры материала и смятия волокон.

Обычно материал древесины рассматривают как двухкомпонентный: древесное вещество в клеточный сок. Плотность древесного вещества выше плотности клеточного сока. Клеточный сок частично заполняет капиллярно-поровое пространство древесины. Капиллярно-поровая структура водопроводящих путей древесины носит четко выраженную анизотропию. Это приводит к пространственной неравноплотности самого древесинного материала. Совместное воздействие статических нагрузок и акустического поля сужает капиллярно-поровое пространство (в предельном случае может ликвидировать его), вытесняя клеточный сок, что и приводит к созданию равноуплотненного материала из древесного материала повышенной плотности.

Для существенного снижения трения заготовки о стенки пресс-формы, особенно в случае обработки длинномерных заготовок, следует осуществлять поперечные акустические колебания пресс-формы на частоте, большей, чем частота продольных колебаний.

Наличие в предлагаемом устройстве источников статической и пульсирующей нагрузок обеспечивает комплексное силовое внешнее воздействие на заготовку в пресс-форме.

Применение в качестве источника пульсирующей нагрузки акустического вибратора с концентратором, а также контактирование концентратора с пресс-формой обеспечивают создание в системе пресс-форма заготовка акустического поля.

Наличие у пресс-формы заходной части со сквозной рабочей полостью в виде обратного усеченного конуса и направление концентратора под углом к образующей рабочей полости заходной части пресс-формы обеспечивает распространение колебаний от источника под углом к продольной оси пресс-формы. В результате в системе пресс-форма заготовка образуется двухмерное продольно-поперечное поле упругих акустических волн, которые распространяются по всему объему указанной системы. Выбранная зона возбуждения колебаний обеспечивает максимальную концентрацию акустического поля в месте входа заготовки в пресс-форму. При этом достигается наиболее экономичный режим создания волнового поля, а также обеспечивается наибольшая эффективность его воздействия на заготовку. Кроме того, конусная форма рабочей полости заходной части пресс-формы способствует лучшему формообразованию.

Угол, который образующая рабочей полости заходной части пресс-формы составляет с продольной осью пресс-формы, а также угол, под которым концентратор колебаний направлен к образующей рабочей полости заходной части пресс-формы, определяют соотношением между продольной и поперечной составляющими акустического поля в системе пресс-форма заготовка. Направляя концентратор под определенным углом к заходной части пресс-формы, а также применяя пресс-форму с определенной конусностью заходной части, можно создавать оптимальные характеристики акустических колебаний для заготовок с различными геометрическими параметрами из древесины различных пород.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. На заготовку из цельной древесины воздействуют внешним статическим давлением, создаваемым с помощью пуансона, в аксиальном направлении. Одновременно пресс-форме, в которой производится уплотнение и формообразование изделия, сообщают акустические колебания с помощью внешнего источника. Запрессованную в пресс-форму древесину с естественной влажностью подвергают сушке, после чего извлекают готовое изделие из пресс-формы.

Пример 1. Брали цилиндрическую заготовку из осины диаметром 65 мм и длиной 350 мм с исходной плотностью в сухом виде 0,42 г/см 3 . Осуществляли статическую нагрузку на заготовку величиной 4000 кг с помощью пуансона, движущегося со скоростью 5 мм/с. Одновременно сообщали пресс-форме, выполненной в виде трубы с внутренним диаметром 50 мм, акустические продольно-поперечные колебания с помощью внешнего источника. По окончании процесса запрессовки снимали внешнее силовое воздействие и осуществляли сушку изделия в пресс-форме, после чего извлекали изделие из пресс-формы. Плотность полученного изделия увеличилась почти в два раза и составила 0,8 г/см 3 , при этом диаметр изделия составил 49,5 мм.

Пример 2. Брали заготовку из осины диаметром 68 мм и длиной 165 мм с той же исходной плотностью, что и в примере 1. Осуществляли обработку изделия по примеру 1, прикладывая статическую нагрузку величиной 6000 кг. В результате получили изделие, плотность которого после сушки возросла более чем в два раза по сравнению с исходной и составила 0,88 г/см 3 .

Пример 3. Брали заготовку из клена диаметром 65 мм и длиной 90 мм с исходной плотностью 0,64 г/см 3 . Осуществляли обработку изделия по примеру 2. В результате получили изделие, плотность которого после сушки составила 0,91 г/см 3 , которая близка по величине к плотности воды.

По результатам специально проведенных измерений установлена высокая равноплотность изделий, представленных в примерах 1-3.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит пуансон 1, пресс-форму 2 с размещаемой в ней заготовкой 3. Пресс-форма 2 выполнена в виде полой трубы и имеет на верхнем конце заходную часть 4, выполненную в виде втулки 5 со сквозной рабочей полостью в виде обратного усеченного конуса. Устройство также содержит акустический вибратор 6 с концентратором колебаний 7. Втулка 5 имеет боковой выступ 8, торцевая поверхность которого расположена параллельно продольной оси пресс-формы 2. Излучающая поверхность концентратора 7 контактирует с торцевой поверхностью выступа 8, при этом концентратор 7 оказывается направленным под углом к образующей конической сквозной рабочей полости заходной части 4. Для осуществления акустического контакта концентратора 7 и выступа 8 служит накидная гайка 9.

Вибратор 6 крепится на стойке 10, расположенной на основании 11. На основании 11 коаксиально пресс-форме 2 расположен сокосборник 12.

Устройство работает следующим образом. Заготовку 3 размещают в заходной части 4 пресс-формы 2. С помощью привода (не показан) осуществляют перемещение пуансона 1 и одновременно возбуждают вибратор 6. Колебания от вибратора 6 через концентратор 7 сообщаются пресс-форме 2, при этом колебания оказываются направленными под углом к продольной оси пресс-формы 2, и в системе пресс-форма 2 заготовка 3 создается продольно-поперечное акустическое поле. Заготовка 3 запрессовывается в пресс-форму 2, при этом осуществляется равномерное уплотнение и формообразование изделия.

При движении заготовки 3 вдоль пресс-формы 2 находящийся в материале древесины клеточный сок выдавливается в сокосборник 12. По окончании обработки заготовки 3 осуществляют ее сушку в пресс-форме 2, после чего готовое изделие извлекают из пресс-формы 2.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют упростить технологический процесс уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины. При этом достигается значительное увеличение плотности материала древесины при обеспечении равноплотности во всем объеме изделий.

1. Способ уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, включающий воздействие на заготовку в пресс-форме внешних статической и пульсирующей нагрузок, отличающийся тем, что воздействие статической и пульсирующей нагрузок осуществляют одновременно, при этом пульсирующую нагрузку создают путем сообщения пресс-форме продольно-поперечных акустических колебаний.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поперечные акустические колебания осуществляют на частоте, большей, чем частота продольных акустических колебаний.

3. Устройство для уплотнения и формообразования изделий из цельной древесины, включающее систему создания внешнего статического давления, пресс-форму для заготовки, источник пульсирующей нагрузки, отличающееся тем, что пресс-форма выполнена в виде полой трубы и имеет на верхнем конце заходную часть со сквозной рабочей полостью в виде обратного усеченного конуса, источник пульсирующей нагрузки выполнен в виде акустического вибратора с концентратором, который сопряжен с пресс-формой, при этом концентратор расположен под углом к образующей сквозной рабочей полости заходной части пресс-формы.

Источник

Формирование деревьев и кустарников

Формирующая обрезка древесных растений необходима как декоративным, так и плодово-ягодным культурам. В первом случае формирование деревьев и кустарников имеет исключительно эстетическую направленность и используется для придания кроне красивой формы. Во втором – проводится с целью создания прочного скелета, равномерного распределения и регуляции роста скелетных ветвей, нормирования урожайной нагрузки на каждую из них. Поскольку в каждом варианте поставлены совершенно разные задачи, то и выполняются они с применением различных технологий и правил.

Формирование плодовых деревьев

Правильность формировки кроны у молодого, только идущего в рост саженца напрямую влияет на его прочность и продолжительность дальнейшей жизни. Особенно это важно для плодовых деревьев, испытывающих дополнительную урожайную нагрузку. Формирующая обрезка позволяет создать прочный скелет и придать кроне соответствующую конфигурацию.

Основные принципы

В процессе формирования плодовых деревьев проводятся такие процедуры:

• удаляются поврежденные и засохшие части, которые ухудшают внешний вид растения и повышают риск появления дуплистости;
• прореживается крона, вырезаются мешающие ветки, осветляется внутреннее пространство, за счет чего улучшается рост плодоносящих побегов;
• поддерживается ранее созданная форма и диаметр кроны;
• формируется прочный скелет;
• регулируется рост и плодоношение дерева;
• побеги внутри кроны соподчиняются;
• растение омолаживается благодаря удалению старых и освобождению места для роста молодых побегов.

После такого кардинального мероприятия изменяется соотношение объема кроны и корневой системы, а также возрастает число всасывающих корней, что способствует дополнительному поступлению питательных элементов, выработке органических веществ, улучшению водного, углеводистого и азотистого обмена.

Для получения всех указанных результатов необходимо соблюдать установленные сроки обрезки:

• в средней полосе ее проводят примерно в марте до начала сокодвижения;
• в районах с теплым климатом можно проводить формирование осенью после опадания листвы;
• ягодные кустарники с ранним началом вегетационного периода можно формировать после сбора урожая или под зиму;
• хвойные культуры могут обрезаться в конце июня, когда побеги перестанут расти;
• регулирующую формировку, направленную на уменьшение урожайной нагрузки, приостановку роста и удаление волчков, выполняют на протяжении сезона по необходимости.

При выборе способа обрезки должны учитываться биологические особенности конкретной культуры, конфигурация и динамика возрастных изменений кроны, характер взаимного расположения веток, вероятность пробуждения находящихся в покое почек, восприятие растением процесса и результатов обрезки.

Правила формировки

Формирование плодовых деревьев необходимо выполнять с соблюдением следующих правил:

• выполняя первую формировку, одногодичные саженцы укорачивают на 6–8 почек (примерно на 30 см) выше ствола, чтобы в этом месте побеги начали разветвляться и формировать крону;
• одногодичные деревца с низким штамбом обрезают по максимуму, оставив над прививочной точкой небольшой отросток с двумя активными почками;
• ответвления, расположенные на большом удалении от местоположения нижнего яруса, отрезают, придавая дереву форму неветвящейся однолетки;
• остальные мощные ветки тоже срезают или отгибают и переводят в полускелетные (обрастающие);
• для формирования скелета используют ветки, отходящие под углом в пределах 40˚… 80˚ (идеальный вариант – 45˚…65˚);
• для создания яруса берут максимум 3 ветки, расходящиеся под углом не меньше 90˚ и сформированные из соседних почек;
• развитие будущих скелетных веток постоянно контролируют и при необходимости уравнивают, чтобы они подчинялись проводнику, при этом боковые отростки должны быть приближенными к веточному основанию;
• растущие вертикально ответвления удаляют во избежание загущености;
• скелетные ветки должны быть прочными и полностью покрытыми боковыми отростками (не допускается, чтобы они были оголенными и слабыми);
• чтобы определить степень обрезания, учитывают длину однолетних побегов, их расположение, пробуждаемость почек и скорость образования (так как недостаточное обрезание не позволит получить ожидаемый результат, а слишком сильное приведет к загущенности);
• укорачивая приросты, сразу задают необходимое направление побегам продолжения за счет правильного определения оставляемой сверху почки.

Для обеспечения достаточного освещения внутри кроны надо строго соблюдать нормирование количества скелетных веток 1 и 2 порядка. Для каждой из них нужно выделить свой сектор и обязательно выдерживать установленные промежутки между расположенными рядом. Также важно регулярно прореживать крону, чтобы поддерживать ее светопроницаемость.

Техника обрезки

Перед началом формирования кроны молодого деревца определяют подходящие параметры скелета дерева и на их основании выполняют первую обрезку. При этом надо соблюдать не только описанные выше правила, но и технику выполнения самой процедуры. Для этого следует ознакомиться со следующими рекомендациями:

1. Срезая одногодичный побег над почкой, упорный край секатора устанавливают со стороны срезаемой части, что позволит избежать заминания растительных тканей, а сам срез выполняют под наклоном со стороны, противоположной почке, обрезая на почку, имеющую то же направление роста, куда должен расти и побег.
2. При обрезании больших частей очень важным является правильное определение направления среза, так как это влияет на скорость его заживления, к тому же на месте неграмотно выполненного среза может образоваться дупло.
3. Самые крупные ветки срезают за 2 приема, что поможет избежать появления задиров на коре.
4. При переведении на боковые отростки тоже требуется грамотное определение угла. Если срез будет не таким, как надо, то заживление тоже замедлится. Очень глубокий срез может вызвать иссушение тканей.

Формирование дерева первых лет жизни требует правильной оценки его общего состояния и каждой отдельной части. Такой подход позволит создать прочный скелет и обеспечит оптимальное развитие растения в будущем.

Формировочная обрезка кустарников

Формирование кустарников проводят с целью придания или поддержания заданной формы и улучшения роста боковых побегов. У культур, закладка цветочных почек которых происходит осенью на прошлогодних побегах, обрезают отцветшие побеги до середины длины сразу после окончания цветения, а те, что не цвели, прореживают весной до сокодвижения.

Более точные сроки, периодичность и техника формирующей обрезки кустарников зависят от циклов роста и особенностей развития. По этим признакам их разделяют на 5 групп:

1. Кусты, основные побеги которых растут весь вегетационный период, а боковые появляются на второй год. Их обрезают до точки, от которой отходит большой боковой отпрыск, а застарелые части удаляют полностью. Кустарники, которые цветут до июля, обрезают после завершения периода цветения, а отцветшие позже – во время осенней или весенней обработки.
2. Кусты, основные побеги у которых отрастают за 1–6 лет. Через год их верхушечные побеги перестают расти, развивается небольшая плодоносящая ветка. Стволы отмирают через 15–20 лет. В процессе обрезки таких кустарников удаляют старые побеги до точки роста стеблевой поросли. Проводят мероприятие по окончанию периода цветения.
3. Кусты с многолетним скелетом и боковыми ответвлениями на нем. Растение обновляется за счет множественной корневой поросли. Такие кустарники в процессе формирования прореживают, укорачивая все побеги и вырезая застарелые части. Выполняют процедуру весной с интервалом в 5 лет, а ветки и кисти, которые цвели в прошедшем сезоне – каждый год. Прикорневые отростки срезают регулярно, иначе они ослабят растение.
4. Кусты, по форме приближенные к деревьям и не имеющие стеблевой поросли. С возрастом стволики таких кустарников отмирают, а восстановление происходит за счет корневых отростков. В процессе формировочной обрезки у них удаляют скелетные ветки и укорачивают побеги. Кусты, у которых ухудшилось цветение и снизились приросты, тоже обрезают, удаляя слабые части.
5. Кусты, не имеющие стеблевых и корневых отростков, с продолжительностью жизни больше 20 лет. Их формирование заключается в удалении старых веток и отмерших стволов для прореживания кроны и стимуляции образования побегов. Штамбовым видам придают форму дерева, оставив один ствол. Такую формировку выполняют на протяжении 6–8 лет, не допуская образования побегов на штамбе.

Формирование декоративных культур

Обрезка и формирование деревьев и кустарников декоративного типа полностью отличается от описанных выше мероприятий. Она представляет собой увлекательный процесс по приданию кроне определенной формы. Считается, что эта работа требует наличия опыта и знаний, но если понять основные принципы, то можно справиться с такой задачей самостоятельно. Для этого потребуются садовые ножницы и специальный секатор.

Правила проведения

Данная процедура действительно больше напоминает стрижку, чем обрезку, поскольку заключается в подстригании веток и придании кроне правильной формы. Выполнять ее надо с соблюдением нескольких правил:

1. Планируемое к подстриганию растение должно расти на хорошо освещенном месте, иначе его форма не получится однородной и плотной. В тени листва становится мелкой, а крона – рыхлой и нередко запревшей внутри.
2. Дерево или куст должно соответствовать параметрам выбранной формы. Нельзя сформировать маленькую фигуру из высокого растения или превратить низкорослый кустарник в большую пирамиду.
3. Первые стрижки рекомендуется выполнять на лиственных культурах. Они быстро растут и позволят за короткое время исправить допущенные ошибки.
4. Несмотря на малую травматичность стрижки, она все-таки является формировочной обрезкой, поэтому должна выполняться с соблюдением подходящих сроков. Лиственные кустарники рекомендуется формировать весной (в средней полосе – в марте–апреле), но можно и осенью, после сбрасывания листвы.

В целом, кустарники надо подстригать каждые 4–6 месяца. Хвойным деревьям такую обрезку проводят ежегодно – ранней весной или в последней декаде июня, когда новые побеги прекратят расти.

Формы стрижки

Кроне можно придавать самую разнообразную форму. Но самыми распространенными и простыми в исполнении являются правильные геометрические фигуры – шар, куб, пирамида, конус.

Сформировать шар довольно сложно – потребуется хороший глазомер и терпение. Чтобы упростить процесс, рекомендуется воспользоваться специальной конструкцией. Она состоит из стержня и прикрепленного к нему полукруга, размеры которого соответствуют диаметру шара.

Перед формированием кроны определяют экватор и 4 меридиана по контуру шара. Затем по этим размерам подстригают крону на отдельных частях куста.

Источник