Прошло уже более года с того момента когда на одном из кожевенных сайтов со мной поделились ссылкой на видеоролик с ручным прессом, очень похожим на мой пресс. По правилам ссылки на сторонние ресурсы не допускаются, но найти этот пресс не сложно - надо только набрать в поисковой строке любого поисковика фразу: Станок дырокол строчный для кожи.
Автором этого пресса является Viktor Tataryn, человек с разносторонними интересами и умелыми руками. Пресс выполнен с большой любовью и достаточно аккуратно, автор им заслуженно гордится. Вот только на мой искушённый взгляд, а у меня для этого имеются достаточные основания, этому изделию присущ ряд «детских болезней» и существенных конструкторских просчётов. Многие их не замечают, но мне они, просчёты, бросаются в глаза, поскольку в конструкции своего пресса я старался их избежать. И многое, как мне думается, в этом деле удалось. Впрочем, для сравнения, необходимо посмотреть и мой видеоролик. Для его поиска следует в той же строке набрать фразу: Пресс для работы с кожей.
Для простоты сравнения, по всей видимости, их следует пронумеровать. Пусть первый пресс, который выполнил Viktor Tataryn, носит номер №1, мой же пресс назовём номером №2.
Впервые ролик с прессом №1 я увидел 26.11.2016г., сегодня он мне, почему то кажется несколько урезанным, в нём отсутствуют слова о том, что работа над прессом будет продолжена и результат обнародован. Странно, но и плейлист автора на YouTube существенно сократился, причём в несколько раз, в нём сегодня отсутствуют весьма любопытные ролики.
Существенным отличием в конструкциях является расположение оси вращения, но дьявол, как известно, кроется в мелочах. Именно верхнее расположение оси вращения и является причиной появления неустранимых проблем, мешающих нормальной работе пресса. Это я и попытаюсь показать с помощью простейших графических построений и математических расчётов в пределах школьной программы. Ничего заумного и необычного в моих рассуждениях не предполагается, но простое и голословное утверждение, без цифр и чисел в руках, на мой взгляд, является малоубедительным и бездоказательным.
Особенность предлагаемого анализа заключается в том, что мне не известны основные размеры пресса №1, у меня нет возможности взглянуть на его чертежи, размещённые в журнале «Кожевенное дело» №2 за 2015г. Поэтому вычисления будут слегка приблизительные, поскольку его размеры попробую определить доступными мне методами прямо на экране монитора.
Судя по конструкции, мы с Viktor Tataryn для своих прессов использовали одни и те же профильные трубы: 20х20, 20х40, 15х30. Вот я и попробую в качестве отправной точки использовать размер 40 мм., соответствующий ширине трубы из которой изготовлен корпус пресса. На фото Рис.1 этот размер равен 55 пикселям. Возьму это соотношение 55пикс.= 40мм. за расчётную базу и на этом основании попытаюсь определить все остальные основные размеры.
Рис.1
Начну с пресса №1, именно его особенности мне наиболее заметны.
- Основным недостатком этого пресса является верхнее расположение оси вращения. В этом случае внедрение пробойника в изделие происходит не вертикально, а под значительным углом. При этом усилие, используемое на прокалывание, несколько снижается, но, что ещё хуже – появляется сдвигающее усилие, причём значительное. Это хорошо видно при каждом рабочем движении пресса – упор постоянно отжимается в сторону и своих функций не выполняет. Получается, что для каждого очередного рабочего хода упор необходимо возвращать в исходное положение, что крайне неудобно. Это отмечено и в комментарии к ролику, но автор постарался на него внимания не обращать. Насколько велико это сдвигающее усилие определить не так уж и сложно.
На Рис.2 скриншот этого пресса с необходимой для проведения расчётов разметкой.
Рис.2
Здесь приняты следующие обозначения:
- ВС – высота оси вращения над поверхностью кожи;
- АС – расстояние по горизонтали от оси вращения до места прокалывания кожи;
- АВ = R – радиус окружности (траектория движения зубцов пробойника).
Используя «пифагоровы штаны» определяем величину АВ = R:
(А вот теперь возникли существенные трудности при написании формул - их представить здесь просто не возможно, даже такую простейшую, как извлечение квадратного корня. Выкладывать их в виде фотографий размером 450х600 пикс. просто не разумно, места такая строчка будет занимать ровно столько, сколько и представленное чуть выше фото. Придётся Вам верить мне на слово - обманывать не буду).
Откуда:
АВ = 205 мм
Вспомнив в геометрии теорему о подобии треугольников, а в физике параллелограмм разложения силы, можно определить примерные величины усилий на кромке режущего инструмента.
Откуда величина вертикального усилия равна:
Рверт. = 0,8 Рсумм.
То есть, только 80% от общего усилия, прилагаемого мастером, используется на полезную работу.
Теперь горизонтальное усилие, сдвигающее кожу:
Ргориз. = 0,59 Рсумм.
То есть, усилие сдвигающее кожу при пробивке приближается к 60% от общего усилия, или к 73% от усилия используемого непосредственно на прокалывание. Это очень много и его компенсировать вряд ли получится. Даже если упор окажется неподвижным, то сминаться в этом случае будет кожевенная деталь.
Теперь попробуем рассчитать примерные (условные для сравнения двух прессов) усилия на рукоятке, необходимые для пробивки одинаковых отверстий/швов.
Допустим, что усилие на острие рабочего инструмента должно составлять 10кГс. (буду считать по-старинке, вести расчёт в ньютонах не хочется)
Выглядеть это будет примерно так, где Р - необходимое усилие на рукоятке, прилагаемое мастером:
Р = (Рсумм.)/К = (Рверт.)/0,8К
но сначала необходимо определить коэффициент усиления рычага. Определяется он просто:
К =L/R
Удлинитель, промелькнувший во время показа, ориентировочно имеет длину около 400мм.
Вот так определилась длина рычага без удлинителя:
Таким образом, суммарная, но эффективная длина рычага будет чуть меньше, примерно 800 мм. Значит
К = 800/200 = 4
Следовательно, усилие на рычаге со стороны мастера:
Р =10/(0,8х4) = 3,125кГс.
При этом горизонтальная сдвигающая сила составит:
Ргориз. = 0,73Рверт. = 0,73 х 10 = 7,3 кГс.
Наличие ещё трёх отверстий для перестановки рычага абсолютно излишне. Дело в том, что при использовании любого из них ситуация только ухудшится, в связи с ухудшающимися соотношениями сторон в треугольнике – Ргориз.(сдвигающая сила) будет только возрастать.
2. Второй «детской болезнью» я назвал бы саму конструкцию упора, не обеспечивающую его неподвижность во время работы. Тому есть несколько причин и одна из них крайне гибкий П-образный вид самого прижима с боковой фиксацией винтом. Не смотря на применение в зажимном винте довольно мелкой резьбы М6 этот прижим просто разгибается. Кстати, резьба М6 вряд ли долго прослужит, её очень легко «сорвать» при продолжительной работе даже руками, а работа на прессе предполагается длительная.
3.Третья проблема – постоянно падающая, никак не закреплённая, подкладка. Получается, что после каждого рабочего движения её необходимо поправлять и укладывать на место. Это утомит очень быстро. Кстати, упор очень короток и это может помешать пробивке ровного и прямолинейного шва, ориентируясь только на край детали.
4.Четвёртое – металлический удлинитель рычага. Он не закреплён в прессе, и имея достаточную длину, представляет собой некоторые неудобства. Его приходится почти постоянно снимать и устанавливать на пресс, не исключается его падение на пол и на ноги. Профильная труба, из которой он изготовлен, имеет довольно острые, не закруглённые, углы. У меня нет сомнений, что при работе с таким удлинителем, к тому же металлическим, на руках быстро появятся болезненные мозоли или натёртости, особенно на женских руках.
5.Отдельный разговор о съёмнике. Внешне он выглядит очень достойно, со своей работой он вполне может справляться. Вот только трудоёмкость его изготовления несколько настораживает и отталкивает от использования. Первая сложность связана с тем, что без токарных работ в этом случае не обойтись, готовых деталей, даже для одного пресса найти очень затруднительно. Вторая сложность – плоская пружина, найти или купить подходящую ещё труднее. Эти две причины ставят жирный крест не только на возможности тиражирования, но и на простом повторении такого съёмника. При этом ещё необходимо установить и проушины для этой пружины.
6.Следует отметить и очень маленький диаметр, скорее всего М6, у винта зажимающего рабочий инструмент в прессе. Имея такую большую головку, сорвать резьбу на этом винте труда не составит. Будет значительно хуже, если резьба на винте уцелеет, а повреждённой окажется резьба в корпусе пресса. Такой, незначительный, на первый взгляд, дефект вызовет полную остановку пресса.
7. У пресса нет развитого основания, он крайне неустойчив и склонен к опрокидыванию на бок. Чтобы этого не произошло необходимо использовать не менее двух струбцин с удлинителями, вставленными в нижнюю часть пресса. Это не только заметно увеличивает его габариты, но и снижает его мобильность, и удобство использования.
8.На нижней поверхности пресса отсутствуют мягкие накладки, защищающие поверхность рабочего стола от повреждений в виде царапин.
9.У пресса нет рабочего столика, на котором можно было бы размещать детали, их придётся постоянно удерживать рукой от смещения и падений.
По всей видимости, именно совокупность этих причин и не позволила автору выполнить даже два стежка подряд, и даже на тонкой искусственной коже. Не было выполнено и двух любых отверстий на заданном расстоянии, как от края, так и между собой. Я уже не говорю о ровной цепочке швов или отверстий. Демонстрировались только силовые возможности пресса, и не более того. Все отверстия прокалывались где попало и как попало. Кстати, следует обратить внимание и на то, что все рабочие движения выполнялись исключительно двумя руками, причём мужчиной плотного телосложения. Сможет ли подобную работу выполнить хрупкая девушка? Вопрос не так прост, как кажется.
Стоит обратить внимание и на то, как выгибается столешница, даже при работе с тонкой кожей. Это говорит о том, что прикладываемые усилия были значительно больше расчётных 3 кГс.
Мне в данном прессе понравился регулировочный винт вверху, позволяющий применять инструменты различной длины. Возможно, что и я когда-нибудь попробую такой установить на свой пресс.
Теперь перехожу к прессу №2, собственного изготовления. Его вид и основные размеры представлены на фото Рис.4 и Рис.5.
- В данном случае можно обойтись построением только одного треугольника на Рис.4, необходимого для вычисления эффективной длины рычага. Определяется она по известной формуле (пифагововы штаны): R = 462 мм.
На Рис.5 видно, что расстояние от оси вращения до зубцов пробойника составляет 100 мм. Таким образом, коэффициент усиления рычага составит:
К = 462/100 = 4,62
Следовательно, для достижения усилия на зубцах пробойника, принятого равным 10кГс., к рычагу со стороны мастера должно быть приложено усилие равное:
Р = 10/К = 10/4,62 = 2,16 кГс.
Не сложно определить во сколько раз усилие на прессе №2 будет меньше чем на прессе №1.
3,125/2,16 = 1,43
то есть почти в 1,5 раза меньше, учитывая, что и габариты рычага с удлинителем так же заметно меньше – 500 мм против 850 мм у пресса №1.
Делать геометрические построения для определения сдвигающего усилия в данном случае не приходится, поскольку ось вращения находится практически на одном уровне с точкой погружения пробойников в кожу. Таким образом, горизонтальных усилий, способствующих сдвигу или смятию заготовки, не наблюдается, присутствует только вертикальная составляющая усилий.
2.В данном прессе направляющая линейка (упор) надёжно фиксируется с помощью замкнутой скобы из профилированной стальной трубы сечением 25х40 мм. Фиксация происходит с помощью барашкового винта М8, который можно легко и надёжно закрутить, но очень трудно сорвать на нём резьбу руками.
3.С помощью этой же замкнутой скобы производится надёжная фиксация деревянной подкладки под прокалываемую деталь. Во время работы она не смещается и не падает. На этой подкладке можно закреплять временный упор для пробивки шва или отверстий, ориентируясь на криволинейный обрез детали. В эту же прокладку можно устанавливать ось, используемую для пробивки строчки или отверстий по заданной окружности.
4.В качестве удлинителя используется деревянная деталь из лиственных пород: бука, дуба или красного дерева. Удлинитель имеет очень удобные размеры для обхвата рукой, имеет скруглённые края, тщательно отшлифован и покрыт несколькими слоями яхтного лака. Удерживать в руке удлинитель, выполненный из дерева значительно приятнее, чем металлический. Длина его не велика и достаточна для комфортной работы. По этой причине в кулисе он закреплён неподвижно, но закреплён только одним саморезом, который при необходимости легко вывернуть отвёрткой и удалить.
5.И опять особый разговор о съёмнике. Выглядит он на первый взгляд несколько легкомысленно и несерьёзно, в нём нет той монументальности, как в съёмнике на прессе №1. Вот только хлипкие банковские резиночки со своей задачей, прижимом съёмника к рабочему инструменту, вполне справляются, а их стоимость несоизмеримо меньше, что оказывает заметное влияние, как на себестоимость пресса, так и на его конечную цену. Есть и особенность в использовании этих резинок – в процессе их установки следует обращать внимание на равномерное натяжение ветвей, в противном случае съёмник начнёт потихоньку съезжать в сторону по шовному пробойнику. Это не критично, но несколько неприятно. Пожалуй, это самый большой минус моей конструкции, вот только усложнять её очень и очень не хочется.
6.Рабочий инструмент в прессе, также как и прижим направляющей линейки с подкладкой, уверенно закрепляется барашковым винтом М8, сорвать резьбу на котором руками весьма проблематично.
7.Пресс имеет надёжное, широкое основание, предотвращающее его опрокидывание на бок. И, тем не менее, учитывая, что вертикальное усилие, прикладываемое к рычагу, выходит за габариты основания, использование F-образной струбцины, входящей в комплект поставки, необходимо. Впрочем, крепление рычажных или реечных прессов к столу встречается довольно часто и редкостью не является. Выполнено основание из толстолистовой берёзовой фанеры, тщательно отшлифовано и покрыто яхтным лаком. Фанера выбрана не случайно – она оказалась самым надёжным и устойчивым к нагрузкам материалом. В ходе отработки конструкции мной были опробованы различные материалы: фанера, ДСП, массив древесины, МДФ, ОСБ. Фанера оказалась наилучшей.
8.На нижнюю сторону основания приклеены мягкие прокладки из фетра или пористой резины, защищающие поверхности на которые устанавливается пресс от царапин и повреждений, и препятствующие самопроизвольному перемещению пресса в процессе работы.
9.На основании смонтирован рабочий столик, достаточных размеров и позволяющий располагать на своей поверхности обрабатываемые детали. Столик так же выполнен из толстолистовой фанеры с закруглёнными кромками, тонирован, тщательно отшлифован и покрыт несколькими слоями яхтного лака.
Представляя свой пресс в видеоролике, я не делал упора на его силовые возможности, он способен выдержать нагрузки, существенно превышающие допустимые для рабочих инструментов. По мере возможности мне хотелось показать те операции для выполнения, которых он и создавался, раскрыть весь его потенциал. Показать, что работа на нём не требует каких-либо физических усилий, что на нём возможно использование широко распространённых инструментов, уже имеющихся в арсенале у большинства кожевенников, применяемых ими при ручной работе. Про бесшумность в работе и упоминать не стоит. При внешних габаритах несколько меньших, чем у пресса №1, мой пресс развивает усилие заметно большее и лишён подавляющего большинства «детских болезней», свойственных прессу №1. Весьма похвально, что его автор выложил свои чертежи на всеобщее обозрение, вот только далеко не всякий желающий сможет на них взглянуть, для этого требуется купить журнал. А ещё меньше людей сможет самостоятельно повторить изготовление пресса, размещение же заказов у токаря, слесаря и сварщика дешёвым не покажется. При этом все «детские болезни» так целым пакетом и выявятся, куда же без них? По этой причине пресс №1 можно рассматривать только как действующий макет в натуральную величину и не более того.
Основными его проблемами являются верхнее расположение оси вращения и вдвое увеличенный размер от оси вращения до точки контакта инструмента с изделием (205 мм против 100 мм на моём), существенно снижающий эффективность рычага.
Наверняка у отдельных читателей возникает вполне ожидаемый вопрос – почему же я не выкладываю здесь чертежи своего пресса? Ответ предельно прост – в этом нет смысла, по множеству причин. Первая из них - невозможность приобретения всех необходимых материалов в одном магазине по достаточно гуманным ценам, даже в таком городе как Питер. Придётся посетить целый ряд магазинов и торговых баз, где, например, профильные трубы, четырёх типоразмеров (20х20, 15х30, 20х40 и 25х40), будут предлагаться длиной от трёх метров, фанера целыми листами, сварочные электроды и проволока пачками и бобинами, краска Хаммерайт и яхтный лак банками. Уже только эти расходы превысят запрашиваемую мной цену. А ведь этого не достаточно – потребуется масса другой, не дешёвой, мелочёвки, масса расходных материалов и большой набор всевозможного инструмента. Но, даже обладая всем этим богатством и свалив его в одну кучу …. пресса не получится, требуются основательные навыки владения всеми этими инструментами. Увы, без всего этого пресс не создать. Распыление же заказов между несколькими мастерами вряд ли окажется разумным, дешёвым, быстрым и лишённым всяких недоразумений.
Не лучше ли и не проще ли, если есть возможность и желание, приобрести мой пресс, лишённый этих недостатков, способный реально выполнить ряд различных операций, существенно облегчив труд мастера-кожевенника, и за разумную цену?
Иногда можно услышать: - «Купите реечный пресс, и будет Вам счастье!» Вот только это пожелание ничуть не лучше других, таких как: - «Поймайте Золотую Рыбку/Жар-Птицу/говорящую Щуку или Царевну-Лягушку и будет Вам ……..». Доброжелатель забывает о том, что любой реечный пресс «заточен» на выполнение сугубо индивидуальных задач и расширение его возможностей связано с заметными затратами на модернизацию, включающую в себя универсальный зажим для инструмента с различными хвостовиками, съёмник при работе с шовными пробойниками и просечками различных видов, с направляющими линейками и другими приспособлениями. В реальности всё это достаточно хлопотно и порой невозможно. Например, в моём послужном списке имеется несколько лет профессиональной работы токарем, а сегодня я стараюсь избегать деталей с токарной обработкой. Причина проста - отсутствует не только токарный станок, но не осталось уже и знакомых токарей. И от этого никуда не деться, увы.
Следует обратить внимание на то, что работа на прессе требует определённых навыков. Я абсолютно уверен в том, что у потенциальных покупателей таких навыков нет и пока быть не может, работать на таком прессе никому из них ещё не доводилось. Здесь нет электроники, которая способна управлять настройками пресса - всё придётся выполнять самостоятельно. Вот только не стоит отчаиваться, если нужного результата не удастся получить с первых минут обладания этим инструментом. Навыки нарабатываются очень быстро. Для этого необходимо несколько раз внимательно просмотреть мой ролик на YouTube. Почему несколько? Да по тому, что при первом просмотре упускаются из внимания многие "мелочи", которые и являются залогом успешной работы. При последующих просмотрах они обязательно становятся видимыми и укладываются в "копилку опыта".
Желаю творческих успехов не только обладателям этого пресса, но и всем посетителям этой странички.
С уважением, Просто Дед.