Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Технология и оборудование производства древесных плит и пластиков. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 94 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

постоянная материала (модуль Юнга I рода) совместно с коэффициентом поперечной деформации  (коэффициент Пуассона)

и модулем сдвига определяют набор механических постоянных материала. Знание модуля упругости необходимо для расчетов конструкций из плит. Например, относительно невысокая по сравнению с натуральной древесиной жесткость древесно-стружечных плит ограничивает возможность проектирования мебели при создании конструкций с большими пролетами. Повысить жесткость плит можно за счет армирования их поверхностей материалом с большей жесткостью (шпоном, пластиком и др.), ориентирования древесных частиц и т. д.

Модуль упругости древесных плит удобно определять при испытаниях на изгиб. Требования к физико-механическим свойствам плит приведены в табл. 3.1.

Прочность на изгиб и модуль упругости – важнейшие показатели механических свойств древесно-стружечных плит, так как они в первую очередь определяют область и характер применения плит. Предел прочности при статическом изгибе характеризуется средним значением разрушающего напряжения и измеряется в МПа. Предел прочности плит при статическом изгибе и модуль упругости зависят от плотности плиты, количества и вида добавляемого связующего, типа древесных частиц, породы древесины, способа прессования и др. В зависимости от этих факторов предел прочности древесно-стружечных плит при статическом изгибе колеблется от 2 до 50 МПа. Облицовка шпоном не только улучшает внешний вид плит, но и увеличивает прочность на изгиб. Прочность плит экструзионного прессования значительно повышается при облицовке. Если прочность на изгиб вдоль необлицованной плиты составляет 0,6 – 0,9 МПа, то после облицовки шпоном толщиной 0,6 мм прочность на изгиб повышается до 21 МПа, а при облицовке шпоном толщиной 1,5 мм – до 32 МПа.

Жесткость плит, определяемая модулем упругости, является важным фактором. Это относится, например, к книжным и другим тяжело нагруженным полкам, для которых прогиб не должен превышать более 3 – 5 % от их длины. Модуль упругости в основном зависит от тех же факторов, что и прочность при статическом изгибе (рис. 3.2).

- 31 -

Основные физико-механические свойства ДСтП

Наименование

показателей

Древесно-стружечные плиты плоского прессования

при плотности, кг/м3

550–750

650–800

750–850

Много-

слойные

Трех-

слойные

Трех-

слойные

Одно-

слойные

Трех-

слойные

Предел прочности, МПа:

– при растяже-

нии перпендикулярно пласти плиты – при статическом изгибе

0,4 – 0,66

20 – 25,4

0,28 – 0,52

13 – 20

0,3– 0,8

15 – 27

0,45 – 0,69

13,5 – 18

0,392 – 0,9

24,5 – 32

Удельное сопротивление выдергиванию:

– гвоздей, МПа – шурупов, Н/м

1,8 – 3,5

49000

1,8 – 3,5

49000

1,8 – 4

49000

3,7 – 4,5

117700

3,7 – 4,5

117700

Предел прочности при растяжении перпендикулярно к пласти

плиты характеризует качество плит. Если прочность плит при растяжении перпендикулярно к пласти низкая, то при облицовке их шпоном, а также при ввинчивании в кромку шурупов, постановке шкантов плиты могут расслоиться. Предел прочности плит при растяжении перпендикулярно к пласти зависит в основном от плотности внутреннего слоя плиты, формы и размеров древесных частиц, содержания связующего, режима прессования. В случае плотности плит 400 – 1000 кг/м3 этот показатель находится в пределах

0,15 – 1,1 МПа, а для плит средней плотности 600 – 700 кг/м3 он равен 0,3 – 0,65 МПа.

Предел прочности при растяжении в плоскости плиты не

имеет большого значения, так как древесно-стружечные плиты редко эксплуатируются при растягивающих нагрузках. Для плит плотностью

350 – 800 кг/м3 предел прочности при растяжении составляет 2,0 – 30,0 МПа.

- 32 -

Таблица 3.1

Рис. 3.2. Зависимость механических показателей плит

(

пл



=700 кг/м3) от толщины стружки: 1 – предел прочности при

статическом изгибе; 2 – то же при растяжении перпендикулярно

Прочность древесно-стружечных плит на сжатие вдоль и

перпендикулярно к плоскости плиты характеризует устойчивость плит действию сжимающих нагрузок. При сжатии параллельно плоскости плиты прочность равна 3 – 20 МПа, а при сжатии перпендикулярно плоскости – 6 – 20 МПа при плотности плит 350 – 800 кг/м3.

Прочность древесно-стружечных плит на сжатие

перпендикулярно к пласти имеет большое значение при облицовке их бумагой, пропитанной синтетическими смолами. Для качественной облицовки древесно-стружечные плиты должны обладать высокой прочностью на сжатие перпендикулярно к пласти, с тем чтобы упрессовка плит не превышала 5 %. Это может быть достигнуто при изготовлении плит плотностью 660-750 кг/м3.

Прочность на срез и скалывание характеризует устойчивость

плит действию срезающих нагрузок. Предел прочности при срезе перпендикулярно к плоскости плиты (15 – 20 МПа) значительней, чем вдоль плоскости плиты (1 – 3 МПа). Древесно-стружечные плиты очень редко подвергаются срезающим нагрузкам.

- 33 -

Ударная вязкость – это способность плит сопротивляться

действию удара, она характеризует хрупкость материала. Этот показатель у древесно-стружечных плит (3,5 кДж/м2) значительно ниже, чем у цельной древесины (35 кДж/м2) или столярных плит. Следовательно, древесно-стружечные плиты – более хрупкий материал, чем древесина.

Твердость поверхности плиты характеризует ее способность

сопротивляться проникновению в нее другого тела и определяет износоустойчивость плиты. Твердость плит имеет большое практическое значение при их использовании для настила пола и при их облицовывании бумажно-смоляными пленками.

Сопротивление плит выдергиванию гвоздей и шурупов

характеризуется удельным сопротивлением выдергиванию. Под удельным сопротивлением выдергиванию шурупов понимается отношение усилия (в Н), которое требуется для выдергивания шурупа, к площади (в мм) ввинчивания нарезанной части шурупа в плиту. Сопротивление выдергиванию шурупов из кромок плит плоского прессования плотностью 400 – 1000 кг/м3 составляет 30 – 90 Н/мм2, а перпендикулярно плоскости плиты 45 – 120 Н/мм2.

Под удельным сопротивлением выдергиванию гвоздей понимается отношение усилия (в кгс), которое требуется для выдергивания гвоздя, к площади защемления гвоздя плитой (в см2). Сопротивление выдергиванию гвоздей из кромок плит плоского прессования плотностью 400 – 1000 кг/м3 составляет соответственно 1,2 – 3 МПа, перпендикулярно к плоскости плиты 2 – 5 МПа.

3.2. Методика определения модуля упругости

и предела прочности при изгибе древесно-стружечных плит

Для древесных плит модуль упругости удобно определять при испытаниях на изгиб. Из плиты определенной толщины отбирают два образца размером 250  50 мм. У образцов измеряют ширину с точностью до 0,1 мм (штангенциркулем) и толщину с точностью до 0,01 мм (микрометром).

Для определения диапазона нагрузок при определении модуля упругости один образец устанавливают в приспособление испытательной машины (рис. 3.3 и 3.4) и производят нагружение до разрушения образца. Результаты измерений заносят в таблицу следующей формы:

- 34 -

Рис. 3.3. Схема испытательной машины:

1 – станина; 2 – подвижная плита; 3 – неподвижная плита;

4 – манометр

Ширина

образца, мм

Толщина

образца, мм

Давление,

МПа

Нагрузка, Н



E

№

п/п

Величина

нагрузки, Н

Величина

прогиба, мм

Модуль

упругости, МПа

Предел прочности

при изгибе, МПа

1 … 5

Соотношение между единицами измерения в системе СИ:

1 кгс/см2 = 9,81 104 Па;

1 кгс/см2 = 9,81 Н/м2 = 9,81 Па. Определение модуля упругости имеет смысл в пределах пропорциональности, т.е. на прямолинейном участке графика зависимости, (), на котором справедлив закон Гука (

Гарантировать выполнение этого условия можно при нагрузках от 0 до 30 % от разрушающей. Исходя из изложенного модуль упругости при изгибе определяют в диапазоне нагрузок (0 – 0,3)F

разр

Найденный диапазон делят на пять частей, значения которых

записывают в таблицу следующей формы:

- 35 -

Второй образец помещают в приспособление испытательной

Sbh





23bh





Рис. 3.4. Схема испытания образцов древесно-стружечных плит

на статический изгиб

машины и производят его нагружение, снимая при этом значения прогиба на соответствующих ступенях нагрузки. Значения прогибов заносят в эту же таблицу.

Для определения модуля упругости по полученным данным

строится график зависимости прогиба образца от нагрузки (рис. 3.5).

Модуль упругости E вычисляют по формуле

(МПа), (3.7)

где l – расстояние между опорами приспособления испытательной машины, мм; b – ширина образца, мм; h – толщина образца, мм; F = F1 - F2 – приращение нагрузки на прямолинейном участке графика зависимости прогиба от нагрузки, Н; S = S1 - S2 – увеличение прогиба, соответствующее приращению нагрузкиF, мм. После определения модуля упругости рассчитывают предел прочности на изгиб по значениям разрушающей нагрузки. Предел прочности при изгибе:

, (3.8)

- 36 -

где Fр – разрушающая нагрузка, Н; l – расстояние между опорами

H 

Рис. 3.5. К расчету модуля упругости

приспособления испытательной машины, мм; b – ширина образца, мм; h – толщина образца, мм.

Как только все столбцы будут заполнены, следует получить

зависимость величины прогиба от приложенной нагрузки.

3.3. Методика определения твердости древесно-стружечных плит

При механических испытаниях под твердостью материала

принято понимать то сопротивление, которое оказывает материал проникновению в него индентора. При испытаниях древесностружечных плит по ГОСТ 11843-76 под твердостью Н (МПа) понимают отношение нагрузки F (Н) при вдавливании шарика в образец плиты на определенную глубину к площади проекции отпечатка f (м2):

Твердость определяется на пяти образцах размером 50 50 мм. Испытания проводят следующим образом. Образец устанавливают на подвижную плиту испытательной машины, между образцом и неподвижной плитой помещают металлический шарик диаметром 10 мм (рис. 3.5) и производят нагружение. В момент достижения шариком глубины вдавливания 2 мм (f = 5·10-5 м2) измеряют нагрузку.

. (3.9)

- 37 -

Твердость вычисляют по формуле (3.8). Статистическую обработку

Рис. 3.6. Расположение образца в испытательной

машине при испытании на твердость

Рис. 3.7. Схема разметки образцов

результатов испытаний производят по формулам (2.1) – (2.5).

3.4. Методика определения удельного сопротивления выдергиванию шурупов

Для определения удельного сопротивления выдергиванию

шурупов из пласти и кромки отбирают пять образцов древесностружечной плиты размером 50 х 50 х h, мм. Образцы размечают согласно рис. 3.7. В точках пересечения диагоналей в образцах сверлят отверстия диаметром 2 мм. В отверстия завинчивают шурупы размером 4 х 40 мм на разную глубину. Испытательный блок (рис. 3.8) устанавливают в испытательной машине и производят перемещение её подвижной плиты.

- 38 -

Удельное сопротивление qу (Н/мм) рассчитывают по формуле

max



№ п/п

Глубина завинчивания

шурупов, мм

Наибольшая

нагрузка, Н

Удельное

сопротивление, Н/мм

Рис. 3.8. Размещение образцов в испытательном блоке

, (3.10)

где F

– наибольшая нагрузка, Н; l – глубина, на которую завинчен

мах

шуруп в образец, мм. Результаты заносят в таблицу следующей формы:

Результаты исследований можно использовать для получения

зависимости удельного сопротивления выдергивания от глубины завинчивания шурупов.

Контрольные вопросы

1. Что называется деформацией и какие параметры ее

характеризуют?

2. Диаграмма напряжений, характерные точки и области деформации.

3. Основные физико-механические свойства древесно-

стружечных плит.

4. Определение модуля упругости и предела прочности

древесно-стружечных плит.

5. Методика определения твердости древесно-стружечных плит.

6. Как влияет глубина завинчивания шурупов в плиту на

удельное сопротивление выдергивания?

- 39 -

4. ПЛОТНОСТЬ ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ



МПа



кг/м3

660

680

700

720

740

Рис. 4.1. Влияние плотности плит на предел прочности

при статическом изгибе

4.1. Влияние плотности на физико-механические свойства плит

Плотность – показатель, существенно влияющий на физико-

механические свойства плит (рис. 4. 1).

Древесно-стружечные плиты могут быть изготовлены плотностью 200 – 1000 кг/м3, но ГОСТ 10632-89 предусмотрена плотность 500 – 850 кг/м3. Снижение плотности плит с 700 до 650 кг/м3 ведет при других равных условиях к снижению расхода сырья на 0,1 м3 и связующего – на 8 – 10 кг.

По ГОСТ 10632-89 древесно-стружечные плиты в зависимости от плотности подразделяют на плиты малой плотности (до 500 кг/м3), плиты средней плотности (500 – 650 кг/м3) и плиты высокой плотности (более 650 кг/м3). В настоящее время большинство плит изготавливают с плотностью 650 – 750 кг/м3.

- 40 -

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 94 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]