ДЕТАЛИ И СОЕДИНЕНИЯ
стр. 1 2
В конструкциях изделий из древесины применяют различные по формам детали. Деталь - это изделие, изготовленное из однородного материала, без применения сборочных операций. В деревообработке, в соответствии со стандартом (ГОСТ 15024-79), к деталям относятся также изделия, полученные путем соединения клеем отдельных заготовок из древесины. Таким образом, деталью, например, являются несклеенный и склеенный брусок, склеенный щит, форма и размеры которых заданы чертежом. По форме детали могут быть прямолинейные и криволинейные, цельные и клееные. Прямолинейные, цельные, широкие детали более подвержены короблению, чем клееные. Поэтому отношение ширины цельной детали к ее толщине (рис. 3 а) рекомендуется не более 3:1. Так, при толщине цельной детали 40 мм, ее ширина должна быть не более 120 мм. В деталях, склеиваемых по ширине (рис. 3 6), применение узких делянок позволяет получить детали, которые меньше подвержены короблению, чем детали, склеенные из широких делянок. Оптимальной считается делянка, у которой отношение толщины к ширине не превышает 2:3. Так, при толщине делянки 40 мм ее ширина должна быть не более 60 мм (40:2x3). Однако применение узких делянок приводит к повышенному расходу материалов.
Коробление плоских клееных конструкций из массива древесины (плиты) зависит и от расположения волокон и направления годичных слоев древесины в делянках, из которых должно быть склеена конструкция, а также от размера делянок. Клееная конструкция из широких делянок тангентальной распиловки с расположением годичных слоев в одном направлении коробится «корытом», но имеет гладкую поверхность (рис. 3 в). Если годичные слои в делянках тангентальной распиловки расположены попеременно в разных направлениях, то клееная конструкция имеет волнообразную поверхность (рис. 3 г). При расположении в делянках радиальной распиловки годичных слоев перпендикулярно плоскости делянки клееная конструкция не коробится, однако ее поверхность не будет ровной из-за неодинаковой усушки эаболомной и сердцевинной частей делянки (рис. 3 д, е).
Крупные по сечению детали (рис. 3 ж), склеенные из подобранных по направлению годичных слоев делянок, менее подвергаются деформации, чем бруски, изготовленные из целой древесины. Однако влажность делянок для деталей, эксплуатируемых внутри отапливаемых помещений, должна быть не более нижнего рекомендуемого предела (6%). При применении делянок высокой влажности не исключено растрескивание деталей, эксплуатируемых вблизи радиаторов отопления. Менее подвергаются растрескиванию пустотелые детали, склеенные из тонких делянок (рис. 3 з, и). Как уже отмечалось, перепад влажности в тонких сортаментах невелик и быстро выравнивается по толщине сортамента.
Криволинейные детали в условиях домашних мастерских изготовляются выпиль-ными (по шаблону) из цельных заготовок, склеиванием в жестких шаблонах и гнутопро-пильными.
При изготовлении выпильных деталей необходимо правильно учитывать волокнистое строение древесины, ток как всякое перерезание ее волокон уменьшает прочность изготовленной из нее детали. Если, например, принять предел прочности при сжатии вдоль волокон прямолинейных деталей за 100%, то потеря прочности криволинейной детали вследствие изменения угла между действующей силой и направлением волокон будет иметь следующую зависимость (по В А. Куликову):
Угол наклона волокон, град. -3 -----5---- 10------ 15 ---45
Потеря прочности, % --------- 2-3-- 4-8 --8-15 --10-28 --50
В гнутоклееных деталях из шпона (рис. 4 а) направление волокон в слоях шпона может быть как взаимно перпендикулярным, так и одинаковым. Изгиб шпона, при котором волокна древесины остаются прямолинейными, называется изгибом поперек волокон, о при котором волокна изгибаются - изгибом вдоль волокон.
При конструировании гнутоклееных деталей из шпона, несущих при эксплуатации значительные нагрузки (ножки стульев), рациональны конструкции с изгибом вдоль волокон во всех слоях. Жесткость таких деталей значительно выше, чем деталей с взаимно перпендикулярным направлением волокон древесины.
С взаимно перпендикулярным направлением волокон в слоях шпона конструируют гиутоклееные детали толщиной до 10 мм, не несущие больших нагрузок при эксплуатации, например стенки ящиков. В этом случае они меньше подвержены формоизменяемости. Наружный слой таких деталей должен иметь долевое направление волокон (изгиб вдоль волокон), так как при изгибе поперек волокон в местах изгиба появляются мелкие долевые трещины, которые затрудняют отделку изделия. При конструировании гнутоклееных деталей из шпона, несущих при эксплуатации значительные нагрузки, необходимо учитывать, что гнутоклееная деталь при эксплуатации лучше работает на сгиб, чем на разгиб. Предел прочности гнутоклее-ной детали при сгибе примерно в 2,5 раза больше, чем при разгибе. Поэтому, если в конструкции изделия гнутоклееная деталь работает на разгиб, ее деформация должна быть ограничена. Обычно толщина гнутоклееных деталей составляет 3-30 мм, угол изгиба 90-135", радиус кривизны не менее 15 мм.
Гнутье фанеры (рис. 4 6) возможно до небольших радиусов кривизны:
Толщина фанеры, мм ----------------2,5 -3 ---4
Допустимый радиус кривизны, мм --30 --37 --50
Гнутье с одновременным склеиванием цельной массивной древесины (рис. 4 а) в жестких шаблонах применяется в основном из тонких планок (2-5 мм). Допустимые соотношения h/R (где h - толщина изгибаемой планки, R - внутренний радиус) не более: для березы- 1/50-1/60; ели 1/46-1/57; бука, дуба - 1/46; вяза- 1/31.
Гнутопропильиыми (рис. 4 г) называются заготовки, у которых изогнута концевая часть. В заготовках делают пропилы строгальными пилами толщиной до 2,5 мм, в которые вставляется шпон. Длина пропила несколько больше длины изгибаемой части. Ширина пропила h; больше на 0,1-0,2 мм толщины вставок из шпона. Расстояние между пропилами 1,5-3 мм, толщина крайних элементов h, = 1,5 мм. При этих условиях внутренний радиус гнутья до 10 мм.
Шиповые соединения. Шиповые соединения являются основным видом столярных вязок при изготовлении изделий из древесины. Кроме шиповых, применяют различные соединения стяжками, винтами и др., конструкция которых описана в соответствующих разделах книги. Основными элементами шиповых соединений, или вязок (рис. 5), являются шипы 3, 4, проушина 5, гнезда 6, 7, шпунт 1 и гребень 2.
В зависимости от формы шипы бывают плоские, трапециевидные и круглые, в зависимости от конструкции - цельные, выполненные заодно с деталью, и вставные, изготовляемые отдельно. Вставные круглые шипы называются шкантами, вставные плоские шипы,
проходящие по всей длине соединяемых деталей, - рейками или шпонками. Применение вставных шипов позволяет экономить 6-10% древесины соединяемых деталей.
Плоские и трапециевидные шипы имеют боковые грани, называемые щечками; срезанные торцовые части бруска, образующие шипы, называются заплечиками, торцовая часть самого шипа называется торцом. Длина шипа - это расстояние от заплечиков до его торца; толщина шипа — размер между заплечиками или щечками; ширина шипа - поперечный размер щечки. Боковые стенки проушины также называются щечками.
Шпунтом принято называть небольшое углубление, чаще всего прямоугольной формы, выбранное в детали. Прямоугольный выступ другой детали, входящей в шпунт, называется гребнем.
Угловые соединения. Эти соединения могут быть концевыми, серединными и ящичными. В таблице 1 приведены угловые соединения, применяемые в изделиях из древесины.
При концевой и серединной вязках детали в зависимости от толщины и назначения могут соединяться одинарным или двойным (№ 1-5) сквозным или несквозным шипом. Увеличение числа шипов увеличивает площадь склеивания, отчего прочность соединения повышается.
Угловые соединения с потомком и полупотемком (№ 6-9) применяют в случаях, когда необходимо предохранить соединения от выворачивания брусков при сборке. Соединения с несквозным шипом применяют в конструкциях, где нельзя допустить открытого торца шипа.
Угловые соединения на ус (№ 10-11) позволяют скрыть торцы деталей, однако по сравнению с предыдущими соединениями имеют меньшую прочность и более сложны в изготовлении. Для увеличения прочности могут применяться соединения двойным вставным шипом.
стр. 1 2
| | назад | вперед | главная | |
