Тема 1.1 Загальні відомості про вироби з деревини

Мета: освітня – вивчення основних конструкційних матеріалів у виробах з деревини; елементів виробів; виховна – виховувати любов до обраної професії

Міжпредметні зв’язки: Основи технології меблевого виробництва

Методи та прийоми викладання: Лекція  

 

Матеріально-технічне забезпечення, дидактичні засоби, ТЗН: натурні зразки; плакати «Конструкційні елементи виробів»

 

Література: І.М.Заяць с.16-18; 19-22

План

1. Структура виробів

2. Вимоги до виробів з деревини.

3. Основні конструкційні елементи і матеріали у виробах.

Структура виробів

    Поняття про виріб з деревини з точки зору сучасного виробництва досить широке. Відповідно до ГОСТ 15024-79 до складу столярно-меблевих виробів можуть входити деталі, складальні одиниці, комплекси і комплекти.

    Деталь – це виріб, виготовлений з однорідного матеріалу без застосування збиральних операцій. До деталей можна віднести також вироби, які виготовлені склеюванням окремих елементів (заготовок). Таким чином, деталлю може бути наклеєний або склеєний брусок, форма і розміри якого задані кресленням.

     Складальною одиницею  може бути виріб, складові частини якого з’єднані шипами, в’язками, гвинтами, болтами тощо.

     Комплекс являє собою два або більше специфічних вироби, не з’єднані на підприємстві складальними операціями, але призначенні для виконання взаємних експлуатаційних функцій. До комплексів відносять набори, гарнітури меблів.

    Комплект, на відміну від комплексу, складається з двох або більше виробів, які не з’єднані на підприємстві складальними операціями, але мають загальне експлуатаційне призначення допоміжного характеру. Прикладом комплекту може бути набір кухонних меблів з приладдям (дошки для підготовки тіста, різання хліба тощо).

 

 

       2. Вимоги до виробів з деревини

       Вироби з деревини повинні проектуватися і виготовлятися так, щоб належним чином відповідати експлуатаційним вимогам. Що стосується меблів, то до них ставляться функціональні, конструктивні, технологічні, техніко-економічні й естетичні вимоги.

        Функціональні вимоги визначають ступінь відповідності меблів їх призначенню. У процесі проектування насамперед враховується процес функціонування виробу в зв’язку з призначенням і використанням його людиною. Визначаються раціональні розміри, рівень забезпечення необхідних вигод, встановлюються оптимальні об’єми ємкостей, взаємозв’язок виробів у загальному ансамблі.

          Продуманість вирішення питань при проектуванні меблів, наприклад, для сидіння, базується на забезпеченні оптимальних умов за їх експлуатації.  Тут основними критеріями є висота сидіння, його ширина і глибина, висота спинки і можливий їх нахил для забезпечення оптимального положення тіла людини в процесі сидіння. Меблесховища обладнуються системою висувних і глухих полиць, касет, гнізд, тобто оптимальною кількістю вигідних пристосувань, які забезпечують відповідний рівень комфортабельності. Весь комплекс названих функціональних вимог базується на даних антропометрії, фізіології і гігієни, інженерної психології з урахуванням передових досягнень у цих галузях знань.

         При проектуванні дитячих меблів і меблів для обладнання навчальних закладів названі щойно вимоги доповнюються вимогами педагогіки, які формуються, виходячи зі специфіки проведення навчально-виховного процесу в конкретному навчальному закладі, аудиторії, лабораторії, майстерні. Вони повинні сприяти фізичному, розумовому, естетичному розвитку дітей та молоді.

       До музичних інструментів, окрім узгодженості з антропометрією, необхідно забезпечити якість звучання інструмента.

         До віконних блоків ставляться вимоги високої світлової поверхні, низької повітропроникності і теплопровідності.

         Конструктивні вимоги стосуються вдосконалення конструкції виробів і полягають у простоті конструктивних рішень, раціональному використанні матеріалів, доборі оптимальних розмірів і розрізів деталей, які забезпечують характеристики міцності, включаючи довговічність, раціональне вирішення вузлових з’єднань. Потрібно забезпечити технологічність виробів, їх розбірність і експлуатаційну надійність. Від вибору конструкційних матеріалів з урахуванням фізико-механічних властивостей простоти конструктивних рішень залежить міцність і довговічність конструкції.

      У процесі конструювання необхідно враховувати, щоб вироби мали стійку схему при дії статичних і динамічних навантажень, особливо при зміні центра їх уваги за транспортування, відкривання дверей, висування шухляд та ін. в елементах, які спряжені між собою, необхідно забезпечити потрібну міцність, щільність, взаємну рухомість за оптимальних зазорів і натягів. В основному технологічні вимоги зумовлюються характером виробництва (одиничне, серійне, масове) і станом технологічного процесу. В даному випадку необхідно домагатися створення виробів, які характеризуються повною взаємозамінністю вузлів і деталей, і високим ступенем стандартизації та уніфікації. Ступінь уніфікації визначається за формулою

 

                                   Ф_ун =  ,

 

де Н – кількість типорозмірів деталей у виробі;  - загальна кількість деталей.

         Норми точності, чистота обробки та інші показники регламентуються державними стандартами: ГОСТ 6449-82. Вироби з деревини і деревинних матеріалів.  Допуски і посадки; ГОСТ 7713-62. Допуски і посадки. Основні визначення  ГОСТ 7016-82. Шорсткість поверхні. Класифікація і позначення.

         Техніко-економічні вимоги характеризуються економічністю й довговічністю конструкції. Питання собівартості й довговічності виробу повинно бути постійно в полі зору конструктора в процесі роботи над проектом. Розробляючи конструкцію, необхідно, де це можливо і доцільно, застосовувати недефіцитні і дешеві матеріали, замінювати деревину пластмасами, металом. Замінювати масивну деревину гнуто- і плоскоклеєною. Зниження собівартості виробів можна домогтися широким застосуванням збірно-розбірних конструкцій, чіткого дотримання стандартизації та уніфікації елементів.

          Зниження собівартості при задоволенні підвищених вимог до міцності і довговічності меблів для адміністративних будинків і особливо транспорту (вокзальна, автобусна) можна забезпечити широким застосуванням металу. При цьому слід мати на увазі, що широко застосовуються не товстостінні газо- і водопровідні труби, а тонкостінний прокат різної форми і профілю.

        Естетичні вимоги характеризуються сумою таких властивостей, як доцільність, корисність, вигода, краса тощо. Всі ці властивості повинні підкреслюватися художньо-образними рисами виробів, які позитивно впливають на людину в процесі її трудової діяльності або відпочинку. Ці риси повинні бути активаторами естетичного виховання людини, впливати на її культуру.

       Виходячи з естетичних вимог, меблі повинні бути органічною частиною інтер’єру, тобто вписуватися в загальний ансамбль приміщення, відігравати роль художнього предмета і викликати позитивні емоції людини. Одним із важливих компонентів естетичних вимог є колір і вид оздоблення випробу. Тому за художнього конструювання меблів необхідно знати фізіологічну і психологічну взаємодію кольору і виду оздоблення, враховувати їх естетичне сприйняття.

       Загальні технічні вимоги регламентуються такими стандартами: на побутові меблі й меблі для громадських приміщень – ГОСТ 19170-80.

Меблі для сидіння і лежання. Загальні технічні вимоги на меблі спеціального призначення – ГОСТ 16854-71. Меблі для залів глядача. Крісла і стільці. Технічні вимоги; на шкільні меблі – ГОСТ 22046-76. Загальні технічні умови тощо.

 

      3 Основні правила конструювання виробів з деревини

       Основні правила конструювання виробів основані на забезпеченні утилітарних, економічних і естетичних вимог з урахуванням як переваг, так і недоліків деревини як конструкційного матеріалу. До переваг можна віднести і такі. За невеликої густини деревина має високі фізико-механічні показники. Зокрема питома міцність її перевищує міцність деяких металів. Якщо врахувати те, що деревина легко обробляється ріжучими інструментами, добре з’єднується цвяхами, шурупами та іншими металічними кріпильними виробами, то її можна широко застосовувати для виготовлення міцних і легких збірно-розбірних конструкцій. Деревина також легко склеюється. Склеєні конструкції мають вищі показники порівняно з конструкціями, виготовленими з не склеєної деревини. Деревина має гарну текстуру, добре оздоблюється, має малу тепло- і звукопровідність. Наведені переваги забезпечують деревині широке застосування.

     Основні недоліки деревини як матеріалу такі. При зміні вологості деревина всихається або набрякає, що призводить до зміни лінійних розмірів, розтріскування й короблення окремих деталей, руйнування виробів у цілому. Слід мати на увазі, що зміна лінійних розмірів при набряканні і всиханні відбувається при зміні вологості деревини в межах від точки насичення волокна 25-30% до абсолютно сухого стану. Деревина при всиханні нерівномірно змінює свої розміри в різних напрямах: уздовж волокон вона змінюється мало і знаходиться в межах 0,1%, в радіальному напрямі – значно більше – 3-5% і в тангентальному напрямі – найбільше – 6-12%. При набряканні спостерігається протилежне, до того ж у тих самих межах, що і при всиханні.

         Деревина твердих листяних порід (дуб, бук, клен, ясен) змінює свої розміри при всиханні більше, ніж деревина хвойних порід (сосна, ялина, кедр) і м’яких листяних (осика, липа, верба, тополя). Деревина твердих листяних порід легше коробиться і розтріскується порівняно з хвойними і м’яколистяними породами. Зміна лінійних розмірів заготовок у поперечному напрямі при зміні вологості з достатньою для практики точністю може бути визначення для клеєних і неклеєних заготовок:

                         необлицьованих

 

                                ∆ В = 0,00245 В∆W;

 

                        облицьованих

 

                               ∆ В = 0,0055 В∆W,

 

де В – номінальний розмір заготовки, мм;

∆W – величина зміни вологості, %.

 

       При експлуатації виробів з деревини їх вологість змінюється залежно від зміни вологості й температури навколишнього середовища, заходів щодо захисту деревини від вологи. Ту вологість, яку набирають вироби з деревини у відповідних експлуатаційних умовах, називають рівноважною. Отже, рівноважна вологість деревини для різних умов експлуатації знаходиться в межах, %:

- Для виробів, що експлуатуються в опалювальних приміщеннях – 7-13 або в середньому 10±3;

- Для виробів, що експлуатуються зовні приміщення без дії крапельно-рідинної вологи, 10-16, або в середньому 13±3; щодо дії крапельно-рідинної вологи при експлуатації виробів зовні приміщення, то вона знаходиться в межах 10-26 за середніх значень 18±8.

 

     Таким чином, конструюючи вироби, конструктор повинен враховувати можливу зміну розмірів деталей при зміні вологості, не допускаючи їх короблення й руйнування виробу в цілому.

      Короблення плоскоклеєних конструкцій з масивної деревини залежить від розмірів ділянок і розміщення в них волокон і річних кілець. Клеєна конструкція з широких ділянок тангенціального розпилення і з розміщенням річних кілець в одному напрямі коробиться значно більше, ніж аналогічна конструкція, але сформована в блок при розміщенні ділянок і річних кілець у різних напрямах. При використанні ділянок радіального розпилення і формуванні з них клеєних конструкцій, вони не коробляться, але через неоднакове всихання заболонної і серцевинної частини ділянок конструкція буде нерівною. Клеєна конструкція, сформована з дрібних ділянок, має найбільшу формостійкість. У таких конструкціях відношення товщини ділянок до її ширини не повинно перевищувати 2:3. Виходячи з цього, конструювати елементи з деревини потрібно так, щоб можливі зміни розмірів і форми були найменшими.

           Ще один недолік деревини, як матеріалу, проявляється в її волокнистій будові, і будь-яке перерізання волокон зменшує міцність виготовлених з неї деталей. Якщо взяти межу міцності і при стисканні вздовж волокон прямолінійних деталей за 100%, то втрата міцності криволінійної деталі через зміну кута між діючою силою і напрямом волокон матиме таку залежність:

 

Кут нахилу волокон, град  3      5        10          15          45

Втрата міцності,%             2-3   4-8     8-15     10-15        50

 

        Тому, конструюючи деталі, необхідно враховувати напрям волокон деревини і напрям діючих сил.

       Аналізуючи переваги й недоліки деревини як конструкційного матеріалу, а також потребу задовольняти відповідні вимоги, основні правила конструювання виробів можна сформулювати так:

   1. Вироби з деревини необхідно конструювати так, щоб деформація окремих частин виробу (уникнути якої не можна) відбувалася вільно, але без порушення форми і міцності самого виробу.

  2. Деталі виробів з деревини необхідно конструювати так, щоб зміна розмірів і форми деталей (уникнути яких не можна) були найменшими.

3. Для забезпечення необхідної міцності виробів з деревини необхідно їх конструювати так, щоб напрям волокон в окремих деталях збігався із напрямом діючих на нього розтягуючи або стискаючих зусиль, або був перпендикулярним до зусиль згину.

4. Конструкції виробів повинні бути технологічними.

5. Конструювати вироби необхідно так, щоб вони відповідали своєму призначенню, естетичним і санітарно-гігієнічним вимогам.