„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Andrzej Żak
Określanie trwałości i wytrzymałości konstrukcji z drewna
litego i tworzyw drzewnych 311[32].Z6.06
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2006
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
1
Recenzenci:
mgr inż. Elżbieta Krajnik-Scelina
dr inż. Waldemar Szymański
Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Andrzej Żak
Konsultacja:
mgr inż. Teresa Jaszczyk
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[32].Z6.06
Określanie trwałości i wytrzymałości konstrukcji z drewna litego i tworzyw drzewnych
zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu technik technologii drewna.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
2
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie
3
2. Wymagania wstępne
5
3. Cele kształcenia
6
4. Materiał nauczania
7
4.1. Pojęcia i określenia trwałość i niezawodności wyrobu
7
4.1.1. Materiał nauczania
7
4.1.2. Pytania sprawdzające
11
4.1.3. Ćwiczenia
12
4.1.4. Sprawdzian postępów
13
4.2. Wytrzymałość – zależność od materiałów, układu i wymiarów elementów,
wytrzymałość połączeń
14
4.2.1. Materiał nauczania
14
4.2.2. Pytania sprawdzające
19
4.2.3. Ćwiczenia
20
4.2.4. Sprawdzian postępów
21
4.3. Sztywność – sposoby wyznaczania i zwiększania sztywności połączeń,
elementów, podzespołu oraz całego wyrobu
22
4.3.1. Materiał nauczania
22
4.3.2. Pytania sprawdzające
27
4.3.3. Ćwiczenia
27
4.3.4. Sprawdzian postępów
29
4.4. Stateczność sposoby jej zwiększania oraz sprawdzania
30
4.4.1. Materiał nauczania
30
4.4.2. Pytania sprawdzające
33
4.4.3. Ćwiczenia
33
4.4.4. Sprawdzian postępów
35
4.5. Technologiczność – sposoby osiągania
36
4.5.1. Materiał nauczania
36
4.5.2. Pytania sprawdzające
38
4.5.3. Ćwiczenia
38
4.5.4. Sprawdzian postępów
40
4.6. Badania wytrzymałości
41
4.6.1. Materiał nauczania
41
4.6.2. Pytania sprawdzające
47
4.6.3. Ćwiczenia
48
4.6.4. Sprawdzian postępów
49
5. Sprawdzian osiągnięć
50
6. Literatura
56
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
3
1. WPROWADZENIE
Poradnik ten będzie Ci pomocny w nabywaniu umiejętności z zakresu określania
trwałości i wytrzymałości konstrukcji z drewna i tworzyw drzewnych.
Jednostka modułowa: Określanie trwałości i wytrzymałości konstrukcji z drewna litego
i tworzyw drzewnych jest jedną z podstawowych jednostek dotyczących technologii
projektowania wyrobów drewna.
W poradniku zamieszczono:
1. Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności, które powinieneś posiadać,
aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej.
2. Cele kształcenia jednostki modułowej, które określają umiejętności, jakie opanujesz
w wyniku procesu kształcenia.
3. Materiał nauczania, który zawiera informacje niezbędne do realizacji zaplanowanych
szczegółowych celów kształcenia, umożliwia samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń
i zaliczenia sprawdzianów. Wykorzystaj do poszerzenia wiedzy wskazaną literaturę oraz
inne źródła informacji. Obejmuje on również:
−
pytania sprawdzające wiedzę niezbędną do wykonania ćwiczeń,
−
ćwiczenia z opisem sposobu ich wykonania oraz wyposażenia stanowiska pracy,
−
sprawdzian postępów, który umożliwi sprawdzenie poziomu Twojej wiedzy po
wykonaniu ćwiczeń.
4. Sprawdzian osiągnięć w postaci zestawu pytań sprawdzających opanowanie umiejętności
z zakresu całej jednostki. Zaliczenie jest dowodem nabytych umiejętności określonych
w tej jednostce modułowej.
5. Wykaz literatury dotyczącej programu jednostki modułowej.
Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, poproś nauczyciela lub
instruktora o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność.
Po przyswojeniu materiału spróbuj zaliczyć sprawdzian z zakresu jednostki modułowej.
Wykonując sprawdzian postępów powinieneś odpowiadać na pytania tak lub nie, co oznacza,
że opanowałeś materiał lub nie.
Bezpieczeństwo i higiena pracy
W czasie wykonywania ćwiczeń praktycznych musisz przestrzegać regulaminów,
przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy oraz szczegółowych instrukcji opracowanych dla
każdego stanowiska. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
4
Schemat układu jednostek modułowych
311[32].Z6.07
Wykonywanie
dokumentacji techniczno-
technologicznej wyrobu
311[32].Z6.06
Określanie trwałości
i wytrzymałości
konstrukcji z drewna
litego i tworzyw
drzewnych
311[32].Z6.03
Wykonywanie
dokumentacji konstrukcji
wielkowymiarowych
z drewna
311[32].Z6.05
Projektowanie wyrobów
stolarki budowlanej
Moduł 311[32].Z6
Technologia projektowania
wyrobów z drewna
311[32].Z6.01
Klasyfikowanie wyrobów
z drewna
311[32].Z6.04
Projektowanie mebli
311[32].Z6.02
Wykonywanie połączeń
elementów
w konstrukcjach z drewna
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
5
2. WYMAGANIA WSTĘPNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
−
stosować narzędzia pomiarowe zgodnie z ich przeznaczeniem,
−
rozpoznawać gatunki drewna,
−
rozróżniać tworzywa drzewna,
−
rozpoznawać połączenia stolarskie,
−
rozpoznawać typy konstrukcji mebli skrzyniowych i szkieletowych,
−
organizować stanowisko pracy zgodnie z zasadami bhp,
−
dobierać przybory i materiały do wykonania pomiaru,
−
posługiwać się normami,
−
wykonywać i odczytywać szkice, schematy i rysunki,
−
wykorzystywać techniki komputerowe,
−
posługiwać się dokumentacją techniczną.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
6
3. CELE KSZTAŁCENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
−
wskazać czynniki wpływające na trwałość,
−
wyróżniać badania wytrzymałościowe, którym poddaje się wyroby z drewna,
−
narysować schematy obciążeń wyrobów z drewna,
−
wskazać kryteria oceny trwałości wyrobów z drewna.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
7
4. MATERIAŁ NAUCZANIA
4.1. Pojęcia i określenia trwałość i niezawodności wyrobu
4.1.1. Materiał nauczania
Trwałość mebli zależy od ich konstrukcji, dokładności wykonania, rodzaju i jakości
użytych materiałów. Trwałość jest uwarunkowana odpornością mebla na działanie
zewnętrznych sił mechanicznych występujących w czasie jego użytkowania, a także zależy od
warunków użytkowania, a mianowicie:
−
Od warunków klimatycznych, w których meble się znajdują (np. meble kuchenne czy
łazienkowe są narażone na działanie pary wodnej mającej szkodliwy wpływ na powłokę
wykończeniową, spoiny klejowe oraz drewno, materiały drewnopochodne i okucia).
−
Od czynników niszczących, np. gorących przedmiotów stawianych na płytach
wierzchnich, substancji aktywnych chemicznie (kwasy, zasady, alkohole itd.) oraz
czynników mechanicznych uszkadzających powierzchnię mebla przez zarysowanie,
ścieranie, zadrapanie, wgniecenia i zabrudzenia. Na działanie tych czynników najczęściej
są narażone meble kuchenne i stoły, a szczególnie ich płyty.
Przed szkodliwym działaniem tych czynników chroni powłoka wykończeniowa, którą po
jej zniszczeniu można odświeżyć lub nanieść ponownie po usunięciu starej, częściowo już
zniszczonej. W celu określenia odporności powłoki wykończeniowej na działanie niszczących
czynników zewnętrznych bada się według norm jej przyczepność do podłoża, twardość,
ścieralność, odporność na uderzenia, kontaktową odporność na ciepło, odporność na działanie
zmiennej temperatury, na działanie pary wodnej (na plamienie), oraz na działanie substancji
chemicznych i światła. Powłoki powinny mieć właściwą grubość i odpowiedni połysk.
Również trwałość spoin klejowych (zwłaszcza w meblach ogrodowych i stolarce budowlanej)
zależy od odporności na wiele czynników, np.:
−
na działanie substancji chemicznych (kwasów, zasad, roztworów soli itp.),
−
na działanie temperatury (podwyższonej, niskiej lub zmiennej) oraz wody,
−
na działanie bakterii, grzybów i owadów,
−
na cykliczne działanie wody i suchego powietrza, podwyższonej i niskiej temperatury.
Trwałość spoin klejowych zwiększa się dzięki stosowaniu klejów dających spoiny
wodoodporne.
Podczas użytkowania mebli tapicerowanych na działanie wielu czynników niszczących
natury mechanicznej, fizykochemicznej i biologicznej są narażone tkaniny meblowe,
zwłaszcza obiciowe.
Czynniki mechaniczne mogą powodować rozdarcie, trwałe wydłużenie, przetarcie,
zmechacenie (pilling), zgniecenie i wypadanie runa.
Czynniki fizykochemiczne są przyczyną odbarwienia, plamienia, brudzenia, powodują
chłonność kurzu, chłonność substancji wonnych, zwęglenia, pofalowania na skutek
nierównomiernego kurczenia się itp.
Czynniki biologiczne – to skutki żerowania moli, plamy pochodzące z ekskrementów
much, pająków i innych insektów. [5, s. 283]
Stopień zniszczenia przez wymienione czynniki zależy od warunków użytkowania mebla,
tj. od przeznaczenia mebla (np. meble do mieszkań, szpitali, kawiarni, poczekalni itd.), od
funkcji części tapicerowanej (czy to jest siedzisko, leżysko, oparcie, czy poręcz) oraz od
odmiany tapicerki (bardzo miękka, miękka, półmiękka, twarda).
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
8
Odporność tkaniny na działanie tych czynników zależy od jej struktury.
Wytrzymałość na rozrywanie, odporność na ścieranie, mechacenie i wypadanie runa,
odporność wybarwienia na światło i odporność na starzenie się to cechy materiałów
pokryciowych istotne dla wszystkich rodzajów mebli, ich znaczenie jest jednakże szczególne
w odniesieniu do mebli narażonych na częste i duże co do wartości obciążenia mechaniczne
(np. meble użyteczności publicznej). W meblach o tapicerce miękkiej istotne znaczenie mają
takie cechy tkaniny, jak elastyczność, małe wydłużenie trwałe, odporność na wypychanie.
Tkaniny w meblach często rozkładanych, np. w meblach wielofunkcyjnych rozkładanych,
a także w meblach o miękkiej tapicerce, powinny być odporne na zginanie.
Przewiewność, ciepłochronność i mięsistość powinny być cechami mebli mieszkaniowych
używanych nieprzerwanie przez dłuższy czas.
W meblach użyteczności publicznej, narażonych na brudzenie i plamienie, i w związku z tym
często czyszczonych, materiał pokryciowy powinien być odporny na wybarwienia wodą
i potem, oraz na tarcie na mokro i pranie chemiczne, oprócz tego powinien się
charakteryzować małą chłonnością wody, niskim wskaźnikiem kurczliwości i łatwością
czyszczenia.
Wszystkie materiały, w skład których wchodzą włókna pochodzenia zwierzęcego, są
narażone na żerowanie moli. Zapobiega się temu, nasycając tkaniny środkami antymolowymi.
W meblach stanowiących wyposażenie samolotów oraz statków i okrętów tkaniny obiciowe
powinny być lekkie i ognioodporne.
Tkaniny używane do wykładania drewnianych elementów mebli nie tapicerowanych (np.
płyty stolików do kart czy meble gastronomiczne), jak sukna, filc, flanela – przyklejane
z reguły do sztywnego podłoża powinny być odporne na ścieranie i mechacenie, odporne na
odbarwienie światłem, wodą, a także odporne na tarcie i na substancje chemiczne.
Od tkanin wewnętrznych – technicznych wymaga się dużej wytrzymałości i przewiewności,
a w przypadku tkaniny pyłochłonnej – nie-przepuszczalności dla pyłu i kurzu.
Odporność na obciążenia, na które meble są narażone, ocenia się w laboratoriach
wyposażonych w maszyny i urządzenia służące do badań wytrzymałościowych mebli.
Podczas badań dokonuje się następujących pomiarów:
−
stateczności mebla, tzn. jego zdolności do utrzymania równowagi podczas działania sił
zewnętrznych,
−
wytrzymałości mebla, tj. odporności na uszkodzenia (złamania, pęknięcia elementów
konstrukcyjnych lub rozluźnienia połączeń widoczne nieuzbrojonym okiem) podczas
działania sił zewnętrznych (ale nie sił granicznych, niszczących mebel, lecz jedynie
użytkowych),
−
sztywności mebla, tj. odporności zespołów mebla na odkształcenia powstające podczas
działania sił zewnętrznych,
−
odkształcalności trwałej zespołów tapicerowanych, tzn. powstających w zespole
odkształceń nie zanikających po zaprzestaniu działania sił zewnętrznych,
−
miękkości zespołów tapicerowanych (określa się ją przez pomiar odkształceń
powstających pod obciążeniem i zanikających po zaprzestaniu działania sił
zewnętrznych).
Metody badania wyżej wymienionych wielkości uzależniono od funkcji mebli, dla
poszczególnych rodzajów mebli określono najwłaściwsze schematy obciążeń (odpowiadające
rzeczywistym) oraz wielokrotności ich działania (liczby cykli), ustalono wartości obciążeń
użytkowych (sił zewnętrznych) i wartości obciążeń jednostkowych dla różnych użytkowych
powierzchni mebli. Do określenia tych czynników założono najbardziej niekorzystne warunki
użytkowania (np. bujanie się na krześle na boki oraz do przodu i do tyłu). Opracowano także
kryteria oceny wyników badań.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
9
Badania mebli prowadzi się w następujących przypadkach:
−
przed zatwierdzeniem prototypu mebla,
−
przed podjęciem produkcji próbnej serii mebli w warunkach fabrycznych (na próbce
reprezentatywnej, wybranej losowo),
−
podczas okresowej kontroli produkcji,
−
w przypadku wprowadzenia w trakcie produkcji zmian konstrukcyjnych lub
materiałowych mogących ujemnie wpłynąć na wytrzymałość mebla,
−
w celu określenia znaku jakości dla mebla.
Obecnie prowadzi się prace nad usprawnieniem metod badania ważniejszych mebli
i modyfikacją urządzeń oraz unifikacją stosowanych metod. Działalność integracyjną w skali
międzynarodowej prowadzi w tej dziedzinie (jak również w innych dziedzinach techniki)
Międzynarodowy Komitet Normalizacyjny (ISO).
Metody badań proponowane przez ISO uwzględniają małocykliczne obciążenia statyczne
wynikające z warunków transportu mebli i niewłaściwego obchodzenia się z nimi
użytkownika (głównie w czasie ich przemieszczania) oraz wielocykliczne obciążenia
zmęczeniowe, prowadzone w celu sprawdzenia trwałej odporności mebli na działanie
normalnych warunków użytkowania.[5, s. 286]
Kryteria oceny trwałości mebli
Przy ocenie wyników badań jako podstawowe kryteria przyjęto wpływ obciążeń na
trwałość konstrukcji oraz funkcjonalność i kształt mebla.
Trwałość konstrukcji meblarskich jest zgodna z założoną, jeżeli wytrzymałość
i odkształcalność konstrukcji spełniają wymagania odpowiedniej normy (tj. w wyniku
przeprowadzonych prób nie można stwierdzić okiem nieuzbrojonym złamań, pęknięć
i rozluźnień w miejscach połączeń).
Wpływ działania obciążeń na funkcjonalność konstrukcji meblarskich ocenia się jako
nieistotny, jeżeli odkształcenia w jej częściach składowych nie przekraczają wartości
ustalonych normą, a wszystkie ruchome części konstrukcji działają poprawnie. Jeżeli chociaż
jeden pomiar odkształceń wykaże, że przekraczają one wartość dopuszczalną lub jedna
z części ruchomych przestanie poprawnie działać, wówczas wpływ obciążeń na
funkcjonalność konstrukcji uznaje się za istotny, a mebel za nie nadający się do użytkowania.
Wpływ działania obciążeń na kształt konstrukcji meblarskiej ocenia się na podstawie
wyników pomiaru odkształceń. Tak na przykład, w przypadku mebli skrzyniowych ustala się
wielkości odkształceń ścian bocznych i działowych oraz przesunięcia wieńca górnego
względem dolnego, jakie występują podczas działania obciążeń na mebel. Jeżeli uzyskane
z pomiarów wartości odkształceń nie przekraczają wartości dopuszczalnych, wówczas wpływ
tych obciążeń na kształt mebla uznaje się za nieistotny. [5, s. 296]
Trwałość konstrukcji wielkowymiarowych
O trwałości konstrukcji drewnianych decydują różne czynniki, dwa z nich można uznać
za podstawowe: bezpieczny zakres naprężeń dla danej klasy drewna oraz brak warunków
sprzyjających korozji biologicznej. Stworzenie właściwych warunków do bezpiecznego
i długotrwałego zachowania konstrukcji drewnianej w dobrym stanie zależy, w pierwszej
kolejności od projektanta, od wykonawcy zwykle zależy w takim stopniu w jakim obiekt jest
zgodny z projektem. Strome dachy nad budynkami bez poddaszy użytkowych miały bardzo
korzystne warunki użytkowania, gdyż strychowa część była dobrze wentylowana i jedynie
zaniedbania w szybkiej naprawie uszkodzeń pokrycia lub odwodnienia prowadziły do korozji
biologicznej. Nieużytkowe poddasza nie zachęcały również do eksperymentowania
z zwiększaniem rozpiętości pomiędzy punktami podparcia. Stare więźby dachowe mają
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
10
przeważnie duże przekroje elementów nośnych, stosunkowo nie duże odległości między
podporami, solidne usztywnienia i drewno wysokiej klasy.
Obecnie spotykane są dość często dwie nieprawidłowości, jedna to spora niepewność
w zakresie parametrów wytrzymałościowych drewna różnorodnego pochodzenia bez
zorganizowanej kontroli jakości, druga to lekceważenie starych zasad konstruowania więźb
dachowych i pogoń za dużymi rozpiętościami aby mieć swobodę projektowania na poddaszu,
dotyczy to zwłaszcza architektów. Wśród młodych projektantów obserwuje się nadmierne
zaufanie do wyników obliczeń uzyskiwanych metodami komputerowymi według bardzo
różnych, nie zawsze dobrze sprawdzonych programów.
Rys.1. Rysunek zestawieniowy urządzenia probierczego do badania mebli skrzyniowych
1 – rama, 2 – wózek, 3 – obejma, 4 – wał korbowy, 5 – belka górna, 6 – śruba pociągowa pionowa, 7 – śruba
pociągowa pozioma, 8 – napora, 9 – zderzak wózka, 10 – zderzak cięgna, 11 – cięgno, 12 – krążek,
13 – obciążniki, 14 – podstawa (uchwyt) mebla, 15 – mechanizm korbowy, 16 – dźwignia, 17 – ogranicznik,
18 – zespół napędowy belki górnej, 19 – obejma nogi (przy badaniu podstawy mebla). [3, s. 167]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
11
Rys.2. Urządzenie probiercze do badania mebli szkieletowych
1 – korpus, 2 – silnik, 3 – przekładnia bezstopniowa, 4 – przekładnia zębata, 5 – pompa, 6 – krzywka,
7 – dźwignia ręczna, 8 – wysięgnik, 9 – tłoczysko, 10 – obciążnik, 11 – ramię dźwigni, 12 – zatrzask,
13 – zbiornik zasilający, 14 – rozdzielacz, 15 – cylinder. [3, s. 168]
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Co wpływa na trwałość konstrukcji mebli?
2. Czym jest uwarunkowana trwałość konstrukcji?
3. W jaki sposób dokonujemy oceny trwałości konstrukcji meblarskich?
4. Od czego zależy trwałość spoin klejowych?
5. Jakie są metody oceny trwałości konstrukcji wielkowymiarowych?
6. Jakie są sposoby zwiększania trwałości konstrukcji?
7. W jaki sposób można dokonać oceny trwałości elementów ruchomych w konstrukcjach
mebli?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
12
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Scharakteryzuj czynniki wpływające na trwałość konstrukcji.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) określić rodzaj i dokonać podziału czynników,
3) przedstawić powyższe w formie opisowej,
4) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– dokumentacja techniczno-technologiczna,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 2
Określ trwałość drzwi o pionowej osi obrotu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) przeprowadzić analizę normy,
3) obciążyć drzwi zgodnie z normą,
4) przeprowadzić badanie wg. wytycznych zawartych w normie,
5) przeprowadzić ocenę wyglądu i funkcjonowania drzwi po badaniu,
6) dokonać kontroli i oceny wyników badania,
7) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
8) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– szafa lub inny mebel z drzwiami o pionowej osi obrotu,
– przyrządy pomiarowe,
– przybory do pisania,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 3
Określ trwałość drzwi o poziomej osi obrotu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) przeprowadzić analizę normy,
3) przeprowadzić badanie wg. wytycznych zawartych w normie,
4) przeprowadzić ocenę wyglądu i funkcjonowania drzwi po badaniu,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
13
5) dokonać kontroli i oceny wyników badania,
6) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– mebel z drzwiami o poziomej osi obrotu,
– przyrządy pomiarowe,
– przybory do pisania,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Tak Nie
Czy potrafisz:
1) scharakteryzować czynniki mające wpływ na trwałość konstrukcji?
¨ ¨
2) określić czym jest uwarunkowana trwałość konstrukcji?
¨ ¨
3) scharakteryzować sposób oceny trwałości konstrukcji?
¨ ¨
4) wyjaśnić co ma wpływ na trwałość spoin klejowych?
¨ ¨
5) scharakteryzować metody oceny trwałości konstrukcji wielkowymiarowych?
¨ ¨
6) określić sposoby zwiększania trwałości konstrukcji?
¨ ¨
7) scharakteryzować sposoby oceny trwałości elementów ruchomych
w konstrukcjach mebli?
¨ ¨
8) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu?
¨ ¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
14
4.2. Wytrzymałość – zależność od materiałów, układu i wymiarów
elementów, wytrzymałość połączeń
4.2.1. Materiał nauczania
Wytrzymałość konstrukcji mebla zależy od układu i wymiarów tworzących je elementów,
wytrzymałości materiału, z którego je wykonano oraz od wytrzymałości złączy. Wymiary
przekrojów elementów mebli ustala się dotychczas tylko częściowo metodą obliczeń
wytrzymałościowych. W większości przypadków wymiary te przyjmuje się na podstawie
wymiarów przekrojów elementów już realizowanych konstrukcji, bez obliczeń statycznych.
Wprawdzie układ sił przyłożonych w różnych punktach konstrukcji jest stosunkowo prosty, to
jednak występujące skomplikowane rozkłady naprężeń w złączach konstrukcyjnych stanowią
główną trudność w przeprowadzaniu analizy wytrzymałościowej (przypadek taki zachodzi np.
w krześle).
Stosunkowo duża liczba elementów w meblu oraz różne ich wymiary i kształty
uniemożliwiają niejednokrotnie zachowanie właściwego układu włókien w stosunku do
działających sił zewnętrznych. Dlatego też jest słuszna rozsądna unifikacja konstrukcji mebli,
tak aby przy wytwarzaniu możliwie najmniejszej liczby ujednoliconych części można z nich
zestawiać (montować) możliwie największą liczbę zespołów lub całych mebli. Poza tym
różnice w budowie anatomicznej drewna sprawiają, że nawet jednakowe pod względem
wymiarów i kształtu elementy różnie reagują na działanie obciążeń.
Dokładna analiza wytrzymałościowa konstrukcji meblarskich wykonanych z drewna jest
stosunkowo trudna i często niecelowa, bowiem wyniki obliczeń wytrzymałościowych nie
będą w większości przypadków odpowiadały rzeczywistości. Ustalone na podstawie obliczeń
stosunkowo małe przekroje elementów są często niemożliwe do zrealizowania w konstrukcji,
przede wszystkim ze względu na trudności w rozwiązaniu złączy. Mimo to w wielu
przypadkach, zwłaszcza w odniesieniu do najbardziej podstawowych elementów i połączeń
konstrukcyjnych, ustalenie ich wytrzymałości metodą obliczeń statycznych może mieć
poważne znaczenie praktyczne. Ponieważ obok wymienionych trudności dochodzą jeszcze
trudności w przewidzeniu dokładnych wielkości obciążeń działających na te konstrukcje,
przeto i obliczenia statyczne będą nieścisłe, a zatem i ich wyniki niezgodne z rzeczywistym
stanem rzeczy. Mimo to wytrzymałość mebla nie może być pozostawiona przypadkowi.
Aby nie dopuścić do nieprzewidzianego przekroczenia naprężeń, uwzględnia się
w obliczeniach odpowiedni współczynnik bezpieczeństwa. Uzyskuje się w ten sposób pewien
nadmiar wytrzymałości konstrukcji i w konsekwencji występujące naprężenia nie będą
przekraczały granicy sprężystości materiału. Obliczenia opierają się tu na zasadach
przewidzianych w statyce i na danych o wytrzymałości materiałów, które z łatwością można
znaleźć w odpowiednich podręcznikach lub poradnikach technicznych. Jako pomoc mogą też
służyć normy dotyczące zasad obliczania konstrukcji drewnianych.
Przystępując do obliczeń należy przede wszystkim uzmysłowić sobie udział elementów
w spełnianej przez mebel funkcji, ustalić wielkość obciążeń, jakie będą działać na konstrukcję
w czasie użytkowania i przeanalizować siły powstające w poszczególnych elementach pod
wpływem obciążenia. [3, s. 242]
Działające na konstrukcję obciążenia dzieli się na stałe i zmienne. Składają się one
z ciężaru własnego materiału i obciążeń użytkowych.
Konstrukcje meblarskie są w większości przypadków obciążone siłami statycznymi i głównie
na takie obciążenia są one dotychczas obliczane. Niektórzy meblarze sądzą, że obciążenia
mebli mogą być często wydedukowane. Obciążenia powinny być takie, aby konstrukcja
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
15
mogła wytrzymać maksymalne naprężenia, jakie mogą wystąpić w czasie użytkowania, przy
czym w tym przypadku należy uwzględnić już tylko niewielki współczynnik bezpieczeństwa.
Po ustaleniu obciążeń maksymalnych i wyznaczeniu kierunków działania sił przystępuje się
do przeprowadzenia obliczeń wytrzymałościowych wyznaczonych elementów i złączy. Jeżeli
naprężenia ustalone za pomocą obliczeń nie przekraczają wielkości naprężeń dopuszczalnych,
obliczony poprzeczny przekrój elementu przyjmuje się jako właściwy. Opierając się na
doświadczeniach w zakresie statyki w meblarstwie, można na kilku prostych przykładach
wykazać, że ustalenie przekrojów niektórych elementów mebli i ich połączeń za pomocą
obliczeń statycznych jest możliwe i celowe. [3, s. 243]
Przykład 1.
W szafie bibliotecznej umieszczono swobodnie półki z litego drewna świerkowego na
listwach przytwierdzonych do ścian bocznych. Wymiary półek: długość 1,5 m, szerokość 0,3
m. Na każdej z tych półek mogą być ustawione równomiernie na całej ich długości książki,
których ciężar równa się 300 N. Zakładamy, że dopuszczalna strzałka ugięcia półki może
wynieść 5 mm. Obliczyć grubość półek wg następującego wzoru (dla podparcia swobodnego
na końcach):
gdzie:
- obciążenie na jednostkę długości półki,
f = 0,005 m – strzałka ugięcia,
I – moment bezwładności przekroju poprzecznego półki w m
4
,
l = 1,5 m – odległość między listwami (podporami),
E = 98066,5* 10
5
Pa – współczynnik sprężystości materiału.
Po przekształceniu wzoru i podstawieniu wartości liczbowych otrzymujemy nieznaną wartość
momentu bezwładności przekroju poprzecznego półki I:
Grubość półki h liczymy teraz ze wzoru:
gdzie: b – szerokość półki.
Stąd:
Grubość półek w przypadku podparcia swobodnego wyniesie więc ok. 22 mm. Gdyby półka
leżąca swobodnie była wzmocniona od dołu listewką o przekroju 20 x 35 mm (jak na
rysunku 3), wówczas jej grubość przy strzałce ugięcia nie przekraczającej 5 mm mogłaby być
zmniejszona do 15 mm.
4
5
384
*
*
*
l
I
E
f
q
=
m
N
m
N
q
/
200
5
,
1
300
=
=
384
*
*
*
5
*
4
E
f
l
q
I
=
4
7
2
5
4
10
*
69
,
2
384
*
/
10
*
5
,
98066
*
005
,
0
0625
,
5
*
5
*
/
200
m
m
N
m
m
m
N
I
−
=
=
12
*
3
h
b
I
=
m
m
m
m
b
I
h
2
3
3
6
3
4
7
3
10
*
21
,
2
10
*
76
,
10
3
,
0
10
*
69
,
2
*
12
12
−
−
−
=
=
=
=
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
16
Rys. 3. Szkic półki wzmocniony listwą dolna [3, s. 244]
Zgodnie z obliczeniami przybliżony moment bezwładności wzmocnionej półki wyniesie:
Wstawiając w miejsce I obliczona uprzednio wartość otrzymamy (wynik w cm):
30h
3
+21h
2
+73,5h-237,05=0
Rozwiązując powyższe równanie otrzyma się h=1,43 cm = 14,3 mm. Należałoby przyjąć
h=15 mm.
W przypadku półki obustronnie podpartej, przymocowanej na stałe do innych elementów
konstrukcji (ścian bocznych szafy) za pomocą złączy półki h wyniesie w przybliżeniu 13 mm
zgodnie z wyliczeniem:
Należałoby przyjąć h=13 mm.
Wartość całkowitego obciążenia półki ustala się na podstawie praktycznych doświadczeń
użytkowych, przy czym zakłada się, że obciążenie to jest równomiernie rozłożone na całej
powierzchni półki. Do obliczeń przyjmuje się obciążenie jednostkowe q, wynikające
z podzielenia całkowitego obciążenia (w N) przez długość półki (w cm). Dla ułatwienia pracy
konstruktorom opracowano zestawienie obciążeń jednostkowych półek o różnej szerokości.
Założono cztery wielkości obciążeń całkowitych, a mianowicie: I – do 980 Pa (współczynnik
zapełnienia 0,5); II – do 1960 Pa (współczynnik zapełnienia 0,5); III – do 3025 Pa
(współczynnik zapełnienia 0,7); IV – do 7845 Pa (współczynnik zapełnienia 0,8). [3, s. 244]
12
)
(
)
(
3
'
'
3
'
h
h
b
h
b
b
I
+
+
−
≈
12
)
5
,
3
(
2
)
2
30
(
9
,
26
3
3
+
+
−
=
h
h
4
384
*
*
*
l
I
E
f
q
=
4
8
2
5
4
4
10
*
38
,
5
384
*
/
10
*
5
,
98066
*
005
,
0
0625
,
5
*
200
384
*
*
*
m
m
N
m
m
N
E
f
l
q
I
−
=
=
=
m
m
m
m
b
I
h
2
3
6
3
4
8
3
10
*
29
,
1
10
*
152
,
2
3
,
0
12
*
10
*
38
,
5
12
*
−
−
−
=
=
=
=
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
17
Tab. 1 Zależność równomiernego obciążenia półek od ich szerokości (wg Z. Trac’a) [3, s. 245]
Obciążenie w N/mm długości półki
Szerokość
półek
(mm)
I
II
III
IV
200
250
300
350
400
450
500
550
2,9
3,6
4,4
5,1
5,9
6,6
7,3
8,0
5,9
7,3
8,8
10,3
11,8
13,2
14,7
16,2
16,5
20,6
24,7
28,8
32,9
37,1
41,2
46,0
37,8
47,1
55,6
65,9
75,3
84,7
94,1
103,6
Przykład. 2
W krześle wykonanym z drewna bukowego połączono przednie nogi z oskrzyniami bocznymi
za pomocą dwu drewnianych kołków, każdy o średnicy 10 mm. Krzesło oparte tylko na
dwóch nogach obciążono siłą F = 1000 N (ciężar siedzącego na nim człowieka). Naprężenie
ścinające te kołki w płaszczyźnie a-b, jeśli czołowe powierzchnie elementów nie zostały
sklejone, określa wzór
gdzie:
τ
- naprężenia ściskające
A – powierzchnie przekroju poprzecznego kołków, wynoszące
2
4
2
10
*
8
,
0
*
2
4
*
*
2
m
d
−
≈
π
Podstawiając F i A do wzoru, otrzymuje się dla
N
N
F
500
2
1000
=
=
)
03125
,
0
(
03125
,
0
10
*
125
,
3
10
*
8
,
0
*
2
500
2
2
2
2
4
Pa
m
N
m
N
m
N
=
=
=
−
−
τ
Rys. 4. Kołkowe połączenie narożnikowe przedniej nogi z boczną skrzynią krzesła [5, s. 265]
Wytrzymałość drewna bukowego na ścinanie prostopadle do włókien wynosi 0,284 N/m
2
(0,284 Pa). Przyjmując dopuszczalne naprężenie równe 1/5 tej wartości, tj. 0,057 N/m
2
(0,057 Pa) stwierdzamy, że
τ
= 0,03125 N/m
2
< 0,057 N/m
2
, czyli złącze jest dostatecznie
wytrzymałe. Zagadnienia te można rozwiązać także doświadczalnie, stosując odpowiednie
urządzenia do badania wytrzymałości.
[5, s. 265]
A
F
=
τ
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
18
W przypadku przeprowadzania pełnej analizy wytrzymałościowej tego typu złączy
uwzględnia się dodatkowo działanie momentu zginającego, wywołującego naprężenia
ściskające i rozciągające w łączonych częściach złącza oraz naciski na powierzchniach ich
styku. Zniszczenie omawianych złączy zachodzi przede wszystkim na skutek działania
momentu zginającego, a nie ścinania.
W pewnych okolicznościach, a zwłaszcza w przypadku wprowadzenia do konstrukcji
nowych materiałów, można stosować rachunkowo prostą metodę porównywania sztywności
elementów na zginanie stosując wzór: B=E
1
*I
1
=E
2
*I
2
. Można z niej korzystać
w sposób przyspieszony przez porównywanie elementów nowo projektowanych z podobnymi
elementami w istniejących już poprawnych konstrukcjach. Projektant dobiera materiał
o znanej wartości E i przekrój elementu charakteryzujący się odpowiednią wielkością I.
Ustalenie przekrojów elementów konstrukcji meblarskich w oparciu o istniejące wzory,
jak również na podstawie obliczeń wytrzymałościowych nie jest wystarczające i to zarówno
z punktu widzenia technicznego, jak i ekonomicznego. Dlatego też od pewnego czasu
prowadzi się doświadczenia nad konstrukcjami obciążanymi aż do momentu ich zniszczenia.
Mają one stanowić podstawę do ustalenia nowej metody obliczeń konstrukcji wg stanu
granicznego. Jest to przejście w projektowaniu konstrukcji z drewna z metody naprężeń
dopuszczalnych na metodę stanów granicznych obciążenia lub odkształcenia. W tej metodzie
zastępuje się jeden wypadkowy współczynnik bezpieczeństwa szeregiem współczynników
zależnych od właściwości materiału, sposobu obciążeń konstrukcji, kształtu przekroju
poprzecznego elementów oraz rodzaju złączy. [3, s. 246]
Wytrzymałość połączeń czopowych krytych
Połączenia czopowe kryte dotąd zachowują sprężystość, dopóki spoina klejowa łącząca
elementy drewniane nie ulegnie zniszczeniu. Jej wytrzymałość obliczamy analogicznie jak dla
połączeń widlicowych, wprowadzając odpowiednie wymiary i liczbę spoin. Zniszczenie
spoiny powoduje, że obciążenia zewnętrzne przenoszone są przez złącza w kształcie czopów.
W tych warunkach ustalić należy:
Wytrzymałość czopów na ściskanie
Wytrzymałość czopów na zginanie
Wytrzymałość części gniazda na ścinanie
Gdzie: T, M – siła tnąca i moment gnący,
n – liczba czopów,
J – moment bezwładności przekroju n-czopów,
y – odległość włókien skrajnych od osi obojętnej,
b – długość czopa,
g – grubość czopa,
k
t
d
– wytrzymałość drewna na ściskanie w poprzek włókien,
k
d
g
– wytrzymałość drewna na zginanie,
e – głębokość osadzenia czopa,
h – wysokość czopa. [2, s. 197]
d
t
k
ngh
T
≤
=
max
τ
d
g
k
y
J
M
≤
=
σ
d
t
k
g
b
ne
T
≤
+
=
)
2
(
max
τ
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
19
Rys. 5. Geometria czopa krytego: a) obciążenie siłami tnącymi, b) obciążenie momentem gnącym, c) przekrój
czopów; h – wysokość czopa, e – głębokość osadzenia czopa [2, s. 197]
Obecnie w kraju i za granicą są prowadzone intensywne badania zmierzające do
rozwiązania tego zagadnienia doświadczalnie. Wykonano odpowiednie urządzenia probiercze
do badania wytrzymałości poszczególnych rodzajów mebli, które naśladując warunki pracy
mebli podczas użytkowania, umożliwiają ustalenie wytrzymałości całej konstrukcji i jej
części, a w konsekwencji ustalenie wymiarów elementów i złączy.
Z przytoczonych przykładów obliczeniowych i wiążących się z nimi rozważań wynika, że
celowe jest odpowiednie uwzględnienie obliczeń w procesie konstruowania mebli.
W dotychczasowej praktyce obliczenia te są zazwyczaj uwzględniane w niedostatecznym
stopniu, albo też najczęściej zupełnie pomijane.
Należy zwrócić uwagę, że zbyt szczegółowa analiza wytrzymałościowa konstrukcji
meblarskich, a zwłaszcza ich złączy prowadzi prawie zawsze do złożonych obliczeniowo
zadań - statycznie niewyznaczalnych. W przypadku drewna i tworzyw drzewnych nie
prowadzą one w praktyce do wyników zgodnych z rzeczywistością ze względu na trudności
w ocenie podatności elementów.
Ustalając wymiary przekrojów elementów mebli, współczesny konstruktor powinien stale
mieć na uwadze celowe wykorzystanie:
−
sprawdzonych
wyników
doświadczeń
praktycznych
w
zakresie
konstrukcji
zrealizowanych i użytkowanych w przeszłości,
−
obliczeń wytrzymałościowych według metody naprężeń dopuszczalnych (dopuszczalnych
odkształceń),
−
doświadczalnej metody oceny konstrukcji i jej części za pomocą urządzeń probierczych
do badań wytrzymałościowych mebli. [3, s. 246]
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Czy potrafisz wyjaśnić pojęcie wytrzymałości?
2. Od czego zależy wytrzymałość konstrukcji?
3. Jakie znasz obciążenia działające na konstrukcje?
4. Czy potrafisz określić sposoby zwiększania wytrzymałości elementów konstrukcji?
5. Czy potrafisz obliczyć wytrzymałość połączeń?
6. Czym powinien kierować się konstruktor ustalając wymiary przekrojów elementów?
7. Co to jest współczynnik bezpieczeństwa?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
20
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Oblicz wytrzymałość połączenia czopowego narożnikowego prostopadłego i uciosowego.
Założyć kierunek działania i wartość siły oraz wymiary złącza.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) wykonać rysunek połączenia,
3) nanieść wymiary i kierunek działania siły,
4) określić gatunek drewna z jakiego jest wykonane połączenie,
5) wykonać obliczenia,
6) przedstawić powyższe w formie opisowej,
7) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– dokumentacja techniczno-technologiczna,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 2
Obliczyć wytrzymałość połączenia kołkowego wg. załączonego rysunku.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) przeprowadzić analizę rysunku,
3) określić gatunek drewna z jakiego jest wykonane połączenie,
4) określić średnicę kołków,
5) wykonać obliczenia,
6) przedstawić powyższe w formie opisowej,
7) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
8) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– dokumentacja techniczno-technologiczna,
– przybory do pisania,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 3
Obliczyć wytrzymałości półki szafy bibliotecznej wykonanej z drewna świerkowego
o wymiarach: długość 1,5 m, grubość 18 mm.
Sposób wykonania ćwiczenia
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
21
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) wykonać obliczenia,
3) przedstawić powyższe w formie opisowej,
4) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
5) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– przybory do pisania,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 4
Oblicz wytrzymałość połączenia czopowego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) przeprowadzić analizę rysunku,
3) określić gatunek drewna z jakiego jest wykonane połączenie,
4) określić wymiary czopa,
5) wykonać obliczenia,
6) przedstawić powyższe w formie opisowej,
7) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
8) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– przybory do pisania,
– rysunek połączenia czopowego,
– literatura z rozdziału 6.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Tak Nie
Czy potrafisz:
1) wyjaśnić pojęcie wytrzymałości?
¨ ¨
2) określić od czego zależy wytrzymałość konstrukcji?
¨ ¨
3) określić obciążenia działające na konstrukcje?
¨ ¨
4) określić sposoby zwiększania wytrzymałości elementów konstrukcji?
¨ ¨
5) obliczyć wytrzymałość połączenia?
¨ ¨
6) scharakteryzować co należy uwzględniać przy ustalaniu wymiarów
konstrukcji?
¨ ¨
7) scharakteryzować praktyczne zastosowanie współczynnika bezpieczeństwa?
¨ ¨
8) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu?
¨ ¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
22
4.3. Sztywność – sposoby wyznaczania i zwiększania sztywności
połączeń, elementów, podzespołu oraz całego wyrobu
4.3.1. Materiał nauczania
Sztywność konstrukcji – jest to jej odporność na odkształcenia wywołane siłami
zewnętrznymi, konstrukcja mebla powinna być sprężysta (oznacza to, że po odciążeniu
odkształcenia powinny zaniknąć). Sztywność mebli można uzyskać przez odpowiedni dobór:
materiałów, połączeń, wymiarów i kształtu elementów oraz przez korzystny układ
elementów. Tak na przykład, łączyny nóg usytuowane bliżej podłogi bardziej zwiększają
sztywność mebli szkieletowych niż wówczas, gdy są usytuowane wyżej. [5, s. 266]
W ramach analizy sztywnościowej bada się deformacje korpusu mebla oraz ugięcia
drążków, półek, przegród, den szuflad i pojemników, a także odkształcenia połączeń
ściennych.
Sztywność globalna mebli skrzyniowych
Konstrukcje mebli skrzyniowych wykonane są głównie z elementów płytowych lub
ramowo-płycinowych. Ze względu na wysoką sztywność na ścinanie płyt w porównaniu z ich
sztywnością na skręcanie, meble skrzyniowe poddane siłom skręcającym mają stały
charakterystyczny sposób deformacji, który można wywołać różnymi układami sił jak na
rysunku 6.
Rys. 6. Równoważne układy sił powodujących deformacje skrętną korpusu: a) nierówność podłoża,
b) przesuwanie, c) przenoszenie. [2, s. 144]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
23
Należy przy tym zauważyć, że skręcenie jednej płyty powoduje odkształcenie
pozostałych w wyniku geometrycznych zależności. Oznacza to jednocześnie, że jeżeli można
zapobiec deformacji jednej płyty to wszystkie inne pozostaną również płaskie. Prawidłowość
tę wyjaśnia rysunek. 7.
Rys. 7. Przykład eliminacji odkształceń skrętnych płyt w korpusie mebla jednokomorowego. [2, s. 145]
Rozpoczynając bowiem składanie korpusu mebla od ścian bocznych oraz wieńca
dolnego, ściany boczne, z powodu małej sztywności połączeń, nie są w stanie przenieść
obciążenia bocznego P. Konstrukcję tę można ulepszyć dodając ścianę tylną, która obciążenie
boczne P zacznie przenosić w swojej płaszczyźnie. Wprowadzając w dalszej kolejności
obciążenie swobodnych narożników ścian bocznych siłami Q powoduje się wyraźną skrętną
deformację płyt. A ponieważ sztywność skrętna jest wielokroć mniejsza od sztywności na
ścinanie, w celu poprawy jakości konstrukcji, obciążenie Q należy przenieść w płaszczyźnie
wieńca górnego, w tym przypadku obciążonego tarczowo. Kolejne obciążenie wieńca
górnego siłą V pionową do jego powierzchni wywołuje skrętną deformację całego korpusu
mebla. W tej sytuacji jedynym zabiegiem prowadzącym do wyeliminowania odkształceń
postaciowych płyt jest zamocowanie drzwi wpuszczonych do środka korpusu tak aby wieńce
i boki szafy stykały się z ich obrysem. Siły V będą wówczas przenoszone tarczowo przez
drzwi i cała konstrukcja mebla pozostanie niemal doskonale sztywna.
Taki sposób usytuowania elementów płytowych pozwala uzyskać wysoką sztywność korpusu
i wytrzymałość połączeń, jedynie przy zamkniętych drzwiach mebla. W przypadku
konstrukcji mebli skrzyniowych bez drzwi lub o drzwiach nakładanych, podczas obciążeń
użytkowych, dominuje postać deformacji skrętnej. [2, s. 145]
W świetle wymagań polskich norm PN-EN 1727:2001 jakość mebli określa się przez
badanie sztywności i wytrzymałości zarówno całej konstrukcji jak i poszczególnych jej
elementów oraz połączeń.
Sztywność mebli skrzyniowych definiowana jest przy tym jako iloraz wartości obciążenia
zewnętrznego P
z
przyłożonego do ściany bocznej korpusu na wysokości wieńca górnego do
wartości przemieszczenia
∆
P mierzonego na kierunku działania tego obciążenia:
m
N
P
P
k
z
10000
≥
∆
=
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
24
gdzie: k – sztywność korpusu mebla,
P
z
– obciążenie zewnętrzne,
∆
P – przemieszczenie na kierunku obciążenia P
z
.
Wartość tego współczynnika według zaleceń normowych nie powinna być mniejsza od 10000
N/m. W praktyce inżynierskiej warto jednak przyjmować dwie wartości:
−
k > 10000 N/m dla regałów i kredensów,
−
k > 20000 N/m dla regałów bibliotecznych, mebli kuchennych i innych konstrukcji silnie
obciążonych. [2, s. 146]
Rys. 8. Schemat podparcia i obciążenia korpusu mebla podczas badań sztywności globalnej. [2, s. 146]
Schemat podparcia i obciążenia korpusu, zamieszczony na rysunku 8, tym jednak różni
się od badań normowych, że obciążenie zewnętrzne P
z
nie jest przyłożone 50 mm poniżej
wieńca górnego lub na wysokości 1600 mm, jak nakazuje norma, lecz dokładnie na wysokość
wieńca górnego w płaszczyźnie zabudowy frontowej. Dlatego też jako zewnętrzne obciążenie
obliczeniowe Pz należy przyjmować:
- dla mebli o wysokości C
≤
1,65 m
- dla mebli o wysokości C > 1,65 m
gdzie: C – wysokość mebla,
P
N
– obciążenie normatywne. [2, s. 146]
Projektowanie cokołów i usztywnień
Otwarty korpus mebla skrzyniowego można usztywnić na skręcanie przez powiększenie
grubości jednej lub kilku jego płyt. Zastosowanie grubych płyt na wszystkie elementy mebla
poprawia sprawność konstrukcji, ale jednocześnie zwiększa jego ciężar, zużycie materiału
i ogólny koszt wyrobu. Niska efektywność tego rozwiązania sprawia, że prace projektowe
należy raczej koncentrować na skupieniu materiału w jednej płycie. [2, s. 154]
N
z
P
C
C
P
05
,
0
−
=
N
z
P
C
P
6
,
1
=
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
25
Rys. 9. Usztywnienie korpusu mebla przez zastosowanie jednej płyty grubościennej i zmniejszenie grubości płyt
pozostałych: a) wszystkie płyty o jednakowej grubości d, b) płyta wieńca dolnego o zwiększonej grubości.
[2, s. 154]
Zakładając proporcje wymiarowe c = 2a = 4b otrzymujemy że:
Sztywność korpusu mebla o pogrubionej jednej płycie poziomej jest trzynaście razy większa,
przy czym 12,5 jednostek sztywności pochodzi z płyty o grubości 5d, a pozostałe 1/2
jednostki od płyt grubości 3/4 d.
Usztywnienie korpusu mebla przez płytę grubościenną jest kosztowne z uwagi na dużą
zawartość materiału. Koszt ten można znacznie obniżyć stosując wzmocnienia w postaci
cokołów oraz cokołów z żebrami. [2, s. 154]
Przedstawione
powyżej
sposoby
projektowania
usztywnień
konstrukcji
mebli
skrzyniowych dotyczyły głównie wieńca dolnego i cokołu. Jednak ten sam tok rozumowania
można odnieść do płyty wieńca górnego, zwłaszcza, że coraz częściej na rynku konsumenta
pojawiają się meble mające nad wieńcem górnym ozdobne listwy maskujące w kształcie
cokołu lub fasady rysunek 10. Te elementy zdobnicze doskonale nadają się do ukrywania
Rys.10. Konstrukcje mebli
z wieńcem w postaci: a) cokołu,
b) fasady. [2, s. 158]
Rys.11. Sposoby łączenia elementów cokołu
między sobą i płytą wieńca: a) cokół
trzyelementowy z usztywnionymi listwami,
b) cokół czteroelementowy z żebrem, c)
przemiennie rozstawienie żeber na wieńcu
dolnym i górnym [2, s. 158]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
26
projektowanych wzmocnień, także na płaszczyźnie wieńca górnego. Współpraca żeber
i listew obrzeżnych z płytą wymaga jednak konstrukcyjnego zapewnienia stałego kąta
pomiędzy płytą a żebrem. W wypadku listwy o końcu swobodnym należy ten koniec połączyć
z płytą przez dodatkowy element np. klocek. Oczywistym jest również, że zastosowanie
dwóch krzyżujących się żeber przekątnych wymaga rozwiązania konstrukcyjnego węzła
środkowego. Innym rozwiązaniem tego problemu jest mocowanie jednego żebra w wieńcu
dolnym, a drugiego na wieńcu górnym rysunek 11. [2, s. 158]
Badanie sztywności
Rys. 12. Badanie sztywności korpusu siłą F przyłożoną jednorazowo
Rys. 13. Badanie sztywności połączeń korpusu wielokrotne działającą siłą F; b = 1600 mm dla H
≥
1650 mm,
b = H-50 mm dla H
≤
1650 mm. [5, s. 288]
Sztywność połączeń korpusu oblicza się jako stosunek przesunięcia wieńca górnego
względem wieńca dolnego. Nie powinno ono być większe niż 3 mm na każdy metr wysokości
mebla. [5, s. 288]
Sztywność korpusu powinna być nie mniejsza niż 10 N na l mm deformacji korpusu.
Badanie sztywności poziomych elementów płytowych (wieńców, półek, przegród)
i drążków wykonuje się przez przyłożenie obciążenia powierzchniowego równomiernie
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
27
rozłożonego i pomiar maksymalnego ugięcia badanych elementów w ich płaszczyźnie
frontowej.
Badanie sztywności drążków wykonuje się przez ich obciążenie liniowe i pomiar
maksymalnego ugięcia. Ugięcia te nie mogą przekraczać (w przeliczeniu na l m długości
elementu): dla wieńców i przegród – 2 mm/m, dla półek – 4 mm/m i dla drążków 8 mm/m.
[5, s. 292]
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Wyjaśnij pojęcie sztywności i jej praktyczne znaczenie w konstrukcjach?
2. Co to jest sztywność globalna?
3. Scharakteryzuj czynniki od których zależy sztywność konstrukcji?
4. W jaki sposób można uzyskać sztywność konstrukcji?
5. Określ sposoby zwiększania sztywności mebli skrzyniowych?
6. Co to jest sztywność lokalna i w jaki sposób wpływa na sztywność wyrobu?
7. Scharakteryzuj sposoby zwiększania sztywności elementów i podzespołów?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zaprojektuj rozwiązanie zwiększające sztywność połączeń elementów płytowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) określić wymagania stawiane połączeniom płytowym,
3) wykonać rysunek połączenia,
4) przedstawić powyższe w formie opisowej,
5) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– komputer z oprogramowaniem i drukarką,
– dokumentacja techniczno-technologiczna,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 2
Zaprojektuj rozwiązanie zwiększające sztywność połączeń elementów z drewna litego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) określić wymagania stawiane połączeniom płytowym,
3) wykonać rysunek połączenia,
4) przedstawić powyższe w formie opisowej,
5) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
28
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– komputer z oprogramowaniem i drukarką,
– dokumentacja techniczno-technologiczna,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 3
Scharakteryzuj w jaki sposób można zwiększyć sztywność szuflady.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) przeprowadzić analizę konstrukcji szuflady,
3) przedstawić możliwość zwiększenia sztywności w formie opisowej,
4) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
5) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– przykładowe konstrukcje szuflad,
– przybory do pisania,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 4
Wykonaj badanie sztywności połączeń korpusu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) przeprowadzić analizę połączeń korpusu,
3) przyłożyć siłę do korpusu mebla zgodnie z wytycznymi zawartymi w normie,
4) dokonać pomiaru przesunięcia wieńca górnego,
5) zanotować wynik pomiaru,
6) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– mebel skrzyniowy,
– przybory do pisania,
– przyrządy pomiarowe,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
29
4.3.4. Sprawdzian postępów
Tak Nie
Czy potrafisz:
1) scharakteryzować pojęcie sztywności i jej praktyczne znaczenie
w konstrukcjach?
¨ ¨
2) wyjaśnić pojęcie sztywności globalnej?
¨ ¨
3) scharakteryzować czynniki od których zleży sztywność konstrukcji?
¨ ¨
4) określić w jaki sposób można uzyskać sztywność konstrukcji?
¨ ¨
5) określić sposoby zwiększania sztywności mebli skrzyniowych?
¨ ¨
6) scharakteryzować sztywność lokalna i jej wpływ na sztywność wyrobu?
¨ ¨
7) scharakteryzować sposoby zwiększania sztywności elementów
i podzespołów
?
¨ ¨
8) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu?
¨ ¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
30
4.4. Stateczność – sposoby jej zwiększania oraz sprawdzania
4.4.1. Materiał nauczania
Stateczność polega na zachowywaniu przez mebel stałego położenia, niezależnie od
działania sił zewnętrznych. Stateczność mebla jest uwarunkowana położeniem jego środka
ciężkości. Środek ciężkości musi być usytuowany możliwie najniżej, w obrębie podstawy
mebla. Dlatego dolne części mebla powinny być cięższe niż górne, a gabarytowe wymiary
podstawy większe niż pozostałych części mebla. Stateczność zależy także od sztywności
mebla, głównie od sztywności połączeń. Obluzowanie połączeń może spowodować
wyboczenie mebla i doprowadzić do jego wywrócenia. [5, s. 266]
Stateczność korpusu mebla
Z punktu widzenia bezpieczeństwa użytkownika, stateczność mebli jest cechą bodaj
najważniejszą. O ile złamania elementów lub pęknięcia w połączeniach powodują stopniową
utratę sztywności konstrukcji, w zależności od rozmiarów zaistniałych defektów, o tyle utrata
stateczności mebla, zwłaszcza o dużej masie, może w sposób nagły i bezpośredni zagrozić
zdrowiu lub życiu użytkownika. Dotyczy to szczególnie mebli dla dzieci i niemowląt, które
nie potrafią reagować na stany bezpośredniego zagrożenia.
Dotychczasowe metody oceny stateczności konstrukcji sprowadzają się do laboratoryjnych
pomiarów wartości obciążeń poziomych lub pionowych, dla których mebel ulega
przemieszczeniu. Poniżej przedstawiono rozwiązania ścisłe pozwalające ocenić w drodze
analitycznej, stateczność projektowanego mebla.
W przypadku mebli o konstrukcji skrzyniowej w pierwszej kolejności należy wyznaczyć
współrzędne środka ciężkości konstrukcji w stanie obciążenia użytkowego. W tym celu
rozpatrzeć należy przekrój poprzeczny mebla w rzucie bocznym. [2, s. 169]
Rys. 14. Schemat obliczeniowy położenia środka ciężkości korpusu mebla skrzyniowego. [2, s. 169]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
31
Uwzględniając zarówno obciążenia masowe jak też użytkowe. Interesującą wartość
współrzędnej "x" położenia środka ciężkości wyznaczymy z równania:
w którym:
gdzie:
V
i
– objętość elementu,
i – gęstość elementu,
A
i
– pole powierzchni półek, przegród poziomych i wieńcy,
q
Ai
– obciążenie powierzchni półek, przegród poziomych wieńca dolnego,
V
si
– objętość szuflady,
q
vi
– obciążenie objętościowe szuflady,
A
pi
– pole powierzchni drzwi o poziomej osi obrotu,
q
pi
– obciążenie powierzchniowe drzwi o poziomej osi obrotu,
x
i
– odcięta współrzędnych położenia środka ciężkości elementu lub obciążenia, względem
początku układu. [2, s. 170]
Znając położenie środka ciężkości "x" bryły mebla, ustalić można stan równowagi
korpusu w oparciu o znane zależności dla:
x > a korpus samodzielnie traci równowagę (przewraca się bez użycia siły zewnętrznej),
x = a korpus pozostaje w równowadze chwiejnej, to jest w stanie gdy dowolna mała siła
pozioma P powoduje utratę jego stateczności,
x < a korpus pozostaje w stanie równowagi stałej i potrzebna jest pewna siła pozioma
wytrącająca mebel z tego stanu.
Wartość tego obciążenia możemy zapisać w postaci:
gdzie:
a, h -wymiary przekroju bocznego,
P
kr
- obciążenie krytyczne dopuszczalne przez normę. [2, s. 170]
Stateczność mebli szkieletowych
W przeciwieństwie do sposobu oceny stateczności mebli skrzyniowych, ustalenie
stateczności ram bocznych mebli szkieletowych wymaga znajomości zarówno wartości
obciążenia pionowego P, jak też poziomego H. Wartość siły P wyrazić można w postaci:
kr
i
P
a
x
Q
h
a
P
≥
−
=
∑
)
1
(
kr
n
i
i
P
Q
e
a
P
≤
=
∑
=
1
∑
∑
=
i
i
i
Q
x
Q
x
i
pi
p
i
pi
i
vi
k
i
si
m
i
i
Ai
i
n
i
i
i
i
i
x
q
A
x
q
V
x
q
A
x
p
x
Q
∑
∑
∑
∑
∑
=
=
=
=
+
+
+
=
1
1
1
1
∑
∑
∑
∑
∑
=
=
=
=
+
+
+
=
m
i
k
i
p
i
pi
pi
vi
si
Ai
i
i
n
i
i
i
q
A
q
V
q
A
q
V
Q
1
1
1
1
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
32
Natomiast wartość siły H w formie:
gdzie:
a – szerokość podstawy mebla,
e – ramię działania siły pionowej względem krawędzi podstawy,
x – położenie środka ciężkości mebla,
h – wysokość od górnej krawędzi oparcia,
ΣQ
i
– suma obciążeń masowych,
P
kr
– obciążenie krytyczne. [2, s. 199]
Rys. 15.Schemat obliczeniowy stateczności krzesła w układzie: a) symetrycznym, b) niesymetrycznym. [2, s. 199]
Najczęstszą przyczyną utraty stateczności mebli, przez wyjście środka masy konstrukcji
poza obszar podstawy, jest błędne rozłożenie elementów. Dla konstrukcji niesymetrycznych
należy więc sprawdzić położenie środka masy „x” oraz ustalić dopuszczalne obciążenie H i P
powodujące przewrócenie krzesła, fotela lub stołu. [2, s. 200]
Badanie stateczności mebli skrzyniowych wykonuje się przez jednokrotne przyłożenie
siły poziomej – do ściany bocznej lub ściany tylnej mebla – przy jednoczesnym działaniu
obciążenia powierzchniowego równomiernie rozłożonego na drzwiach oraz w szufladach
mebla (jeśli występują). Badanie wykonuje się zgodnie ze schematami przedstawionymi na
rysunku 16. Szczegółowe wytyczne i metod badania są zawarte w normie PN-EN 1727:2001.
kr
n
i
i
P
Q
h
x
H
≤
=
∑
=
1
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
33
Rys.16. Badanie stateczności mebli skrzyniowych: a) długość podstawy
≤
500 mm, b) o długości
podstawy > 500 mm. [5, s. 290]
4.4.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Na czym polega stateczność mebla?
2. Od czego zależy stateczność mebla?
3. W jakim położeniu powinien znajdować się środek ciężkości mebla?
4. W jaki sposób określa się stateczność mebla?
5. Co jest przyczyną utraty stateczności mebli szkieletowych?
6. W jaki sposób należy przygotować mebel skrzyniowy do badania stateczności?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Oblicz stateczność korpusu mebla skrzyniowego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) przygotować mebel do pomiaru,
3) wyznaczyć środek ciężkości konstrukcji w stanie obciążenia użytkowego,
4) ustalić stan równowagi korpusu,
5) przedstawić powyższe w formie opisowej,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
34
Wyposażenie stanowiska pracy:
– szafka dolna mebla kuchennego,
– dokumentacja techniczno-technologiczna,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 2
Oblicz stateczność krzesła.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) przygotować mebel do pomiaru,
3) obliczyć wartość obciążenia pionowego,
4) obliczyć wartość dociążenia poziomego,
5) przedstawić powyższe w formie opisowej,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– krzesło,
– dokumentacja techniczno-technologiczna,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 3
Określ stateczność w zależności od konstrukcji.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) przeprowadzić analizę normy,
3) przeprowadzić analizę konstrukcji badanych wyrobów,
4) przedstawić wnioski w formie opisowej,
5) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– przykładowe konstrukcje,
– przybory do pisania,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 4
Dokonaj oceny stateczności szafy bibliotecznej.
Sposób wykonania ćwiczenia
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
35
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) przeprowadzić analizę normy,
3) przeprowadzić analizę konstrukcji badanych wyrobów,
4) wykonać pomiar,
5) przedstawić wnioski w formie opisowej,
6) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– przykładowe konstrukcje szafy,
– przybory do pisania,
– przyrządy pomiarowe,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
4.4.4. Sprawdzian postępów
Tak Nie
Czy potrafisz:
1) scharakteryzować na czym polega stateczność mebla?
¨ ¨
2) określić od czego zależy stateczność mebla?
¨ ¨
3) scharakteryzować położenie środka ciężkości mebla?
¨ ¨
4) określić stateczność mebla?
¨ ¨
5) wyjaśnić co jest przyczyna utraty stateczności konstrukcji?
¨ ¨
6) określić sposoby zwiększania trwałości konstrukcji?
¨ ¨
7) scharakteryzować sposoby oceny stateczności konstrukcjach mebli
skrzyniowych?
¨ ¨
8) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu?
¨ ¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
36
4.5. Technologiczność – sposoby osiągania
4.5.1. Materiał nauczania
Technologiczność konstrukcji
Pod określeniem technologiczności konstrukcji zwykło się rozumieć cechy projektu,
umożliwiające prawidłowy i najłatwiejszy sposób wykonania konstrukcji przy najmniejszym
nakładzie pracy. Technologiczność konstrukcji powinna zapewnić ograniczenie do minimum
możliwości powstawania błędów w procesie wytwarzania.
Na technologiczność składają się następujące elementy:
1. Dostępność materiału (sposób obróbki, jakość, właściwości fizyczne, technologiczne,
mechaniczne). Wszystkie elementy konstrukcyjne winny mieć uzasadnienie poparte
analizą wytrzymałościową.
2. Łączenie elementów (normalizacja, typizacja, wytrzymałość, pracochłonność).
3. Zróżnicowanie jakości elementów konstrukcyjnych
4. Ilość elementów w wyrobie.
5. Powtarzalność elementów.
6. Wskaźnik technologiczności.
W praktyce mamy do czynienia ze względną technologicznością konstrukcji, będącą
stosunkiem pracochłonności jej wytwarzania do pracochłonności wytwarzania innych tego
typu konstrukcji, oczywiście w praktycznie jednakowych warunkach. Z dwóch lub więcej
porównywanych konstrukcji najbardziej technologiczna będzie ta, która spełni następujące
podstawowe warunki:
−
kształt i wymiary jej części będą maksymalnie uproszczone, ich różnorodność jak
najbardziej ograniczona, zaś tolerancje zapewnią wzajemną zamienność części
konstrukcji,
−
ilość i rodzaj materiałów oraz gotowych półfabrykatów będą w możliwie największym
stopniu ograniczone, a materiałochłonność zmniejszona,
−
typizacja i unifikacja części konstrukcji oraz podstawowych materiałów będą rozwinięte
do granic warunkujących ekonomicznie uzasadniony rodzaj produkcji (np. potokowy),
przy pełnym zachowaniu jakości wyrobu. [3, s. 247]
Typizacja – ujednolicenie grupy wyrobów pod względem jego głównych cech w celu
ułatwienia i zmniejszenia kosztów produkcji oraz ułatwienia użytkowania.
Unifikacja – ujednolicenie w zakresie jednego wyrobu pod względem jego cech
konstrukcyjnych, wymiarów i cech materiału. Unifikacja ułatwia wymianę elementów
w wyrobie.
Konstrukcję można uznać za technologiczną wtedy, gdy wykonanie poszczególnych
operacji technologicznych, np. klejenia czy wykańczania jest łatwe i proste, gdy złącze składa
się bez trudu, gdy kształt elementów lub złożonego podzespołu ułatwia wywarcie nacisku
montażowego i sklejenie części konstrukcji. Dostępność powierzchni, na które nanosi się
wyroby malarsko-lakierowe, wygodne do montażu okucia – to dalsze cechy
technologiczności.
Konstrukcję skomplikowaną, o złączach trudnych do złożenia, niedostępnych do wykańczania
powierzchniach, wymagającą powtarzania niektórych operacji, utrudniającą proces
wytwarzania - co w efekcie przedłuża go i podwyższa koszty – uznajemy za
nietechnologiczną.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
37
Przyjęte w projekcie rozwiązania konstrukcyjne najpierw dostosowuje się do istniejących
warunków wytwarzania oraz do warunków, które przewiduje się osiągnąć w wyniku realizacji
planowanego rozwoju technicznego i organizacyjnego, a w końcowej fazie – konkretyzując
rozwiązania konstrukcyjne – dąży się do zapewnienia nowatorskiej i inspirującej funkcji
projektu w postępie technologicznym. Wśród tych rozwiązań istotne miejsce zajmują
typizacja i unifikacja części konstrukcji, możliwości ich demontażu i wymiany po zużyciu.
Poziom unifikacji konstrukcji meblarskich uważa się za zadowalający, jeżeli współczynnik
unifikacji, wyrażony stosunkiem liczby zunifikowanych części mebla do ich ogólnej liczby,
będzie wynosił 6 : 10, tj. 0,6. [3, s. 247]
gdzie:
k
g
- współczynnik unifikacji elementów,
H – ilość zunifikowanych elementów w wyrobie (meblu),
D – ogólna ilość elementów w wyrobie.
gdzie:
k
p
– współczynnik powtarzalności elementów,
m – liczba typowymiarów elementów,
N – ogólna liczba zunifikowanych elementów w zestawie,
n – liczba wyrobów w zestawie.
Przez przyjęcie określonych rozwiązań konstrukcyjnych, dokumentacja projektowa
konstrukcji w wielu przypadkach jakby narzuca metodę produkcyjną i sposoby wykonywania
operacji obróbczych. Pracochłonność i koszt tych operacji zależą bezpośrednio od przyjętych
rozwiązań konstrukcyjnych.
W miarę wzrostu skali produkcji i rozwoju nowoczesnych metod technologicznych następuje
silniejsze
sprzężenie
zwrotne
między
funkcją
konstrukcyjną
i
technologiczną.
W konsekwencji powoduje to poszerzenie zakresu wiedzy technologicznej poza problematykę
techniki wytwarzania i podjęcia problematyki technologicznego konstruowania, opartego na
znajomości
nowych
tworzyw
i
związków,
jakie zachodzą między metodami
technologicznymi a cechami użytkowymi wyrobów (żywotność, trwałość, niezawodność,
dostępność ekonomiczna). Kryteria jakości technologicznej wyrobu obejmują przy takim
ujęciu zarówno wyniki techniczne, jak i ekonomiczne procesu produkcyjnego.
Podczas procesu wytwarzania materiał i konstrukcja ulegają nie tylko zmianom
kształtu i wymiarów, ale także często zmianom strukturalnym, będącym następstwem np.
takich operacji, jak uplastycznienie, prasowanie, klejenie, wykończanie itp. Stosując
rozwiązania
konstrukcyjne
utrudniające
lub
uniemożliwiające
zastosowanie
prawidłowego procesu technologicznego, obniża się wartość użytkową wyrobu i powoduje
z reguły wzrost pracochłonności jego wykonania.
Między określonym rozwiązaniem konstrukcyjnym a procesem produkcyjnym
i operacjami technologicznymi istnieje przyczynowy związek. Znalezienie zależności
i powiązań tych czynników ze sobą i ustalenie wielkości liczbowych ma istotne
znaczenie dla oceny technologiczności konstrukcji. [3, s. 248]
1
1
1
−
−
−
=
D
H
k
g
1
0
≤
≤
g
k
n
m
N
k
p
*
=
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
38
4.5.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Czym jest technologiczność?
2. Jakie jest znaczenie technologiczności?
3. Jakie elementy składowe decydują o technologiczność?
4. Co to jest typizacja?
5. Czym jest unifikacja?
6. Jaką konstrukcję uznaje się za technologiczną?
7. Co określa współczynnik unifikacji?
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Określ technologiczność stołu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) określić wymagania stawiane meblom do pracy,
2) dokonać analizy konstrukcji stołu,
3) dokonać analizy kształtu i wymiarów elementów stołu,
4) przeprowadzić analizę ilości użytego materiału,
5) porównać analizę operacji technologicznych podczas wykonywania wyrobu,
6) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– katalogi, prospekty,
– dokumentacja techniczno-technologiczna,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 2
Określ technologiczność szafy.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) określić wymagania stawiane meblom do przechowywania,
2) dokonać analizy konstrukcji szafy,
3) dokonać analizy kształtu i wymiarów elementów,
4) przeprowadzić analizę ilości użytego materiału,
5) porównać analizę operacji technologicznych podczas wykonywania wyrobu,
6) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
39
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– katalogi, prospekty,
– dokumentacja techniczno-technologiczna,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 3
Dokonaj oceny technologiczności biurek.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) określić wymagania stawiane meblom biurowym,
2) dokonać analizy konstrukcji kilku biurek na podstawie dokumentacji,
3) dokonać analizy kształtu i wymiarów elementów,
4) przeprowadzić analizę ilości użytego materiału,
5) porównać analizę operacji technologicznych podczas wykonywania poszczególnych
biurek,
6) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
7) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– katalogi, prospekty,
– dokumentacja techniczno-technologiczna,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 4
Określ technologiczność elementów zastosowanych w meblu kuchennym.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) dokonać analizy konstrukcji szafek kuchennych,
2) dokonać analizy kształtu i wymiarów elementów,
3) przeprowadzić analizę różnorodności elementów,
4) przeprowadzić pomiar tolerancji wymiarowej i określić możliwość zamienności
elementów,
5) zanotować wnioski i zaprezentować wykonane ćwiczenie,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– zestaw mebli kuchennych,
– dokumentacja techniczno-technologiczna,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
40
4.5.4. Sprawdzian postępów
Tak Nie
Czy potrafisz:
1) zdefiniować co to jest technologiczność?
¨ ¨
2) określić znaczenie technologiczności w projektowaniu mebli?
¨ ¨
3) scharakteryzować elementy decydujące o technologiczności?
¨ ¨
4) wyjaśnić na czym polega typizacja?
¨ ¨
5) określić czym jest unifikacja?
¨ ¨
6) określić najbardziej technologiczną konstrukcję?
¨ ¨
7) wyjaśnić co określa współczynnik unifikacji?
¨ ¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
41
4.6. Badania wytrzymałości
4.6.1. Materiał nauczania
Schematy obciążania mebli skrzyniowych
Badania trwałości mebli skrzyniowych obejmują ocenę poszczególnych podzespołów
funkcjonalnych tych mebli, tzn.: korpusu, podstawy, drzwi, półek, drążków i szuflad. Jako
przykłady zostaną przedstawione najważniejsze schematy obciążania mebli skrzyniowych.
Obciążenia działające na korpus mebla wynikają z ciężaru mebla i przechowywanych w nim
przedmiotów oraz z obciążeń wywieranych na mebel przez użytkownika. Obciążenia te są
w praktyce przyjmowane jako ciągłe, równomierne i statyczne. Wartości tych obciążeń –
powierzchniowych (półki), liniowych (drążki wieszakowe) i objętościowych (szuflady) –
przedstawiono w tabeli 2, a schematy jednokrotnego i cyklicznego obciążania mebla podczas
badań na rysunkach poniżej. [5, s. 287]
Tabela 2. Wartości obciążeń elementów mebli skrzyniowych podczas badania korpusu.
[5, s. 287]
Obciążenie q
Nazwy elementów mebli
powierzchniowe N/m
2
liniowe N/m
objętościowe N/m
3
Przegrody lub półki przeznaczone do
przechowywania lekkich przedmiotów
200
-
-
Wieńce oraz przegrody lub półki
przeznaczone do przechowywania
typowych przedmiotów
600
-
-
Przegrody lub półki przeznaczone do
przechowywania książek
1200
-
-
Drążki na odzież
-
300
-
Szuflady
-
-
4000
Drzwi o poziomej osi obrotu
400
-
-
Obciążenie wieńców lub przegród jednoznacznie przeznaczonych pod telewizor wynosi 650 N, natomiast pod
radioodbiornik 200 N.
Obciążenia działające na podstawę mebla, przykładane cyklicznie, przedstawiono na
rysunku 17. Obciążenia takie powstają podczas przesuwania mebla. Najbardziej
niebezpieczne dla podstawy mebla jest działanie na nią sił dynamicznych, mogących wystąpić
w razie zaczepienia nogami o nierówności podłogi. Przyjmuje się, że siła działająca na jedną
nogę podstawy mebla nie powinna przekraczać 50 daN.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
42
Rys. 17. Badanie podstawy mebla wielokrotnie działającą siłą F (schematy obciążenia): a) ÷ e) badanie nóg,
f) ÷ k) badanie cokołu. [5, s. 289]
Obciążenia działające na drzwi o pionowej lub poziomej osi obrotu przykłada się
w sposób zilustrowany na rysunku 18. Obciążenie to może być głównie spowodowane
ciężarem ciała człowieka opierającego się o całkowicie otwarte drzwi. Maksymalna siła
skupiona, cyklicznie działająca na drzwi o pionowej osi obrotu, wynosi 200 N, a o poziomej
około 150 N (obciążenie ciągłe). Ponadto bada się wytrzymałość drzwi o poziomej osi obrotu
na dynamiczne otwieranie, a jedne i drugie – na działanie sił cyklicznych powodujących
otwieranie i zamykanie drzwi. Mebel nie powinien wykazywać żadnych uszkodzeń. [5, s. 288]
Rys. 18. Badania wytrzymałości zawieszenia drzwi: a) o pionowej osi obrotu, b) o poziomej osi obrotu [5, s. 289]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
43
Obciążenie szuflad podczas badania ich wytrzymałości przykłada się według schematu
przedstawionego na rysunku 19.
Badanie wytrzymałości szuflad na działanie sił poziomych statycznych wykonuje się przez
przykładanie do czoła ściany tylnej szuflady cyklicznie działającej siły poziomej, przy
jednoczesnym działaniu obciążenia powierzchniowego równomiernie rozłożonego na dnie
szuflady.
Rys.19. Badanie wytrzymałości szuflad na działanie sił: a poziomych statycznych, b) poziomych dynamicznych;
T – siła wysuwająca szufladę. [5, s. 290]
Badanie wytrzymałości szuflad na działanie sił poziomych dynamicznych wykonuje się
przez przykładanie do czoła wysuniętej szuflady cyklicznie działającej siły poziomej,
powodującej dynamiczne wsuwanie szuflady aż do momentu zderzenia czoła z korpusem
mebla.
Badanie wytrzymałości szuflad i prowadnic na działanie sił pionowych wykonuje się
przez przykładanie do czoła wysuniętej szuflady cyklicznie działającej siły pionowej, przy
jednoczesnym działaniu obciążenia powierzchniowego, równomiernie rozłożonego na dnie
szuflady. [5, s. 291]
Badanie wytrzymałości szuflad i prowadnic na działanie sił powodujących wysuwanie
i wsuwanie szuflady wykonuje się przez wielokrotny ruch wysuwania i wsuwania obciążonej
powierzchniowo szuflady oraz pomiar położenia czoła szuflady w stosunku do elementów
korpusu mebla.
Po zakończeniu badań mebel nie powinien wykazywać widocznych uszkodzeń i usterek
w funkcjonowaniu.
Schematy obciążania mebli szkieletowych
Meble do pracy
Na stoły w czasie użytkowania działają obciążenia wynikające z ich ciężaru własnego
oraz ciężaru przedmiotów przechowywanych w szufladach i na płycie, a także obciążenia
wywierane przez człowieka na płytę i na szuflady.
Na biurko działają dodatkowo siły wywierane na drzwi. Obciążenia działające pionowo mogą
być przyczyną nadmiernych odkształceń lub uszkodzeń płyty albo utraty równowagi. Siły
poziome natomiast oddziałują negatywnie na połączenia nóg z łączynami. Do badania biurek
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
44
są stosowane praktycznie takie same schematy obciążeń jak dla stołów, z uwzględnieniem
obciążeń drzwi i półek, badanych według schematów przyjętych dla mebli skrzyniowych.
[5, s. 292]
Rys. 20. Badanie wytrzymałości i sztywności podstawy: a) stołu, b) biurka, c) stołu o jednej nodze [5, s. 292]
Wytrzymałość i sztywność podstawy stołu i biurka bada się przez przyłożenie do płyty
roboczej sił poziomych wywołujących reakcje w utwierdzonym zespole nóg oraz pomiar
deformacji spowodowanej występowaniem tych działających cyklicznie sił.
Wytrzymałość i sztywność płyty roboczej bada się przez przyłożenie do płyty roboczej sił
pionowych oraz pomiar deformacji płyty spowodowanej działaniem tych sił.
W celu określenia stateczności przykłada się do płyty roboczej siłę pionową (przy
ewentualnym
jednoczesnym
działaniu
obciążenia
powierzchniowego,
równomiernie
rozłożonego w wysuniętych szufladach mebla) i bada się stan równowagi mebla. Badanie to
wykonuje się równocześnie z badaniem sztywności podstawy.
Po zakończeniu badań mebel nie powinien wykazywać uszkodzeń i tracić równowagi,
deformacja pionowa płyty wierzchniej nie może być większa niż 5 mm, a współczynnik
sztywności X nie powinien być mniejszy niż 10 N/mm. [5, s. 292]
Meble do siedzenia
Badania krzeseł obejmują badania wytrzymałości podstaw, a dla foteli i sof jeszcze
dodatkowo badania wytrzymałości poręczy.
Obciążenia krzeseł i foteli wynikają z ciężaru człowieka. Około 80% ciężaru człowieka
obciąża siedzisko mebla, około 20% przenoszą bezpośrednio na podłogę nogi człowieka.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
45
Podobnie jak w poprzednio omówionych badaniach, zakłada się nietypowe (niewłaściwe)
użytkowanie mebla. Najbardziej niekorzystne dla krzeseł jest odchylanie się człowieka wraz
z krzesłem do tyłu, do przodu i na boki. W połączeniach krzesła występują wtedy momenty
zginające mogące zniszczyć złącza. [5, s. 292]
Obciążenia fotela, podobnie jak obciążenia krzesła, wynikają z ciężaru siedzącej osoby,
a obciążenia kanapy – z łącznego ciężaru siedzących na niej osób. Poza tym fotele i kanapy są
obciążane w czasie przesuwania z miejsca na miejsce i siadania na poręczach. Szczegółowe
wymagania dotyczące badania są zawarte w normie PN-F-06108-2:1997 oraz PN-EN
1022:2005 (U).
Przykłady schematów obciążeń krzeseł przedstawiono na rysunku 21, a foteli – na rysunku 22.
Rys.21. Badanie wytrzymałości krzesła obciążonego wielokrotnie: a) siłą pionową tylnego brzegu siedziska,
b) siłą pionową środka siedziska, c) siłą pionową lewego i prawego brzegu siedziska, d) siłą pozioma oparcia.
[5, s. 293]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
46
Rys.22. Badanie wytrzymałości foteli siłami wielokrotnie przykładanymi: a) pionowo do poręczy, b) poziomo
do podstawy. [5, s. 293]
Schematy obciążenia mebli do leżenia
Na meble do leżenia działają siły pionowe (na oparcie oraz siedzisko lub leżysko) i siły
poziome (na nogi lub szczyty łóżek – w czasie przesuwania mebla), siły o innych kierunkach,
działające na podnośniki, boki skrzyni lub pojemnika na pościel, a także siły pionowe
spowodowane ciężarem przechowywanej pościeli. Szczegółowe wymagania dotyczące
badania są zawarte w normie PN-F-06108-4:1997.
Rys.23. Badanie wytrzymałości zespołów boków i szczytów łóżka siłami działającymi wielokrotnie: a) pionowo,
b) poziomo. [5, s. 294]
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
47
Rys.24. Badanie wytrzymałości zamocowania oparć rozkładanych kanap siłą działającą wielokrotnie
.
[5, s. 294]
Rys.25. Badania wytrzymałości podnośników tapczanów siłą pozioma działającą wielokrotnie. [5, s. 294]
4.6.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Czy potrafisz wyjaśnić co to są obciążenia użytkowe?
2. Jakiego rodzaju obciążenia działają na korpus mebla?
3. Czy potrafisz narysować schemat obciążeń działających na korpus mebla?
4. W jaki sposób przeprowadza się badanie wytrzymałości szuflad?
5. Czy potrafisz wskazać węzły konstrukcyjne najbardziej narażone na działanie sił?
6. Jakie siły działają na meble do leżenia?
7. Jakie są metody badania obciążenia drzwi?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
48
4.6.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Narysuj schemat obciążenia działającego na podstawę mebla.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) dokonać analizy przyczyny powstawania obciążeń,
3) dokonać analizy normy,
4) narysować kierunek i wielkość działających obciążeń,
5) przedstawić powyższe w formie opisowej,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– dokumentacja techniczno-technologiczna,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 2
Narysuj schemat obciążenia działającego na drzwi w meblu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) ustalić przyczyny powstawania obciążeń,
3) dokonać analizy normy,
4) narysować kierunek i wielkość działających obciążeń,
5) przedstawić powyższe w formie opisowej,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– dokumentacja techniczno-technologiczna,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 3
Wskazać na rysunku węzły konstrukcyjne narażone na obciążenia.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) przeprowadzić analizę normy,
3) przeprowadzić analizę konstrukcji wyrobów,
4) zaznaczyć węzły obciążone podczas użytkowania,
5) zaprezentować wykonane ćwiczenie,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
49
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– przykładowe konstrukcje,
– przybory do pisania,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
Ćwiczenie 4
Narysuj schemat obciążenia mebli szkieletowych – stołu.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) ustalić przyczyny powstawania obciążeń,
3) dokonać analizy normy,
4) narysować kierunek i wielkość działających obciążeń,
5) przedstawić powyższe w formie opisowej,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy
:
– przykładowe konstrukcje stołu,
– przybory do pisania,
– zestaw norm,
– literatura z rozdziału 6.
4.4.4. Sprawdzian postępów
Tak Nie
Czy potrafisz:
1) wyjaśnić co to są obciążenia użytkowe?
¨ ¨
2) określić jakiego rodzaju obciążenia działają na korpus mebla?
¨ ¨
3) narysować schematy obciążeń wybranych wyrobów?
¨ ¨
4) scharakteryzować na czym polega badanie wytrzymałości szuflad?
¨ ¨
5) wskazać węzły konstrukcyjne najbardziej narażone na działanie sił?
¨ ¨
6) określić siły działające na meble do leżenia?
¨ ¨
7) scharakteryzować sposoby metody badania obciążenia drzwi?
¨ ¨
8) wykorzystać zdobyte wiadomości w praktycznym działaniu?
¨ ¨
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
50
5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem pytań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań o różnym stopniu trudności. Są to pytania: otwarte, z luką
i wielokrotnego wyboru.
5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej
rubryce znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem,
a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.
6. Test składa się z dwóch części o różnym stopniu trudności: I część – poziom
podstawowy, II część - poziom ponadpodstawowy.
7. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie sprawiało Ci trudność, odłóż jego rozwiązanie na
później i wróć, gdy zostanie czas wolny.
9. Na rozwiązanie testu masz 60 minut.
Powodzenia !
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
51
ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH
1. Zdolność do utrzymywania równowagi podczas działania sił zewnętrznych to:
a)
wytrzymałość,
b)
stateczność,
c)
sztywność,
d)
odkształcalność.
2. Trwałość mebli zależy od:
- …………………………………
- …………………………………
- …………………………………
3. Trwałość konstrukcji meblarskich jest zgodna z założoną, jeżeli wytrzymałość
i odkształcalność konstrukcji spełniają wymagania odpowiedniej normy tj. w wyniku
przeprowadzonych prób nie można stwierdzić okiem nieuzbrojonym
…………………………………………………………………………………………...............
................................................................................................…………………………...............
.....................................................................................................................................................
4. Technologiczność konstrukcji jest to …………………………………………………….......
…………………………………………………………………………………………………...
.......................................................................................................................................................
5. Sztywność konstrukcji jest to:
a)
zdolność do utrzymywania równowagi podczas działania sił zewnętrznych,
b)
najłatwiejszy sposób wykonania konstrukcji przy najmniejszym nakładzie pracy,
c)
odporność na odkształcenia wywołane siłami zewnętrznymi,
d)
odporność na działanie czynników niszczących.
6. W celu zwiększenia sztywności konstrukcji stołu, łączyny nóg powinny być usytuowane?
a)
bliżej podłogi,
b)
bliżej płyty roboczej,
c)
w połowie wysokości nóg,
d)
bez znaczenia na jakiej wysokości.
7. Podczas badania drzwi o poziomej osi obrotu obciąża się je masą.
a)
10 kg,
b)
20 kg,
c)
30 kg,
d)
40 kg.
8. W jakiej odległości przykładane jest obciążenie podczas badania wytrzymałości drzwi
o poziomej osi obrotu?
a)
50 mm,
b)
100 mm,
c)
150 mm,
d)
200 mm.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
52
9. Podczas badania sztywności korpusu siłę przykłada się:
a)
na wysokości wieńca górnego,
b)
50 mm poniżej wieńca górnego,
c)
w połowie wysokości korpusu,
d)
w dowolnym miejscu.
10. Rysunek przedstawia badanie:
a)
wytrzymałości korpusu,
b)
stateczności korpusu,
c)
sztywności połączeń,
d)
wytrzymałość drzwi.
11. Badania mebli przeprowadzane są na podstawie:
a)
wytycznych mistrza zmianowego,
b)
normy,
c)
doświadczenia pracownika,
d)
katalogów mebli.
12. Do biologicznych czynników niszczących meble tapicerowane należą:
a)
plamy,
b)
pofałdowania,
c)
mole,
d)
rozdarcia.
13. Naprężenia ścinające w połączeniu kołkowym można obliczyć ze wzoru:
a)
b)
c)
d)
14. Badania mebli prowadzi się w następujących przypadkach:
−
……………………………………………………………………………………………….
−
……………………………………………………………………………………………….
−
……………………………………………………………………………………………….
−
……………………………………………………………………………………………….
−
……………………………………………………………………………………………….
A
F
=
τ
F
A
=
τ
N
z
P
C
P
6
,
1
=
12
*
3
h
b
I
=
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
53
15. Trwałość spoin klejowych zależy od odporności na:
−
……………………………………………………………………………………………….
−
……………………………………………………………………………………………….
−
…………………………………………………………………………………………….....
−
……………………………………………………………………………………………….
16. Na jaka odległość należy wysunąć szufladę podczas badania stateczności korpusu?
a)
1/4 długości szuflady,
b)
1/3 długości szuflady,
c)
1/2 długości szuflady,
d)
2/3 długości szuflady.
17. Wyjaśnij pojecie:
Typizacja - ………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………...
…………………………………………………………………………………………………...
18. Jakie znasz sposoby zwiększania sztywności konstrukcji skrzyniowej?
…………………………………………………………………………………………………...
……………………………………………………………………………………………….......
…………………………………………………………………………………………………...
…………………………………………………………………………………………………...
19. Narysuj schemat obciążenia stołu siłami podczas badania wytrzymałości i sztywności
podstawy.
20. Narysuj schemat obciążenia krzesła użytkowymi siłami pionowymi.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
54
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko ............................................................................................................................
Określanie trwałości i wytrzymałości konstrukcji z drewna litego i tworzyw
drzewnych
Zakreśl poprawną odpowiedź
Nr
zadania
Odpowiedź
Punktacja
1.
a
b
c
d
2.
3.
4.
5.
a
b
c
d
6.
a
b
c
d
7.
a
b
c
d
8.
a
b
c
d
9.
a
b
c
d
10.
a
b
c
d
11.
a
b
c
d
12.
a
b
c
d
13.
a
b
c
d
14.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
55
15.
16.
a
b
c
d
17.
18.
19.
20.
Razem:
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
56
6. LITERATURA
1. Dziarnowski Z.: Konstrukcje z drewna i materiałów drzewnych. Arkady. Warszawa 1974
2. Dzięgielewski S. Smardzewski J.: Meblarstwo – projekt i konstrukcja. PWRiL,
Poznań 1995
3. Mętrak Cz.: Meblarstwo – podstawy konstrukcji i projektowania. WNT, Warszawa 1987
4. Prządka W., Szczuka J.: Technologia meblarstwa Część II, WSiP, Warszawa 1996
5. Swaczyna I., Swaczyna M.: Konstrukcje mebli. Część 2. WSiP, Warszawa 1993
6. Polska Norma PN-EN 1727:2001 Meble mieszkaniowe- Meble do przechowywania –
Wymagania bezpieczeństwa i metody badań
7. Polska
Norma
PN-EN
1727:2001/Ap1:2002
Meble
mieszkaniowe-
Meble
do przechowywania – Wymagania bezpieczeństwa i metody badań
8. Polska Norma PN-EN 1728:2004 Meble mieszkaniowe- Meble do siedzenia – Metody
badań wytrzymałości i trwałości
9. Polska Norma PN-EN 1730:2002 Meble mieszkaniowe- Stoły – Metody badania
wytrzymałości, trwałości i stateczności
10. Polska Norma PN-F-06108-1:1997 Meble mieszkaniowe – Wymagania i badania
wytrzymałościowe – Postanowienia ogólne
11. Polska Norma PN-F-06108-2:1997 Meble mieszkaniowe – Wymagania i badania
wytrzymałościowe – Fotele i sofy
12. Polska Norma PN-F-06108-4:1997 Meble mieszkaniowe – Wymagania i badania
wytrzymałościowe – Tapczany i kanapy rozkładane
13. Polska Norma PN-EN-14073-2:2006 Meble biurowe – Meble do przechowywania –
Część 2: Wymagania bezpieczeństwa
14. Polska Norma PN-EN-14073-3:2006 Meble biurowe – Meble do przechowywania –
Część 3: Metody badania stateczności i wytrzymałości konstrukcji
15. Polska
Norma
PN-EN-14074:2006
Meble
biurowe
–
Stoły,
biurka meble
do przechowywania – Metody badań wytrzymałości i trwałości części ruchomych
16. Polska Norma PN-F-06001-3:1994 Meble mieszkaniowe – Badania
17. Polska Norma PN-EN 1022:2005 (U) Meble mieszkaniowe – Meble do siedzenia –
Oznaczanie stateczności
18. Polska Norma PN-EN 527-2:2004 Meble biurowe – Stoły robocze i biurka –
Część 2 Mechaniczne wymagania bezpieczeństwa
19. Polska Norma PN-EN 527-3:2004 Meble biurowe – Stoły robocze i biurka –
Część 3 Metody oznaczania stateczności i wytrzymałości mechanicznej
Czasopisma
−
Gazeta przemysłu Drzewnego: Wydawnictwo Inwestor sp. z o. o.
−
Gazeta Drzewna – Holz-Zentralblatt Polska sp. z o.o. Poznań
−
Przemysł Drzewny: Wydawnictwo Świat sp. z o. o.