Nośność kątowych połączeń drewnopochodnych kompozytów z okuciowymi łącznikami

Transkrypt

1 Nośność kątoyh połąń drnopohodnyh kompoytó okuioymi łąnikami aij Sydor Akadmia Rolnia im. A. Ciskoskio Ponaniu Wydiał Thnoloii Drna KOiPK Zakład Podsta Konstrukji asyn -mail: odan ranoski Polithnika Ponańska Wydiał asyn Roboyh i Transportu ISSiT Zakład tod Projktoania asyn -mail: bodan.branoski@put.ponan.pl Słoa kluo: połąnia kąto mbli ytrymałość połąń płyty drnopohodn Strsni: W pray ropatruj się mhanikę prnosnia obiążnia nąo kątoyh połąniah drnopohodnyh kompoytó a pomoą okuioyh łąnikó uboyh. Łąon są drnopohodn kompoyty (płyty ióro i pilśnio D). Podano modl analityny rokładu naiskó na poirhniah oddiałyania trójarstoyh kompoytó ulędniająy minność ęstośi poroatj struktury płyty. Na tj podstai okrślono siły yryają łąniki ubo. Następni analii strukturalnj S okrślono konntraj obiążnia mijsu łąnika. Zbadano dośiadalni mtodą fotoramtryną no postai mhanimó nisnia połąnia. Wyniki badań mają nani ytrymałośioo stynośioym kstałtoaniu mbli robiralnyh. Ważnijs onania - umony nętrny kąt obrotu płyt - spółynnik alżny od opoatośi - odsunięi osi łąa od osi obojętnj płyty r - odlłość odka iężkośi naiskó od osi obojętnj ma - najięks linio odkstałni płyty Wproadni amontoaniu połąniu umison nątr łąonyh płyt. Prykładm to typu podjśia moż być ida innoayjno aiskano lktromantyni uboo łąa Invis (rys. ). Napęd lktromantyny łąnikó Invis umożliia abudoani systkih jo lmntó nątr łąonyh płyt sposób niidony nątr. tulja mufa intująa Zasada optymalno połąnia o tj samj nośnośi o łąon lmnty ni moż być ykorystana robiralnyh połąniah mbloyh. Z uai na mnijsą ytrymałość połąń płyt drnopohodnyh mbli sauj się ż ponad 8% ih uskodń jst iąan utratą nośnośi pr połąnia. bl skrynio do samodilno montażu pr klinta końoo ykonyan są obni łóni płyt ióroyh i pilśnioyh połąonyh pry pomoy łąnikó okuioyh. Połąnia to typu uai na sój półstyny haraktr ykaują sólni obniżoną nośność stosunku do innyh rodajó połąń. Prioryttm podas konstruoania połąń mbloyh jst apnini dużj sttyki tn l osiąa się stosują łąa niidon po ) sprężyna stożkoa obudoa mansu półspręłm uba półspręłm trpiń mans Rys. Złą ubo typu Invis [4] fotorafia prkrój ) prkrój połąnia ( płasyźni łą

2 Prdmiotm pray jst dystrybuja sił nątr półstyno połąnia łąnikoo obiążono nętrnym użytkoym momntm nąym. odloano analityni półstyn połąnia płyt drnopohodnyh ykonan pry użyiu dóh łąnikó rostaionyh odlłośi A (rys. ). A Rys. Wymiary próbk i kirunk obiążnia modl połąnia doma łąami stan obiążń L mm A 5mm (rosta łąy) mm 8 mm odl połąnia obiążono momntm nąym Ropatruj się połąni kąto dóh trójarstoyh poroatyh płyt o yraźni ięksj ęstośi obu arstah nętrnyh porónaniu ęstośią arsty nętrnj. Płyty są napięt stępni małą siłą a pomoą łąnika uboo a następni obiążon roboym momntm nąym. To typu trójarsto płyty drnopohodn (np. ióro płaskoprasoan) ykaują ortotropię łaśiośi sprężystyh ( >> ). Grani arst płyi anaono linią prryaną na rys.. ½ r p L ma L ma - - y oś obojętna rys. prdstaia półstyn połąni po odraniu nętrnj kraędi płyty. Spyfiny rokład naiskó ynika ięksj stynośi p arst nętrnyh niż nętrnj >> odkstałń lokalnyh irhołkó mikronirónośi arsty irhnij (aęsni styku). W ropatryanym prypadku kąt uięia połąnia jst niilki ( ) stąd można pryjąć ałożnia uprasają t sin ora t. Naiski poirhnio funkji odlłośi od lia płyty shmai obiążnia rys. yrażą się alżnośią: p ( ) ( ) ma W iąku tym siła normalna ynisi: d ( ) ma p d d natomiast momnt siły: d d i () () () ( ma ) d Odlłość odka iężkośi rokładu naiskó r (rys. ) od osi obojętnj płyty yraża alżność: r. (4) Aby ynayć jo artość nalży roiąać rónania () ora (). Założnia uprasają:. Ni ulędnia się płyu opoatośi na rokład naiskó (spółynnik dla rónań () i ().. Stosunk modułu sprężystośi arst nętrnj płyty i arsty nętrnj jst taki sam jak stosunk ęstośi tyh arst [rónani (8)].. Dformaja płyty jst proporjonalna do kąta jj uięia (rónani (5) Z pryjętyh ałożń ynika ż ropatruj się sytuaję obiążono połąnia dla kątó obrotu >7mrad (po nioi mikronirónośi poirhni ynikająyh opoatośi). Pomijają pły opoatośi na rokład naiskó ni popłnia się byt dużo błędu. Rys. Rokład naiskó ora odkstałni płyty połąnia na skutk diałania momntu nąo

3 Wproadają onani: (5) otrymuj się:. (6) Onania onaają odpoidnio rubośi: ałj płyty arsty nętrnj płyty arsty nętrnj płyty. Ulędniają alżność (5) moduł sprężystośi dłużnj dla płyty można apisać następująy sposób: (7) Zakładają [. 5] ż: (8) ( - spółynnik ynaany dośiadalni) można pry najomośi rokładó ęstośi na prkroju płyty ynayć ora jako funkj i o apisano poniżj: (9). () Wproadają onani: () można apisać: (). () Z rysunku rys. można auażyć: t ma (4) Dla niilkih kątó można apisać: ma (5) Siła normalna ( () ) Zalżność ( na siłę normalną () można apisać następująy sposób : d d ma ma (6) Ulędniają ałożnia uprasają (5) (8) (5) ora pryjęt onania () () i (5) można roiąać poyżs rónani (6). (7) yli: (8) omnt siły (()) Rónani ( na momnt siły funkji spółrędnj (rys. ) można apisać następująy sposób: d d ma ma (9) Ulędniają ałożnia uprasają [(5) (8) (5)] ora pryjęt onania [() () i (5)] można apisać poyżs rónani postai: () Ramię siły yraża się alżnośią: r () o można apisać formi: r () di:

4 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Zastosoani modlu - oblinia naprężń i odkstałń Korystają yproadonyh alżnośi prproadono oblinia mian położnia odka iężkośi naiskó r (por. rys. ) dla połąnia łąam Invis. Dan i otryman yniki amisono tab.. () r [mm] / / 47 / [mm] Tab. Dan do oblinia ora artość raminia r Dan Płyta Płyta ióro pilśn a ioa (trój (D arst ) o Grubość płyty () 8 8 Współynnik rubośi arsty nętrnj ( ) Grubość arsty nętrnj ( ) [mm] Gęstość arsty nętrnj ( ) [mm] Gęstość arsty nętrnj ( ) [mm] Stosunk ęstośi (/) 47 Prsunięi łąa lędm osi obojętnj () [mm] Obliona artość r r [mm] Podas formoania trójarstoj płyty drnopohodnj można kstałtoać jj ęstość ora rubośi posólnyh arst. Korystają rónania ) można ykrślić funkj pomiędy ymiarami r a alżnośi od mian artośi spółynnika rubośi arst ( ) 4 ora różni ih ęstośi (rys. 4.) Jak na rys.. Odlłośią odka iężkośi naiskó od osi obojętnj płyty (rys. ). Odlłośią osi łąa od osi obojętnj płyty (rys. ). 4 Wartość onaa ż rubość arsty nętrnj ( ) stanoi % rubośi ałkoitj płyty r [mm] / / 47 / [mm] Rys. 4 Położni odka iężkośi naiskó alżnośi od rubośi arst płyi trójarstoj ( ; ) Głóną pryyną nisń połąń jst yrani lmntu apoo łąa płyty [] atm jżli połąni ostani aprojktoan taki sposób aby artość siły yryająj łąnik płyty dla okrślonj artośi momntu nąo obiążająo połąni będi możlii mała. ięksy się nośność połąnia. Rónani () można apisać: r (4) o onaa ż pry niminionj artośi momntu inająo pohodąo od sił użytkoyh ięksni artośi raminia siły (r) spooduj mnijsni artośi siły. Jak pokaują ykrsy na rys. 4 artość tj siły jst prost proporjonalna do prsunięia osi łąa lędm płasyny symtrii płyty (ymiar ). Z ykrsó ynika ż artość siły yryająj łąnik (pry niminionj artośi momntu nąo obiążająo połąni) mnijsa się ra rostm:

5 stosunku ęstośi arst płyty ma spółynnika rubośi arsty nętrnj płyty 5 ma. Analia numryna rokładu naiskó pomiędy sąsiadująymi łąnikami Dostępn litratur analiy S półstynyh połąń płyt drnopohodnyh skaują na niilki udiał drnopohodnyh kompoytó prnosniu obiążnia użytkoo [ 4]. W pray [] prproadono analiy numryn dla modlu połąnia prdstaiono na rys. a obiążono ystym momntm nąym (rys. 5) σ [pa] srokość płyty [ mm] -5 Rys. 7 Rokład naprężń normalnyh do poirhni styku na kraędi płyty poiomj [na podst. ] Uyskany rokład naprężń ykaują naną nirónomirność. W połoi odlłośi międy łąami artośi naprężń ynosą jdyni 5% artośi maksymalnyh. Zięksni udiału spółpraująyh połąniu płyt prnosniu obiążnia ymaa łożonyh anali optymaliayjnyh dotyąyh rostau łąnikó. hanimy nisń Typoym mhanimm nisnia połąń ykonanyh płyt pilśnioyh jst roarstini płyty i yrani łąnika b yłamania kraędi płyty (rys. 8) Rys. 5 odl S połoy próbki połąnia narożnikoo [] W yniku analiy numrynj S okrślono rokłady naprężń międy sąsiadująymi łąnikami. Rys. 6 Rokład naprężń kirunku normalnym do płasyny styku płyt (dla połoy połąni [] Sólni intrsują są rokłady naprężń kirunku normalnym do płasyny styku obu płyt (rys. 7). Rys. 8 hanimy nisnia połąń płyt D roirani irani połąnia Pod płym obiążnia prkraająo nośność raniną połąnia ykonan płyt ióroyh ulają nisniu na skutk ykrusnia kraędi [4]. 5 Cyli rubość arsty nętrnj płyty rasta.

6 Rys. 9 hanimy nisnia połąń płyt ióroyh roirani irani połąnia liżsą idntyfikaję mhanimó nisń połąń umożliiają badania fotoramtryn prosu yryania łąnika płyty pilśnioj [4]. W lu umożliinia filmoania prosu nisnia ykonano spjaln próbki któryh połoa trpinia ostała osadona półotor (rys. ). Rys. Próbka do badań fotoramtrynyh Podas yryania trpinia aobsroano pros roarstiania płyty. Widony obsar odkstałania posólnyh arst pryjął kstałt bliżony do trójkąta. pomoy łąy uboyh następuj na skutk yrania intoano następni następuj roarstini prypadku płyt pilśnioyh lub ykrusni kraędi (płyty pilśnio). Wskauj to ż sposobm ięksnia nośnośi półstynyh połąń łąnikoyh płyty drnopohodnyh poa ięksanim ilośi łąnikó jst ięksani odpornośi łąnika na yrani (np. popr lokaln ięksni płyt na roarstiani i ykrusani) lub taki kstałtoani łaśiośi ytrymałosioyh płyty któr mnijsa artość siły yryająj łąnik ( ięksani rubośi i ytrymałośi arst nętrnyh płyt). Litratura [] ranoski. Pohl P. i in.(4): odloani półstynyh ęłó konstrukyjnyh Wyd. Akadmii Rolnij im. A. Ciskoskio Ponaniu. [] ostoski R. Sydor. (5): Intrfrnja naprężń strfi kontaktu płyt drnopohodnyh półstyno połąnia mbloo. XXII Sympojon PK Jurata 5 druku. [] ostoski R. Sydor. (5): Contat - analysis of a furnitur ornr joint for various stats of load. 46. inárodní Konfrn Katdr Částí a hanimů Strojů Libr Chy 5 druku [4] Sydor. (5): Właśiośi konstrukyjn półstynyh kątoyh połąń płyt drnopohodnyh łąami. Ropraa doktorska pod kirunkim. ranoskio WRiT Polithnika Ponańska. [5] Wilyński A. Koisski. (999): Aniotropia łaśiośi sprężystyh płyty ióroj. XIII Ssja Naukoa adania dla mblarsta s.-5 Ponań. ndin strnth of ood rlayd omposits anular joints ith onntions Kyords: furnitur anular joints strnth of joints ood rlayd boards Rys. Pros nisnia połąnia trpinia Invis płytą drnopohodną (trpiń kręony lio płyty) Podsumoani Wyniki prproadonyh anali ora dośiadń potirdają dydują nani ytrymałośi płyt drnopohodnyh na nośność i styność ykonanyh a ih pomoą połąń. Inijaja nisnia połąnia ykonano pry Abstrat: hanis of arryin bndin momnt by anular ouplin onntion of ood rlayd omposits is prsntd in th papr. An analyti modl of distribution ontat prssur on intration surfas of thr layr porous boards as proposd. Th modl allod to dtrmin holdin fors of mtal sr insrts. Conntrations of strsss in insrts rions by numrial analysis () r idntifid. An primntal fotoramtri mthod as usd to dislos a spifi haratr of onntion dstrution. Th rsults of rsarh ar important in strnth riid dsin of furnitur for assmbly.