Соединения деталей в изделиях

Изделия из древесины имеют различные конструктивные формы и образуются соединением между собой отдельных де­талей и сборочных единиц. В зависимости от исходной формы детали соединения различают по основным исходным конструк­тивным элементам брусков и щитов. До изобретения гвоздей, клея и других средств современных соединений детали из дре­весины соединялись между собой таким образом, что часть од­ной детали плотно входила в углубление другой, образуя за­мок— столярную вязку. Такие соединения широко использовали в деревянном домостроении. Преображенский собор в Кижах сооружен в 1714 г. без применения металлических и клеевых средств соединения деталей. Все детали собора связаны между собой столярными вязками таким образом, что снеговые и вет­ровые нагрузки, колебания температуры и влажности до сих пор не нарушили целостность сложной конструкции.

С развитием техники и технологии соединения деталей со­вершенствуются. В настоящее время в производстве изделий используется большое разнообразие сравнительно новых соеди-

 

 

 

 

 

 

Рис. 23. Основные характеристики шиповых соединений:

/ — конструкция шипа; а —цельный; б —вставной; 2 — количество шипов; в — одинар­ный; г —двойной; 3 —направление оси шипа; д — прямой; е — косой; 4 — форма шипа; ж — плоский; з —ласточкин хвост; и — круглый; 5 —концевое угловое соединение; к — открытым шипом; л —закрытым; «— срединное соединение; л —сквозным,; к — несквоз­ным шипом

 

нений. На рис. 21 приведена классификация соединений, при­меняемых в производстве изделий. Наиболее широко соедине­ния применяют в мебельном производстве. Другие производства используют ограниченное число разновидностей этих соедине­ний. Типы и размеры соединений стандартизованы. Характери­стика элементов шиповых соединений приведена на рис. 22.

Шиповые соединения брусков различают по основным при­знакам, которые приведены в схеме рис. 23. Для однозначной характеристики шипового соединения необходимо указать все

 

 

эти шесть основных признаков. Для осуществления соединений с помощью шипов требуются сложные специализированные станки, формирующие шип и отверстие. Операции по формиро­ванию шипов трудоемки и требуют квалифицированных рабо­чих, способных обеспечить необходимую точность изготовления шипов и гнезд. Кроме того, при изготовлении соединений на цельных шипах теряется до 10 % древесины. Поэтому широко используются соединения на круглых вставных шипах. Круг­лые вставные шипы изготавливают из отходов древесины ос­новного производства или из пластмассы. Все неразъемные ши­повые соединения выполняют с помощью клея.

Прочность шиповых соединений является основным факто­ром, определяющим их качество. Она зависит от размеров ши­пов и соотношения их с размерами гнезда, прочности склеи­вания, условий работы шипового соединения. Соединения брус­ков на круглых вставных шипах слабее, чем достижимая проч­ность на цельных плоских шипах, но достаточны для нагрузок, которые испытывают мебельные изделия. В современном про­изводстве изделий соединения с помощью шипов заменяют склеиванием, которое обеспечивает достаточную прочность и способствуют получению более формоустойчивых конструкций.

Процесс склеивания может быть механизирован. На рис. 24 показаны шиповые соединения щитов. Наличие большого раз­нообразия клеевых веществ дает возможность использовать процесс склеивания в любых условиях.

Открытия и возможности практического использования но-вы'х методов интенсификации процессов склеивания путем мо­дификации клея, токами высокой частоты, ультразвуком и другими методами позволяют создавать поточные линии склеи­вания заготовок и деталей. Применяя склеивание, можно ис­пользовать древесину для изготовления сложных изделий лю­бых размеров. Применение клееных деревянных конструкций является реальной основой для организации безотходного про­изводства «в деревообработке. Оно дает возможность эффек­тивно использовать ценные и дефицитные породы древесины для облицовывания поверхностей деталей из малоценных пород.

Для автоматизации процесса склеивания в настоящее время разработаны клеевые пенопластовые пленки, позволяющие легко и прочно соединять детали при сборке в потоке. Напри­мер, имеются составы, которые впрыскивают в пазы и проемы соединяемых деталей, где они затвердевают, обеспечивая проч­ное угловое соединение щитов, формирующих корпус изделия (метод Фольдинг). На рис. 25 показаны виды клеевых соедине­ний, широко применяемых в производстве изделий. Прочность клеевых соединений должна отвечать установленным нормам соответствующих ГОСТов в зависимости от требований, предъ­являемых к изделиям из склеиваемых материалов. Качество

 

 

 

 

 

Рис. 24. Шиповые угловые соединения щитов:

а — из цельной древесины; б — соединения щитов из древесностружечных п. / — вставной шип; 2 — раскладка из массивной древесины; 3 — укрепляющие клейки

 

 

 

 

Рис. 25. Виды клеевых соединений:

/ — пластевое; 2—кромочное; 3 — при облицовывании; 4 — торцовое; 5 —с гнутьем; 6 — угловое на шипах;

 

 

склеивания предопределяет прочность и надежность готового изделия.

Соединения на гвоздях широко применяют при изготовле­нии тары, строительных конструкций в производстве домов. В производстве мебели, музыкальных инструментов и строи­тельных деталей гвозди используют редко, только как вспомо­гательное соединение при склеивании.

Гвозди изготовляют различных размеров по длине, толщине и форме сечений в соответствии с ГОСТами. Соединение на гвоздях способно сопротивляться нагрузкам, действующим

 

 

 

в направлении выдергивания гвоздя и сдвигающихся под углом к оси гвоздя.

Прочность соединений на гвоздях зависит от размеров гво­здя, его длины, диаметра и плотности древесины. Изменение формы сечения гвоздей (прямоугольные, с винтовой резьбой, с кольцевой резьбой, с насечкой и т. п.) повышает их способ­ность сопротивляться выдергиванию, которая зависит также от состояния острия. Размеры гвоздя и соединяемые им детали должны быть гюдобраны так, чтобы -при забивке гвоздя не произошло раскалывания древесины. Более плотные породы древесины (особенно лиственница) больше расположены к рас-. калыванию. Для снижения вероятности раскалывания перед 'забивкой гвозди затупляют. Усилие выдергивания гвоздя можно определить по формуле

Р = 4850ιdγ^2,5, Н, (3)

где ι — длина гвоздя, см; d — диаметр гвоздя, см; γ — плот­ность древесины, г/см³.

Влажность древесины также влияет на прочность гвоздевого соединения. Большое влияние на сопротивление гвоздя выдер­гиванию оказывает направление его оси относительно волокон древесины. Минимальную прочность (примерно 50 %) на вы­дергивание имеет гвоздь, забитый в торец влажной древесины. Для продления сроков службы гвоздевых соединений гвозди покрывают нейлоном, цинком или цементируют. Кроме разме­ров и формы, гвозди различают по материалу: стальные, мед­ные, алюминиевые, закаленные и т. д. По форме шляпки гвозди бывают с плоской, овальной и потайной шляпкой и др.

При изготовлении тары длину гвоздя при сквозной забивке выбирают, исходя из толщины соединяемых дощечек. Длина гвоздя должна быть более суммы толщин соединяемых дета­лей тары на 10 — 15 мм для загиба, который повышает сопро­тивление выдергиванию гвоздя на 60—70 %. Диаметр гвоздя не должен превышать 0,25 толщины прибиваемой детали. Длина гвоздя при глубокой забивке должна быть не менее трех толщин прибиваемой детали. Длина части гвоздя в удерживаю­щей его детали должна быть не менее 10 диаметров. Гвозди больших диаметров (свыше 6 мм) забивают сквозь просверлен­ное отверстие диаметром 0,9 диаметра гвоздя. На пробиваемой детали гвозди должны располагаться не ближе 15 диаметров от торца и от кромки с забивкой их под небольшим углом друг к другу и размещением в шахматном порядке с шагом не менее 5 диаметров по длине прибиваемой детали или косыми рядами.

Плохо забиваются гвозди в слоистые и клееные материалы. Прочность соединений на гвоздях клееных материалов при­мерно на 50 % ниже, чем у цельной древесины. Это объясня­ется тем, что клееные материалы менее эластичны. Коэффи-

 

 

циент трения и напряжения зажатия гвоздя у этих материалов ниже, чем у цельной древесины. Для повышения прочности гвозди перед забивкой иногда смазывают синтетическим клеем с последующим прогревом их. Это увеличивает сопротивление' гвоздя выдергиванию в 10 раз.

Соединения на скобах применяют аналогично гвоздевым. Прикрепление тонких листовых материалов, тканей с помощью скоб более технологично, чем гвоздями. Соединение скобами легко автоматизируется с применением специальных скобосши-вательных автоматов, предназначенных для производства тары. Легкие ручные пневматические скобозабивные устройства ши­роко используют при сборке мебели.

В производстве строительных конструкций для соединения деталей используют зубчатые пластины размером до 120Х Х240 мм, толщиной 1,2—1,5 мм. Пластины изготавливают из листовой стали штампованием зубьев высотой 15—20 мм в одну или обе стороны. Пластины с двусторонним отгибом зубьев ис­пользуют для увеличения жесткости соединения деталей. Они располагаются между соединяемыми деталями. Пластины с од­носторонним отгибом устанавливают снаружи с двух или с од­ной стороны. Применение зубчатых пластин для соединения де­талей в строительных фермах небольших размеров упрощает технологию, способствует механизации процесса сборки строи­тельных конструкций.

Разъемные соединения широко используют в производстве мебели, жесткие — применяют при формировании корпусов сборно-разборных соединений. Подвижные соединения исполь­зуют для крепления деталей и сборочных единиц изделия, кото­рые в соответствии с назначением изделия в процессе эксплуа­тации меняют свое положение: двери, оконные створки, ящики, раздвижные стекла и т. п. Жесткие соединения на шурупах и винтах применяют в редко разбираемых узлах изделия, кото­рые подвергаются воздействию атмосферных условий и значи­тельным нагрузкам. На рис. 26 показано крепление зеркал в изделиях мебели. При завинчивании шурупа в древесину об­разуется резьбовое соединение, обладающее высокой прочно­стью и позволяющее создать значительные внутренние напря­жения в местах сопряжения деталей, благодаря которым соеди­нение приобретает высокую жесткость и плотность. Шурупы широко применяют для крепления комплектующих изделий. Если соединение на шурупах многократно разбирать и соби­рать, прочность его каждый раз снижается на 10 %. Соедине­ние на винтах и болтах с гайками используют для формирова­ния разборных изделий из сборочных единиц (крепление но­жек, локотников и спинок мягкой мебели).

В изделиях, которые испытывают неблагоприятные динами­ческие и атмосферные воздействия, все клеевые соединения до-

 

 

 

 

Рис. 26. Крепление зеркал: — зеркало;

2 — эластичная прокладка; 3 — раскладка

 

полнительно усиливают шурупами или винтами. Такие допо. нительные меры необходимы в судостроении, вагоно- и авт< строении. При соединении деталей шурупами диаметром бол< 3 мм необходимо сверлить отверстия в присоединяемой детал диаметром, соответствующим диаметру шурупа в ненарезаннс части, а в детал'и, в которую ввинчивается шуруп, диаметре тела шурупа в нарезанной части. Длина нарезанной части пл рупа обычно должна быть не более 5 диаметров, чтобы не прс изошел разрыв шурупа при его завинчивании.

Соединения на шурупах работают на срез и на отрыв лучш (раза в 2 и более) гвоздевых, так как, кроме трения, они удер живаются еще сопротивлением волокон древесины участкам между выступающими витками резьбы шурупа.

Усилие выдергивания шурупа из боковой поверхности др(весины можно приближенно определить по формуле

Р = 7200γ ²dι

где Р — усилие, Н; у — плотность древесины, г/см³; d— диа метр шурупа, см; ι — длина шурупа, см.

Размеры всех крепежных изделий нормированы соответ ствующими ГОСТами. Соединения с помощью шурупов и вин тов являются трудоемкими. Применяемые шуруповерты несо вершенны. Имеются предложения заменить шурупы более тех нелогичными способами крепления с помощью металлически; заклепок, термопластичных стержней и мастик или самозакли нивающихся устройств, которые впрессовываются в отверстия I автоматически расклиниваются в древесине. Такой принцип ис пользуют при установке б'есшурупной фурнитуры.

 

 

 

 

В сборно-разборных изделиях широко используют различ-ные стяжки. В зависимости от принципа действия стяжки раз­личают винтовые, эксцентриковые, клиновые, крючковые и ры­чажные. Имеется большое разнообразие конструктивных реше­ний и оформления стяжек. Некоторые виды стяжек показаны на рис. 27. Основные требования к стяжкам заключаются в обеспечении требуемой прочности и плотности сопряжения при минимальных затратах труда, времени и усилий на их ус­тановку. В зависимости от конструкции и размеров стяжки спо­собны обеспечить усилие сжатия соединяемых деталей в преде-л'ах 1000—5000 Н. Такого усилия достаточно для достижения необходимой плотности соединения в изделиях мебели на рас­стоянии до 300 мм по обе стороны от стяжки.

Жесткость соединения обеспечивается силами трения в пло­скости сопряжения деталей. Силы трения зависят от коэффи­циента трения и нормального давления, развиваемого стяжкой. При соединении плотных материалов с малым коэффициентом трения жесткость, получаемая на стяжках, иногда недоста­точна. В таких случаях, чтобы не увеличивать количества стя­жек, в дополнение к стяжке ставят два шканта или сопрягае­мые поверхности у деталей делают с совмещаемыми профи­лями, например в паз и гребень.

Подвижные соединения используют при установке дверок, раздвижных и выдвижных элементов. По принципу осуществле­ния подвижности эти соединения могут быть трех видов: обе­спечивающих свободу перемещения в одной.плоскости, вокруг оси или то и другое. В одной плоскости перемещение обеспе­чивается применением направляющих устройств в виде паза или рейки, по которым перемещается подвижная деталь, имею­щая также паз или гребень. Перемещение вокруг оси обеспе­чивается использованием принципа шарнирного крепления, ко­торому придают различные конструктивные формы под общим названием петли. На рис. 28 показаны варианты навески две­рей на петлях. В производстве изделий из древесины петли раз­личают по конструкции на карточные, пятниковые, стержневые, комбинированные и по количеству шарниров — одношарнирные, двух-, трех- и четырехшарнирные. Формы, размеры петель и их конструкция нормируются отраслевой нормативной документа­цией и ГОСТами. Варианты осуществления подвижных соеди­нений, допускающих перемещение сборочных единиц изделия в горизонтальной и вертикальной плоскостях, показаны на рис. 29. Отдельные детали таких соединений (направляющие, ролики и др.) изготавливают из пластических масс литьем, экструзией или штампованием. Применение пластмасс обеспе­чивает высокую технологичность таких соединений. Подвижные соединения, обеспечивающие поворот и перемещение детали в плоскости, осуществляются применением шарниров и направ­ит

 

 

 

Рис. 28. Подвижные соединения на шарнирах

 

 

 

 

Рис. 29. Подвижные соединения деталей в изделиях:

а — щитов в вертикальной плоскости; б — щитов в горизонтальной плоскости;

в — ящиков в горизонтальной плоскости

ляющих, в которых шарниры могут перемещаться в определен­ном направлении. Такие соединения используют при установке встроенного оборудования, которое убирается в емкость после пользования (хлеборезки, складные двери и т. п.).

 

 

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: