Чертежи и инструкция по изготовлению своими руками механического дровокола

Зачем нужны дрова – повышение качества топлива

В современном мире довольно много источников энергии:

1. Природный газ доступен на обширных территориях. Достаточно открыть горелку и зажечь, как появляется синеватый огонек, который выделяет значительный тепловой поток.
2. Жидкое топливо, подаваемое через форсунки, горит ярким красным или желтоватым пламенем. Даже в тепловых машинах применяют разные виды жидких энергоносителей.
3. Уголь и продукты его переработки имеют продолжительный цикл горения. Красноватое пламя долго отдает тепло не только конвекцией, мощный поток теплового излучения поступает на все окружающие предметы.
4. Дрова – были первыми доступными источниками тепла. Актуальными они остаются и в настоящее время.

Во многих домах используется печное отопление. Бани и сауны, рекламируя свои услуги, указывают, что в качестве источника тепла используют дрова определенных пород деревьев. Приготовление пищи на открытом воздухе традиционно предусматривает использование древесины в технологии тепловой обработки продуктов.

Теоретические основы теплотехники – сгорание твердого топлива

Чтобы легче поджечь дерево, его нужно расщепить на сравнительно небольшие фрагменты. После раскалывания чурбаков на отдельные поленья увеличивают поверхность контакта горючего материала с воздухом. В результате мгновенная теплоотдача внутри топки возрастает пропорционально площади горения. Поэтому процедура колки дров – это прием, позволяющий повысить эффективность использования топлива.

Внимание! Расколотые на поленья дрова укладывают в поленницы. В них происходит их высушивание. Влага, находящаяся внутри древесины, интенсивно испаряется. Видимая теплота сгорания повышается, так как не нужно тратить энергию на испарение жидкости, располагающейся в межклеточном пространстве.

В теплотехнике для характеристики топлива введены понятия:

• Высшая теплота сгорания, подразумевающая суммарную теплоту, выделяемую при сгорании конкретного типа горючего вещества.
• Низшая теплота сгорания – фактическое количество теплоты, в котором учитываются затраты энергии на нагрев топлива, удаления из него в процессе горения ингредиентов, не участвующих в самом процессе.

Поэтому сушка дров – это прием, улучшающий характеристики топливного элемента. Предварительное измельчение повышает эффективность высушивания дров, а в дальнейшем и горения в печи или ином устройстве для сжигания твердого топлива.

Процесс раскалывания древесины

Колоть дрова можно разными способами. Традиционно принято производить удары топором, стараясь расщепить отпиленный фрагмент бревна, нанося удар по торцевой части.

Тяжелый клин (топор имеет клиновидную форму) внедряется в тело чурбака. Если попадается древесина без сучков и рыхлой структурой, то даже при сравнительно небольших физических затратах произойдет внедрение клина внутрь. Тангенциальные усилия раздвинут волокна, произойдет раскалывание тела на две составляющие.

Если угол при вершине сделать небольшим, то клиновидное тело будет глубоко проникать внутрь, но величина тангенциальных сил окажется небольшой. Разрушающего усилия окажется недостаточно. Топор будет заклинивать в образующейся щели.

При образовании менее острого угла, касательные силы окажутся более значимыми. Они сумеют расколоть древесину.

В лабораториях проводится изучение реологических свойств разных пород дерева. Вязкость зависит от многих факторов. Установлено, что для большинства видов древесины желательно иметь клин с углом при вершине 25…30 °. У подобного режущего инструмента рубящие свойства оказываются наилучшими по раскалывающим свойствам.

При медленном проникновении клина определяющими становятся не накопленная в результате замаха и последующего удара кинетическая энергия. Процесс происходит внедрением в пластическое тело, где при достижении определенных значений происходит разрыв связей между волокнами.

Исследования показали, что для дровоколов угол при вершине должен быть 30…38 °. Тогда проникновение клина будет сопровождаться разрыванием связей при меньших усилиях. Только некоторые породы будут оказывать сопротивление: вяз, клен, яблоня, вишня.

Для сосны, дуба, ясеня и ряда других пород достаточно небольшого внедрения в тело. Разрыв связей происходит довольно легко.

На величину сил влияет и длина чурбака. Чем он короче, тем меньшее сопротивление оказывает дерево при раскалывании. Обычно длину определяет глубина топки – дрова должны помещаться внутри печи так, чтобы можно закрывать дверку.

Как правильно колоть дрова топором: используем колун

Разрубить полено можно многими способами и разными инструментами, но существуют специальные приспособления, которые делают жизнь дровосека проще. Лучшим топором для колки дров считается простой таежный топорик, который можно изготовить даже в домашних условиях из старого плотницкого инструмента. Его особенность – наличие постепенного расширения и меньший вес для комфортного и резкого маха. Многие спрашивают, зачем вообще резкий мах с колуном и почему с размаху легче расколоть полено топором. Это элементарно: больше сила удара, за счет чего лезвие сразу заходит до расширения и вся энергия идет на то, чтобы расширить бревно. Таким образом, полено быстро и легко разлетается, а металл не застрянет в древесине.

Такой топор для колки дров позволяет справиться с работой куда быстрее, поскольку очень редко заклинивает в древесине, а малый вес снижает нагрузку на тело, повышая производительность лесоруба. С его помощью очень удобно валить деревья, поэтому инструмент можно назвать универсальным. Никаких ухищрений не требуется при рубке: стандартная колода для колки дров, обычный мах, удар посильнее и все, полено разбито. Если оно не разбито – повторяйте мах и удар пока не разобьете.

Если вам нужен инструмент именно для колки, тогда лучше будет брать его с большим расширением головы, но учтите, что ним будет намного хуже валить деревья и обтачивать бревна. Ним вообще будет очень тяжело работать, поскольку он не предназначен для частых ударов, здесь надо будет брать силой. Лучше посмотреть видео как правильно колоть дрова колуном перед его использованием, поскольку техника сильно отличается от работы таежным или столярным топориком.

Механические помощники для раскалывания дров

Ряд предприятий металлообработки изготавливают дровоколы. По принципу действия их делят на несколько типов:

1. Колуны – установки рубящего действия. Осуществляется постановка чурбаков на специальные опоры, а затем наносятся удары утяжеленным долотом.
2. Клин для рубки ставят неподвижно, на них опирают раскалываемые предметы. Удары наносят тяжелыми кувалдами, раскалывание выполняется при прохождении через пассивный рабочий орган.
3. Давилки – это установки с механическим приводом толкателя. Бревно укладывается на ложе, а потом его проталкивают через плоский или крестообразный нож.
4. Винтовые разрушители внедряются внутрь слоистого материала. Проникая глубже, расщепляют даже прочную и свилеватую древесину.

Правила безопасности

При работе с устройством, функционирующим на большой скорости и мощности, необходимо учитывать следующие моменты:

1. Если поршень будет быстро вращаться или неправильно работать, при распиле бревна можно пораниться.
2. Прибор не функционирует без бензина, потому нужно позаботиться о его наличии.
3. Быстрая подача деревянного ствола к ножу может привести к заклиниванию или выходу из строя инструмента.
4. Прежде чем приступить к работе, каждый раз требуется заливать чистый бензин, иначе прибор заклинит, а мотор выйдет из строя.
5. При установке движущего резака еще на стадии проектирования прибора нужно позаботиться о его правильном расположении. Место должно быть недоступным для работающего человека во избежание случайных травм.
6. При функционировании агрегата на высокой мощности или перезагрузке древесины необходимо защитить его от электрического тока, при подаче которого возможны поломки техники, выход из строя важных узлов.
7. Правильно будет установить в реечном дровоколе предохранитель в виде муфты и тепловое реле.

Рубка древесины клиновыми устройствами

Клинья являются самыми простыми устройствами для рубки дерева. В них уровень механизации труда минимальный. Основная задача приспособления – это ориентированная фиксация чурбака относительно режущих кромок. Удары наносит сам пользователь, размахивая тяжелым молотком или кувалдой.

В колунах движение клинового топора выполняется по постоянной траектории. Объект обработки ставят на неподвижную площадку. Чтобы сила удара была максимальной, массу исполнительного механизма увеличивают.

Для смягчения работы устройства его комплектуют мощными пружинами. Они смягчают удар в конечной точке, не позволяя клину касаться опор (предотвращают притупление клина). Попутно пружины помогают пользователю поднимать тяжелый нож для нанесения очередного удара.

В стабильном положении вся система находится в уравновешенном состоянии. Момент, создаваемый весом груза G, расположенном на плече L₁, уравновешивается силой пружины F на плече L₂.

G·L₁ = F·L₂

Удобнее всего использовать пружины от автомобиля. Для стандартных авто начальная величина сжатия составляет F = 8 кН (800 кГ). Плечо L₁ = 2,0 м. Приняв плечо L₂ = 0,3 м, получится вес груза G = 300 кН (30 кГ). Пружинный механизм работает довольно мягко, хотя действие дровокола основано на ударах по разрубаемым чурбакам.

Человек приподнимает груз от уровня пояса на 0,5…0,6 м. В дальнейшем производится отпускание клина. Он падет и разбивает чурбак. Если полного разрушения не произошло, то приходится поднимать колун и чурбан. При последующих ударах действует вес всей системы, удар получается сильнее. Даже сучковатые обрезки разбиваются при многократном ударении.

Механизмы подачи бревна на расщепление

Дровоколы, в которых реализуется принцип продавливания через неподвижные ножи, механизируют основной технологический процесс: раскалывание чурбаков на отдельные фрагменты. По типу привода толкателя принято определять:

• Гидравлические, в них толкатели связаны со штоками гидроцилиндров. Насосом создается давление в масле, которое передается внутрь механизма. Это самые простые конструкции, так как гидроприводные устройства не имеют дополнительных преобразователей энергии.

• Инерционные используют вращающиеся массы. Накопленная маховиками энергия преобразуется в поступательное движение толкателя. Устройства используют специальные муфты сцепления, включаемые оператором после установке на ложе фрагмента бревна.

• Реечные механизмы используют преобразователь из вращательного в поступательное движение с использованием зубчатого колеса и рейки с зубьями. В нужный момент шестерня поворачивается до зацепления с зубьями исполнительного устройства. Толкатель передвигает чурбан на неподвижные ножи. Он раскалывается на меньшие по размеру элементы.

• Кривошипно-шатунный механизм из редуктора получает крутящий момент. Он преобразуется в поступательное перемещение толкателя. Включение (выключение) регулируется постоянно разомкнутой муфтой сцепления. В нужный момент оператор включает сцепление, кривошип начинает вращаться, заставляя шатун перемещаться поступательно. Цикл завершается возвращением кривошипа и шатуна в исходное положение.

• Разъемной гайкой и ходовым винтом. Включается двигатель, вращение вала передается на ходовой винт. В нужный момент разъемная гайка соединяется, вращающийся вал перемещает ее, действуя на толкатель. Для возврата меняют направление вращения вала (используется зубчатая передача обратного вращения).

Винтовой дровокол

Подобные устройства не обладают высокой производительностью, но они занимают сравнительно немного места. Их устанавливают в дровяниках (помещениях для хранения дров). Там же производят раскалывание брусков на небольшие поленья и щепу.

В состав станка входят:

1. Электродвигатель, от него крутящий момент передается на исполнительный механизм.
2. Ведущий и ведомый шкивы с клиновым ремнем, понижающая клиноременная передача помогает увеличить крутящий момент, а также снизить частоту вращения на основной детали устройства.
3. Конус является основным рабочим органом. На конической поверхности нарезана упорная коническая резьба. При вращении внутри разрушаемого тела коническая винтовая часть врезается глубже, подтягивая полено к опоре.
4. Клин – это вспомогательное приспособление, которое помогает разрушить притянутую деталь.

Механизм простой, управляет им один человек. В процессе работы приходится подавать чурбак на конус. Его конструкция сложнее. Нарезается упорная резьба с шагом 7 мм.

Главные требования к электроколуну

Самодельный электроколун обязан быть очень надежным, безопасным в работе и иметь высокую производительность. Именно поэтому при выборе вида устройства и его сборке необходимо следовать правилам по соблюдению требований к аппаратам данного типа.

Основные требования к дровокольным аппаратам такие:

• максимальная мощность электрического двигателя не должна превышать 4 кВт;
• чтобы уменьшить число оборотов, стоит использовать ременную передачу или редуктор;
• максимальная частота вращения вала дровокола не должна превышать 500 оборотов в минуту;
• устройство необходимо оснастить удобной кнопкой управления, надежным дифференциальным автоматом и магнитным пускателем;
• рабочий вал конуса закрепляется при помощи подшипников;
• конус аппарата нужно оснастить специальной упорной резьбой;
• при использовании ременной передачи стоит применять клиновидные ремни и двухручейные шкивы;
• подачу чурок нужно осуществлять в вертикальном положении, в противном случае винт может заклинить и повредить станок.

Пошаговое руководство по изготовлению пружинного дровокола

Для выполнения работы потребуются инструменты:

• УШМ (болгарка) с набором отрезных дисков и зачистных лепестковых кругов.
• Сварочный аппарат, современные бытовые устройства инверторного типа для сварки стальных конструкций сравнительно небольшие по массе. Процесс выполняется на постоянном токе, поэтому сварные швы получаются аккуратными, расплавленный металл электрода полностью заполняет стыки между деталями.
• Струбцины помогут соединять свариваемые детали.
• Мерительный и разметочный инструменты помогут изготавливать заготовки будущей конструкции.

Нужны материалы:

1. Швеллер №№ 10…16 (номер определяет высоты выраженную в сантиметрах).
2. Профильная труба 40·60 мм (30·60 мм).
3. Рельс длиной 300…400 мм.
4. Двутавр №№ 12…16.
5. Уголок № 30…50.
6. Втулка от подвески автомобиля (она может иметь износ).
7. Трубы диаметром 40…70 мм.
8. Пружина подвески легкового автомобиля, например, от ВАЗ.

Перед началом работы прорисовывается эскизный проект. Некоторые умельцы освоили программы инженерного проектирования, с помощью которых могут проработать детали будущего изделия. Подробности изготовления показаны ниже.

Примерная схема поможет сориентироваться в процессе изготовления установки.

Из швеллера изготавливается опора. К ней приваривают стойку. Для стойки лучше всего использовать двутавр. У этого вида проката высока жесткость. При длительных нагрузках изогнуть такой элемент довольно сложно.

Чтобы обеспечить устойчивость основанию, к нему приваривают укосины. Дополнительно из имеющихся труб создают упоры, они предотвратят возможное падение всего изделия.

Из швеллера вырезается опора для пружины. В ней пропиливается квадратное отверстие. Оно позволит в дальнейшем надежно зафиксировать элемент на стойке.

Высоту установки опоры определяют по длине имеющейся пружины. Попутно ориентируются на высоту всего дровокола, а также удобство использования его для человека. Удобно приподнимать груз, расположенный на высоте пояса. Приподнимать придется немного выше уровня груди.

Все эти размышления позволят выбрать высоту установки опоры для пружины на стойке.

Из уголков изготавливают укосины. Они будут удерживать опору. Тогда при динамическом нагружении дровокола не будут происходить смещения опорной поверхности.

Чтобы зафиксировать нижний конец пружины, нужно изготовить цилиндрический фиксатор. Для его изготовления используется небольшой отрезок трубы. Желательно, подобрать трубу по внутреннему диаметру пружины. Тогда она не будет смещаться в процессе работы.

В верхней части стойки выполняется прорезь. В нее устанавливают втулку. Затем ее проваривают. При монтаже нужно выдержать перпендикулярность к стойке. Ось втулки должна быть параллельной земле. Для сварки используют кондуктор, который позволит выполнить указанные условия.

Во втулку устанавливают вал. К нему приваривают коромысло (используется швеллер). На нижней части коромысла монтируют небольшой фрагмент трубы. В нем будет фиксироваться верхняя часть пружины.

Чтобы коромысло перемещалось свободно, в нем прорезается окно, его размеры зависят от параметров стойки.

К коромыслу приваривается профильная труба. На ее конец устанавливают зубило. Эти инструменты изготавливают из углеродистой стали У9…У10. Твердость такого металла составляет HRC 60…63. Такой инструмент прослужит долго. В процессе эксплуатации его несложно заточить с помощью УШМ и заточного круга.

Дровокол обретает рабочий вид. Выше зубила приваривают груз (часть рельса). Для удобства использования приваривается рукоятка. Чтобы меньше повреждать руки, надевают резиновые элементы. Они погасят вибрацию при ударах.

Для работы потребуется установить обрезок бревна большого размера. На него будут устанавливать поленья, которые придется разрубить.

Чурбак придерживают одной рукой. Приподнимают колун, а потом наносят удар.

Колун опускается вниз. Находящийся снизу фрагмент раскалывается. Зубило опускается ниже. Если происходит полное раскалывание, то острие ударяется в деревянную опору и не тупится.

Материалы и инструменты для сборки

Сборка станка своими руками не требует использования дорогих деталей. Многие заготовки можно взять из старой стиральной машины или неисправного мотоблока, а чертеж конуса для дровокола стоит попросить у опытного токаря.

Для изготовления самодельного устройства понадобятся такие материалы:

• специальный конус;
• ступица или вал;
• набор звездочек и шкивов;
• цепь от автомобиля или любой приводной ремень;
• автомобильные корпуса с подшипниками;
• металлические уголки или трубы;
• толстый стальной лист для рабочей поверхности;
• электрический мотор;
• медные провода;
• пускатель или специальная кнопка;
• дифференциальный автомат;
• набор различных крепежных материалов.

Много узлов подойдут от старой стиральной машинки или автомобиля. Не стоит самостоятельно изготавливать винт. В сети очень много материалов, в которых умельцы советуют вырезать эту деталь с помощью обычной болгарки. Специалисты утверждают, что из этой затеи получится просто морковка, а не конусный винт.

Для сборки электроколуна будут необходимы следующие инструменты:

• аппарат для сварки;
• дрель и сверла;
• электрическая болгарка;
• небольшой молоток;
• гаечные ключи;
• карандаш и рулетка.

Чтобы защитить поверхность станка от коррозии, можно использовать любой вид эмали. Однако стоит качественно подготовить металл для покраски. Это можно сделать при помощи специальной щетки и химических преобразователей ржавчины.

Организация производственного процесса

После изготовления дровокола придется заниматься колкой дров. Чтобы работа выполнялась легко, необходимо правильно организовать производственный процесс.

Напиленные фрагменты нужно расположить с одной стороны. Чтобы меньше уставать, расстояние должно быть всего два-три шага.

Нарубленные поленья желательно укладывать на тележку. Объем тележки небольшой, в нее поместится не более 30…40 кг дров.

После наполнения их нужно отвозить и укладывать на поленницу. Пока нарубленные дрова перевозятся к месту хранения, можно отдохнуть от основной работы. Смена занятий – это тоже отдых.

Видео: механический дровокол своими руками или как собрать дровокол.

Колка дров с покрышкой – метод для ленивых и осторожных

Напомним, что выполнить эту работу можно при помощи обычного топора или молотка с клиньями, но для экономии времени и сил, предлагаем все же рассмотреть приспособление для колки дров, сделанное из обычной автомобильной покрышки (лучше использовать R16-17 диаметр – больше дров влезет). Рассмотрим все поэтапно.

ШАГ 1: устанавливаем колоду. Надо на ровную поверхность поставить большую колоду. Желательно, чтобы ее диаметр был не менее 70 сантиметров, если больше – лучше.

ШАГ 2: навешиваем покрышки. Рекомендуем положить на колоду 2 покрышки, которые связать между собой веревкой или скрутить металлическими болтами – без разницы. Самодельная колка дров такого типа позволит удерживать все расколотые бревна в куче, их не надо будет собирать и поддерживать 1 рукой. Результат: меньшая усталость организма, работа двумя руками и быстрая колка нескольких поленьев.

ШАГ 3: быстрая колка дров в покрышке. Для начала надо установить несколько поленьев внутрь покрышки, которая лежит на большой колоде (нижнюю покрышку можно прибить к колоде гвоздями или привинтить шурупами). Берем топор-колун или насадку для колки дров, надеваем их на топор и проводим удары по поленьям, которые будут раскалываться и оставаться на месте в покрышке.

Вроде разобрались, как и где колоть дрова, теперь их нужно вытянуть и погрузить на тачку. Вынимаем несколько штук из одной стороны, затем другие будут свободнее и их можно взять пучком и уложить в тачку на колесах, отвезти в нужное место.