книги из ГПНТБ / Ростовцев Г.Г. Выбор конструкционных материалов

где Удк — насыпной объем крупного, а УНм —• мелкого заполнителя на 1 ж3 смеси, а мелкий заполнитель дол­ жен заполнять пустоты между зернами крупного с неко­ торой раздвижкой а, то

Дозирование заполнителя по насыпному объему в мерной посуде хотя и менее точно, чем весовое, но зна­ чительно удобнее и применимо для заполнителей разного и изменяющегося объемного веса. Точность дозирования повышается при уплотнении заполнителя встряхиванием.

Расход компонентов на 1 ж3 бетона на портландце­ менте приведен в табл. 18.

Бетон на портландцементе стоек на воздухе и в чи­ стой воде, но разрушается кислотами, минерализован­ ной и морской водой. Для придания ему стойкости при­ меняют сульфатостойкий пуццолановый цемент или быстротвердеющий, но дорогостоящий глиноземистый це­ мент. Для кислотоупорных бетонов применяют кислото­ упорный цемент и кислотостойкие заполнители: кварцит, андезит, бештаунит, гранит и др. Жаростойкие бетоны

104

105

с огнеупорными заполнителями, чаще — шамотовым щебнем и песком, готовят на глиноземистом цементе, жидком стекле с порошками огнеупоров или на порт­ ландцементе с тонкомолотым кремнеземом.

В строительных растворах насыпной объем песка при­ нимают равным нужному объему раствора, а цемент или другое вяжущее берут из расчета '/з, lU, Чъ или 7в веса песка. Чем меньше вяжущего, тем меньше прочность и плотность раствора, но зато меньше усадка при затвер­ девании, которая приводит к отрыву раствора от осно­ вания.

7. Выбор органического материала

Древесина используется в строительстве, судострое­ нии, сельскохозяйственном машиностроении, мебельном производстве и в других отраслях хозяйства и характе­ ризуется высокой прочностью на растяжение, сжатие и поперечный изгиб, однако легко раскалывается вдоль волокон, изменяет размеры при изменении влажности и может загнивать при влажности от 20 до 80%.

Прямые деревянные детали длиной до 6, шириной до 0,3 и толщиной до 0,2 м обычно изготовляют из мягких хвойных пород: сосны, ели, пихты. Древесина хвойных пород позволяет получать ровные длинные сортименты, не раскалываемые гвоздями и более стойкие против за­ гнивания, чем сортименты лиственных мягких пород: осины, тополя, ивы, ольхи. Для твердых деталей, рабо­ тающих в условиях трения, применяют граб, дуб, ясень, клен, лиственницу и др. Твердая древесина обрабаты­ вается труднее, и во избежание ее раскалывания гвозди и шурупы нужно ставить в заранее просверленные от­ верстия меньшего диаметра. Для гнутых деталей упот­ ребляют древесину ясеня, дуба, бука, березы.

106

Детали сложной формы (литейные модели и т. п.) вырезают из липы, ольхи, березы и других пород с повы­ шенным сопротивлением раскалыванию. Меньше дру­ гих меняет свои размеры при изменении влажности дре­ весина ели, липы, ольхи, бука.

С условиями роста дерева связаны форма ствола, на­ личие пороков структуры древесины, а с условиями хра­ нения— возникновение трещин, ненормальная окраска и гнили.

При влажности до 30% влага поглощается плотным веществом древесины, свыше 30%' — влага заполняет поры и капилляры. Поэтому при влажности до 30% ее изменение влияет на свойства и размеры древесины, при большей влажности изменяется только ее вес. Изменение размеров при перемене влажности сильнее всего прояв­ ляется в тангентальном направлении, по окружности го­ довых колец, меньше — в радиальном направлении, по ра­ диусу годовых колец, и совсем незначительно — в продоль­ ном направлении. Сравнительные характеристики древеси­ ны определяются при 15%-ной влажности, которая счи­ тается стандартной. Увеличение влажности на 1 % умень­ шает прочность на сжатие вдоль волокон на 4—5%, по­ перек— на 3,5%, на изгиб — на 4%: и на скалывание вдоль волокон — на 3% по сравнению с прочностью при стандартной влажности.

Кроме влажности сильнее других факторов на меха­ нические свойства древесины влияют направление на­ гружения и объемный вес. При 15%' влажности предел прочности на продольное сжатие (в кг/см2) равен (800± ±100)уо> на продольное растяжение— (2200± 400) у0

107

чем вдоль волокон; с возрастанием объемного веса дре­ весины это различие уменьшается.

Пропаренная древесина может подвергаться гнутью, и после охлаждения и высушивания сохраняет изогну­ тую форму. При обработке аммиаком в автоклаве древесина становится термогибкой, пластичной при температуре выше 120° и твердой в охлажденном состоянии.

Наряду с цельной древесиной (бревна, бруски, дос­

и др.), прессованные плиты — древесно-стружечные или древесно-волокнистые, прессованную или гнутую пласти­ фицированную древесину.

Древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты легче, но менее прочны, чем цельная непрессованная дре­

весина.

Клееные конструкции из проверенных и проду­ манно собранных элементов надежнее цельных и мо­ гут работать при повышенных допускаемых напряже­ ниях.

Пропитанная клеющими смоляными растворами и прессованная поперек волокон древесина и древесно­ слоистые пластики тверже, стабильнее и надежнее при­ родной древесины. В слоистом пластике типа «А» слои шпона уложены волокнами в одну сторону, типа «Б» — на пять—десять слоев одного направления один слой с поперечным расположением волокон, типа «В» — слои уложены волокнами крест-накрест и, наконец, в слои­ стом пластике типа «Г» каждый слой имеет направле­ ние волокон, повернутое на 15—20° по отношению к ни­ жележащим, что обеспечивает более высокую однород­ ность.

Пластифицированная древесина успешно заменяет

112

цветные сплавы в подшипниках, зубчатых колесах и дру­ гих деталях машин. Основные данные древесных мате­ риалов приведены в табл. 19.

В прессованной древесине усушка в 2—3 раза выше, чем до прессования; при свободном набухании в воде восстанавливаются ее первоначальные размеры.

Пластические массы делятся на две большие группы: размягчающиеся при нагревании т е р м о п л а с т ы и хи­ мически затвердевающие р е а к т о п л а с т ы .

Термопласты (табл. 20) формуются в горячем состоя­ нии, а используются в охлажденном твердом состоянии и состоят из чистых термопластичных полимеров или со­ полимеров с добавками пластификаторов, противостарителей, красителей и наполнителей.

Почти все термопласты — ударопрочные, но мягкие материалы, твердость которых быстро падает при нагре­ вании. При сравнительно невысоких температурах (100—170°) они становятся мягкими высокоэластичными или вязкотекучими. Кристаллические термопласты проч­ нее и устойчивее при нагреве, чем аморфные того же со­ става. Для твердых термопластов коэффициент линей­ ного расширения составляет (6—12) • 10-5 1/°С, а для мягких — (20—50) • 10~5 1/°С. Коэффициент теплопровод­ ности плотных термопластов примерно равен 0,2— 0,25 ккал/м • час°С.

Термопласты лучше других пластмасс формуются, склеиваются, свариваются, обрабатываются резанием, могут формоваться повторно, и применение их предпоч­ тительнее для деталей опытных конструкций.

Прочные термопласты — полиформальдегид, поли­ карбонат, полиамиды и др. применяют для подшипников, шестерен, муфт и других небольших нагруженных дета­ лей машин и приборов. Органическое стекло, полистирол, сополимеры МС, МСН, СН применяют для колпачков

114