5.3.3. Склеивание соединения

Перед склеиванием необходимо собрать изделие, проверить точность изготовления соединений, устранить дефекты, если такие были обнаружены. Затем изделие размечается, чтобы при сборке детали не переставить местами. Далее изделие разбирается, раскладывается на рабочем столе. С помощью кисти на все шипы и проушины наносится клей. В течение 5–10 минут детали выдерживаются для того, чтобы клей глубже проник в поры. После этого изделие собирается и выдерживается под давлением в струбцинах или вайме в течение не менее 6–10 часов. Завершающим этапом является шлифование изделия.

5.4. Расчеты столярных соединений

Столярные соединения могут разрушиться из-за поломки шипа или из-за разрушения клеевого шва.

Клеевые соединения чаще всего работают на сдвиг, однако в некоторых случаях соединение может испытывать усилие, вызывающее в нем растяжение, которое применительно к клеевым швам называют отрывом. Основной работой клеевого соединения является работа на отрыв, которая рассчитывается по формуле

P_max= S σ, (20)

где P_max – максимальная сила, которую может выдержать соединение, Н; S – площадь склеивания поверхностей, мм²; σ – предел прочности клея на разрыв, Па.

Шиповые соединения на прочность рассчитывают по формуле

, (21)

откуда , (22)

где Р – реакция опоры, Н; М_Д – допустимый момент; l – ширина шипа, мм; b – толщина шипа, мм.

5.4.1. Расчет столярного соединения на прямой плоский шип

Прямой плоский целый шип широко применяется в столярно-механическом производстве (рис. 39). При условии равновесия – достаточной прочности шипового соединения – опорный момент М, стремящийся вывернуть шип из гнезда, будет уравновешиваться моментом, образуемым сопротивлением смятию на кромках шипа тп и pq, а также на заплечиках поперечного бруска rt и сопротивлением сдвигу на поверхности боковых граней (щечек) шипа mq и пр (клеевое скрепление).

Рис. 39. Распределение напряжений в шиповом соединении:

1 – вертикальный брусок; 2 – поперечный брусок; b – ширина бруска: S_о – толщина бруска; l – длина шипа; .S₁ – толщина шипа

Момент сопротивления смятию верхней и нижней грани на кромках тп и рq:

, кгссм, (23)

где Р₁ – равнодействующая сопротивления смятию верхней и нижней грани шипа, кг; q₁ – наибольшее сопротивление смятию, кгс/см²; l – длина шипа, см; S₁ – толщина шипа, см.

Расчет не изменяется от того, будет ли шип сквозным или глухим.

Момент сопротивления смятию на заплечиках шипа находят по формуле

, кгссм, (24)

где Р₂ – равнодействующая сопротивления смятию на заплечиках шипа, кгс; b – ширина (высота) шипа, см; q₂ – наибольшее сопротивление смятию, кгс/ см²; S₀ – толщина бруска, см; S₁ – толщина шипа, см.

Принимаем S₁ = 0,4 S₀, тогда

, кгссм. (25)

Момент сопротивления клеевого крепления по обеим плоскостям склеивания равен

, кгссм, (26)

где  – момент сопротивления склеиванию на каждой плоскости, кгссм;  – коэффициент, зависящий от соотношения сторон b:l; он находится по соответствующим таблицам, приведенным в курсах теории сопротивления материалов; _max – наибольшие напряжения в точках D и Е (см. рис. 2.1), кгс/см².

Прочность клеевых соединений на скалывание в условиях столярного производства колеблется от 30 до 150 кг/см².

При этих условиях

, кгссм. (27)

Прочность шипового соединения зависит в основном от качества склеивания _max и прямо пропорциональна клеевой площади и размерам щечек шипа. Шип необходимо делать по возможности большим.

Полное удельное давление, которому подвергается наиболее нагруженная часть кромки шипа (нижняя грань у основания шипа), рассчитывают по формуле

, (28)

где Р – реакция опоры, действующая вдоль оси основного бруска, срезающая шип в его основании и сминающая его нижнюю кромку, кгс; q₃ – сопротивление смятию на нижней грани шипа, кгс/см².

Если соединение выполнено неплотно, т. е. между заплечиками шипа и бруском 1 имеется зазор, давление

. (29)

Клей будет хорошо держать лишь при достаточно плотном соприкосновении склеиваемых поверхностей; следовательно, шиповое соединение должно быть тщательно выполненным, плотным, без зазоров и слабины.