Constructie despicator hidraulic pentru lemn de foc
Lemnul este o resursa naturala regenerabila care a ajuns sa fie folosita in marea majoritate a domeniilor sub diferite forme. Din punct de vedere chimic, lemnul, este o structura polimerica complexa formata din lignina si carbohidrati care represinta structura aparenta la care se mai adauga alti compusi chimici care nu constribuie semificativ la structura acestuia.
Structura anatomica a lemnului influenteaza proprietatile fizice ale acestuia cum ar fi: rezistenta la tractiune, compresiune si incovoiere, modul de interactiune cu apa si agentii chimici, rezistenta la agentii patogeni etc. Multe dinstre proprietatile mecanice ale lemnului printe care si rezistenta la incovoiere si compresiune, duritatea sunt date de densitatea lemnului avand ca principiu densitate mai ridicata – rezistenta mai mare.
Combustibilii solizi si mai ales a lemnul reprezinta cea mai importanta sursa pentru incalzire in zonele rurale.
Pentru a fi folosit, lemnul de diferite diametre si lungimi trebuie adus la dimensiunile cerute de sistemele de incalzire. Pentru acest scop se folosesc file unelte manuale, fie utilaje pentru sectionare transvesala si utilaje pentru despicare.
Despicatoarele hidraulice cu pana sunt instrumente simple care „profita” de una din „slabiciunile” structurii lemnului si anume rezistenta la tractiune in plan perpendicular pe fibre. Singurele elemente care pot modifica, local, rezistenta la tractiune a lemnului in plan transversal sunt incluziunile datorate ramurilor (crengi) care modifica structura prin schimbarea directiei fibrelor.
Despicatorul hidaulic este un instrument simplu format dintr-un sasiu, pana de spicare, cilindru hidraulic, distribuitor hidraulic, pompa, rezervor, filtre de fluid hifdraulic si o sursa de energie care poate fi hidraulica, motor termic, motor electric. Despicatoarele disponibile pe piata folosesc aceste componenete de de baza la care adauga sisteme de siguranta si protectie, sisteme pentru cresterea eficientei energetice, sisteme pentru manipularea lemnului inainte si dupa despicare etc.
Constructia unui astfel de utilaj trebuie sa cuprinda o etapa de informare si proiectare a solutiilor tehnice in cadrul careia trebuiesc definite toate carateristicile utilajului, elemntele de siguranta si protectie, dotarile tehnice la indemana pentru realizarea proiectului. Avand in vedere variabilitatea acestor factori si solutiile tehnice adoptate vor diferi foarte mult.
Elemente de proiectare
Forta de despicare – este forta de apasare generata de cilindrul hidraulic. Aceasta depinde de sectiunea interna a clindrului hidraulic si presiunea din sistemul hidraulic.
Forta de despicare variaza in limite foarte mari in functie de structura lemnului, lungimea si diametrul acestuia, noduri, lungimea penei de despicare, specie, distributia fibrelor etc.
Pentru o forta de despicare aleasa se poate determina presiunea din instalatia hidraulica si diametrul cilindrului hidraulic.
Viteza de lucru – reprezinta un factor important in dimensionarea componentelor sistemului hidraulic al unui despicator. Este principalul criteriu de diferentiere intre despicatoarele casnice / hobby si despicatoarele profesionale si influenteaza in mod direct productivitatea.
Ca si regula simpla: presiunea dintr-un sistem hidraulic influenteaza forta iar debitul influenteaza viteza.
Pe baza vitezei de lucru ( cursa activa – despicare si cursa pasiva – revenire) se dimensioneaza principalele componente ale sistemului hidraulic: pompe, distribuitoare, conducte etc.
Sursa de energie – se alege in functie de dotarile disponibile la locul de utilizare si de gradul de mobilitate dorit. Sursele de energie pot fi combinate pentru a obtine un utilaj versatil si cu grad de mobilitate ridicat.
| Diametru intern cilindru | 180 bar | 200 bar | 220 bar | 250 bar |
|---|---|---|---|---|
| 70 mm | 6,92 tone | 7,69 tone | 8,46 tone | 9,62 tone |
| 80 mm | 9,04 tone | 10,05 tone | 11,05 tone | 12,56 tone |
| 90 mm | 11,45 tone | 12,72 tone | 14 tone | 15,9 tone |
| 100 mm | 14,13 tone | 15,7 tone | 17,27 tone | 19,63 tone |
| 110 mm | 17,1 tone | 19 tone | 20,9 tone | 23,75 tone |
| 120 mm | 20,35 tone | 22,62 tone | 24,88 tone | 28,27 tone |
- Rezervor ulei
- Filtru de retur
- Buson de umplere cu aeresitor
- Indicator de nivel si temperatura ulei
- Pompa hidraulica
- Distribuitor cu 1 maneta pt actionare cilindru despicare
- Maneta pt. actionare cilindru ridicare ( optional )
- Cilindru despicator
- Cilindru masa ridicare butuci ( optional )
Elemente constructive:
Sasiu
- Cadrul central – poate fi construit din diferite tipuri de profile de otel care trebuie dimensioate astfel incat sa asigure rezistenta la fortele de apar in sistem ( ex. profile IPE, HEA )
- Talpa – reprezinta element de sprijin si de blocare a butucului in timpul depicarii
- Brate de sustinere – sunt recomandate a se folosi avand in vedere ca bucatile desprinse din butuci in timpul despicarii pot provoca leziuni operatorului
- Rezervor ulei – se alege in funcție de debitul pompei, de numărul de cilindri, de prezenta motoarelor hidraulice si are rol de depozitare a uleiului hidraulic, de indepartare a aerului prin in masa fluidului si de racire a fluidului ;
Cilindrul hidraulic
- Lungime – se alege in functie de lungimea maxima a lemnului care se urmareste a fi despicat
- Diametru intern – se alege pe baza fortei de despicare si a presiunii din instalatia hidraulica. Forta de despicare depinde in mod direct de diametrul intern al cilindrului si de presiunea de lucru. In functie de cei 2 parametri lungime cursa si diametrul intern se determina viteza de lucru a cilindrului hidraulic.
Pana de despicare
- Lungime – se alege in functie de diametrul lemnului ( nu depaseste 350 – 500 mm la despicatoarele verticale)
- Grosime – la capatul gros pana trebuie sa depasesca diametrul tijei cilindrului pentru a nu permite contact repetat intre tija cilindrului si piesele de lemn care pot duce la deteriorarea acestuia
- Inaltime – se alege astfel incat sa genereze un unghi cat mai mare
- profilul in sectiune transversala, la despicatoarele profesionale, trebuie sa fie ingust in prima treime, pentru a premite intrarea in lemn si formarea fisurii initiale, dupa care se accentueaza pentru a obtinere separarea lemnului.
- Tip – in general se aleg pompe cu roti dintate datorita presiunilor mari de lucru si a costului de achizitie scazut
- Presiune de lucru – se determina din forta de depicare dorita in functie de suprafata interna a cilindrului si de limitarile de presiune ale cilindrului. De obicei se lucreaza cu presiuni de 230 – 250 bar pentru a obtine forta maxima (aceasta depinde de limitele constructive ale clindrului folosit; pentru cilindri cu presiune maxima 200 bar se va mentine presiunea sub aceasta valoare).
- Volum geometric (cilindree) – se determina in functie de viteza de lucru dorita, volumul cilindrului si puterea disponibilia a sistemului de actionare.
- (Exemplul 1: o pompa cu cilindree 17 cc/rot., actionata de la priza de putere mecanica 540 rpm a unui tractor prin intermediul unui amplificator de turatie cu raport de transmisie 1:3,8 va produce un debit real de 32,44 l/min iar, la presiunea de lucru de 250 bar, pompa va avea nevoie de 17,1 kW ~ 23 CP )
- (Exemplul 2: o pompa cu cilindree 10 cc/rot. actionata de un motor electric cu turatia de 1500 rpm va produce un debit de 14,2 l/min si la o presiune de 250 bar va consuma 7,35 kW , deci va avea nevoie de un motor de 7,5 kW pentru antrenare)
- Tip distribuitor – se folosesc distribuitoare cu centru deschis care sa permita circularea fluidului hidraulic catre rezervor atunci cand levierul este in pozitie neutra si care blocheza circuitul catre cilindru mentinandu-l in aceeasi pozitie. Comune sunt distribuitoarele cu blocare a parghiei de actionare in pozitia de revenire si cu sistem de deblocare mecanic sau hidraulic atunci cand pana a ajuns in pozitia dorita.
- Debitul maxim – se alege in functie de debitul maxim de fluid din sistem. Debitul maxim din sistem nu este neaparat debit pompei si poate fi influentat de diferitele componente din sistem.
- Presiunea de lucru – se alege in functie de presiunea maxima din sistem, specificatiile cilindrului si calculele de rezistenta.
- Supapa regulatoare de presiune – este un element important care asigura limitarea presiunii in sistem la o valoare prestabilita care asigura functionarea in parametri normali.
Sursa de energie
- Priza de putere hidraulica – elimina componentele care genereaza un flux de fluid in sistem (pompa, filtre, rezervor, distribuitor)
- Priza de putere mecanica PTO – actionarea pompei se face prin intermediul unei transmisii cu roti dintate pentru amplificarea turatiei si aducerea acesteia in plaja de turatie a pompelor hidraulice.
- Motor electric – folosit in cazul in care este disponibila o sursa de tensiune electrica 230 V sau 400 V
- Motor termic – folosit atunci cand se doreste mobilitate ridicata sau nici unde dintre celelalte surse nu este disponibila. Cele mai uzuale sunt motoarele termice de mici dimensiuni ( 6 – 15 CP) care limiteaza optiunile de pompe ce pot fi folosite la cele cu volume geometrice mici.
Sisteme de eficientizare
- Supapa regenerativa: foloseste pentru devierea fluxului de fluid provenit din zona tijei cilindrului catre partea opusa a cilindrului pentru a mari viteza acestuia (fara supapa de regenerare acest debit de fluid se duce in rezervor).
- Supape HI-LOW: se foloseste pentru cazurile in care exista putere insuficienta pentru a sustine necesarul de presiune si debit ( in cazul antrenarii cu motor electric sau termic ). Se foloseste impreuna cu 2 pompe in serie. >> Pompe HiLo grupa 1 | Pompe HiLo grupa 2
- Supapa de prioritate – se foloseste atunci cand despicatorul are antrenare mixta (ex. tractor + electric sau motor termic + electric) si a rolul de a selecta automat pompa folosita in functie de presiune.
» Schema hidraulica despicator cu antrenare de la priza de putere a tractorului