CC BY
14
с
П. А. Козьминъ.
с)6
ИЗСЛѢДОВАНІЕ ПРОЧНОСТИ
(P1NU8 PALUSTRIS).
Паровая гипо-литографія
ТОМСКЪ.
II. II. Макупішіа, Нлаговѣщ. пер, соб. домъ. 1905.
Общій видъ желтой сосны (Pimis palustris)
Изслѣдованіе прочности желтой сосны (Piiiiis palustris).
Опыты, произведенные инж.-техн. Козьминымъ въ Вашингтонской лабораторіи лѣсного департамента Сѣв.-Америк. Соедин. Штатовъ.
I.
Промышленность въ Сѣверо-Американскихъ Соединенныхъ Штатахъ, развивалась почти совершенно изолированно отъ европейской, самостоятельно вырабатывай оригинальныя техническія методы производства въ первой и частью вначалѣ второй половины прошлаго столѣтія.
Своеобразный геній американской изобрѣтательности, такъ назы-ваемых'ь, „.self-made еі^інеег’овъ (т. е. самодѣльныхъ инженеровъ), типичны.ч'ь представителемъ которыхъ является 'Гомаеъ Эдиесонъ, имѣлъ громадное вліяй»; на развитіе техники обрабатывающей промышленности Соединенныхъ Штатоігь.
Отрѣзанная океаномъ отъ Европы (до половины прошлаго столѣтія) ;ѵга богатѣйпгая естественными богатствами страна пошла совершенію своеобразнымъ путемъ въ техническомъ совершенствованіи. И если принять во вниманіе то обстоятельство, что Западная Европа тогда уже гремѣла крупными именами технической науки, то будетъ извинительно презрительное отношеніе европейскихъ пнженеровч. к-ъ своимъ заокеанскимъ коллегамъ, продолжавшее, впрочемъ, недолго— лишь до J876 г. Въ 187(> г., на всемірной выставкѣ въ Филадельфіи, европейскіе инженеры дѣлають „открытіе Америки“ —такъ было много hob?го и оригинальнаго для нихъ въ абласти американскаго машиностроенія,—и съ этого времени мѣняется отношеніе ученыхъ европейскихъ техниковъ къ американскими „самоучкамъ инженерамъ'1. Сейчасъ же послѣ выставки началось копированіе болѣе или менѣе удачныхъ американскихъ конструкцій, продолжающееся и до послѣдняго момента, когда, дѣйствительно, европейскому конструктору есть чему поучиться у американцев-ь. По эта же выставка имѣла, до нѣкоторой степени, роковое вліяніе на развитіе нщ/чноіі техники въ Соединенныхъ Штатахъ, благодаря тому, что восторженные отзывы европейскихъ авторитетовъ техники объ американскихъ ннжеиерахъ-самоучкахъ, давали основаніе всякому са-
моучкѣ относиться со свойственнымъ ему пренебреженіемъ къ научнымъ обоснованіямъ техники. Правда, техническій геній американскихъ конструкторовъ сдѣлалъ многое въ области машиностроенія, но путь угадыванія зачастую обходился далеко не дешево и имейно въ тѣхъ областяхъ, гдѣ требуется знаніе свойствъ того или другого строительнаго матеріала, что достигается лишь раціональной постановкой, лабораторныхъ испытаній. А тдкъ какъ начало развитія высшаго техническаго образованія слѣдуетъ отнести къ 80-мъ годамъ прошлагостолѣтія *), то и испытаніе матеріаловъ.—конечно, научно обоснованное — относится къ этому же времени.
Менѣе всего повезло въ этомъ отношеніи дереву. Для того, что >ы судить, насколько техническое „знахарство“ вкоренилось въ нѣкоторыхъ отросляхъ деревообдѣлочнаго производства, благодаря замедлившимся научнымъ изслѣдованіямъ, приведу нѣсколько примѣровъ изъ современности. Фактъ тотъ, что нѣкоторыя крупныя фабрики экипажей и мебели штатовъ Нью-Іорка и Иллинойса (Чикаго) глубоко были, убѣждены почти до послѣдняго момента въ томъ, что бѣлый дубъ (white oak), растущій на югѣ (въ штатахъ Лѵизьяна и сѣверной части Техаса) обладаетъ большой гибкостью и прочностью, нежели растущій на сѣверѣ (Нью-Іоркъ, Иллинойсъ, Висконсинъ и др.). И это несмотря на то, что многочисленныя испытанія технологическихъ институтовъ въ Нью-Іоркѣ (Columbia University), Бостонѣ, Миннеаполисѣ и Санъ-Луи доказали полную тожественность свойствъ этого дерева,, какъ строительнаго матеріала. Нѣсколько лѣтъ назадъ каштановый дубъ (chestnut oak) признарался негоднымъ для шпалъ, по причинѣ-его плохой сопротивляемости; поэтому бревна этого дерева, по снятіи коры, изъ которой вырабатывается танинъ, бросались въ лѣсу и гнили, какъ негодный матеріалъ. Однако испытаніе этого дуба 'на прочность лабораторіей лѣсного департамента дало вполнѣ удовлетворительные результаты, и теперь желѣзнодорожные пути въ штатѣ Алабама, гдѣ этотъ дубъ произрастаетъ въ изобиліи, употребляютъ шпалы почти исключительно изъ каштановаго дуба.
Эти примѣры достаточно указываютъ, какъ дорого обошелся американской промышленности иуть угадыванія тамъ, гдѣ нужны были научныя техническія изслѣдованія, поэтому мы ими и ограничимся. Нельзя, однако, американцевъ упрекнуть въ техническомъ консерва-
*) Въ ІН7<) г. на выставкѣ въ Филадельфіи постановка мастерскихъ н лабораторій въ. Императорскомъ Московскомъ Техническомъ училищѣ считалась образцовой, и Бостонскій Технологическій институтъ заимствовалъ тогда у Технич. училища постановку практическихъ занятій въ мастерскихъ.
тизмѣ. Коль скоро польза научной постановки дѣла для нихъ очевидна, они не жалѣютъ средствъ для совершенной организаціи научной разработки того или другого вопроса, имѣющаго практическое значеніе.
Необычайное развитіе деревообдѣлочной промышленности за послѣдніе 20 лѣтъ въ Соединенныхъ Штатахъ, гдѣ техника деревообдѣлочнаго производства стоитъ теперь неизмѣримо выше европейской, побудило американцевъ организовать спеціальную лабораторію для испытанія дерева, какъ строительнаго матеріала. Лабораторія эта, устроенная лѣснымъ департаментомъ въ Вашингтонѣ, находится въ вѣдѣніи спеціалистовъ—инженеровъ и данныя по испытанію дерева, ежегодно публикуемыя въ бюллетеняхъ Лѣсного департамента, приняты, въ американскомъ техническомъ мірѣ, какъ standard, т. е., какъ единственныя вѣрныя. Кромѣ этой лабораторіи, для Лѣсного департамента работаютъ еще механическія лабораторіи Бостонскаго Технологическаго института, Вашингтонскаго университета въ St. Louis и университета въ Санъ-Франциско. Общій планъ испытаній выработанъ Вашингтонской лабораторіей.
Въ предлагаемой статьѣ я хочу познакомить русскаго техника съ постановкой дѣла въ этой лабораторіи, гдѣ мнѣ приходилось работать осенью 1903 г. и лѣтомъ 1904 г. надъ испытаніемъ американской долголистой желтой сосны (Pinus palustris).
Въ виду того, что изъ четырехъ лабораторій представляетъ большой интересъ лабороторія въ St. Louis, какъ образцово постановленная испытательная станція, я ниже приведу ея планъ и характеристику нѣкоторыхъ испытательныхъ машинъ, а теперь дамъ нормальное описаніе дерева, какъ растительной породы, прежде чѣмъ оно попадаетъ въ лабораторію въ качествѣ испытываемаго матеріала.
Вопросный бланкъ для предполагаемаго къ испытанію экземпляра
дерева.
А. Общія свѣдѣнія.
1) Названіе породы: (латинское имя породы, научный терминъ) Рі nus Palustris, (рыночное имя) желтая сосна, (мѣстное имя) сердце Георгіи (штатъ).
2) Мѣсто произростаніп дерева', штатъ Алабама, провинція Эскамбія.
3. Долгота: 86°12', Широта: ЗІ°15'. Средняя высота надъ уровнемъ моря: 100—150 футовъ. Высота произростанія даннаго экземпляра—125 фут.
4) Общая характеристика мѣстности: гористая, холмистая, ровная или смѣшанная и ироч.
5) Климатическая характеристика мѣстности: а) умѣренный, теплый, холодный или жаркій климатъ; в) средняя годовая температура (Іб'С); с) количество атмосферныхъ осадковь (50—S0 ст. дождя).
В. Характеристика почвы.
1) Геологическая формація: наслоенія.
2) Минерала и честя характеристика почвы: глина, жирная глика, песокъ и проч.
3) Внѣшній видъ: голая, покрытая травой, сухими листьями и пр.
4) Толщина черноземнаго слоя, если таковой есть.
5) Строеніе, плотность и степень однородности почвы.
0) Влажность: сырая, болотная, сухая и проч. (Процентное содержаніе влаги, если возможно).
7) .Глубина подпочвы и ея природа.
С. X а р а кт е р и ст и ка л ѣ с а, изъ к о то ра го вз ятъ и с п ы і у е-
м ы й э к з е м и л я р ъ. 1 2 3 4 5
1) Діьвственный лѣсъ или вторичныя насажденіяY
2) ('мѣшанный или оОнородний (Число породъ ?
3) Если смѣшанный лѣсъ, то какая преоблаОающая порода.
4) Сплошныя насажденія или ротами? Естественныя поляны или происшедшія отъ пожаровъ?
5) Среднее разстояніе междр деревьями (густота лѣса).
0) Средній возрастъ, высота и діаметръ строевыхъ породъ.
Разсмотримъ, чѣмъ вызвано такое обиліе вопросныхъ пунктовъ группъ А, В и С. Прежде всего замѣтимъ, что лабораторія, удовлетворяя запросамъ промышленной техники, работаетъ преимущественно надъ рыночными породами. Но, стремясь въ то же время дать опытамъ научныя обобщенія, она прежде всего должна представить полную характеристику испытуемой породы въ связи съ климатическими и почвенными условіями, несомнѣнно вліяющимъ па свойства одной и той же породы. Поэтому, лабораторія не беретъ съ лѣсныхъ складовъ образцы дерева для испытанія, такъ какъ въ этом'ь случаѣ лаборато-р'я знаетъ лишь мѣсто лѣсорубки и рыночное имя дерева—данныя, за точность которыхъ нельзя поручиться. Является поэтому необходимымъ опредѣлить время рубки (что почти невозможно) и породу, потому что зачастую даже опытные лѣсопромышленники смѣшиваютъ
различныя породы деренъ одной и тоіі же семьи, мало отличающіяся по внѣшнему виду, но имѣющія различныя свойства, какъ строительный матеріалъ. Это станетъ понятнымъ, если указать на то обстоятельство, что въ Соединенныхъ Штатахъ насчитывается 14 строительныхъ породъ дуба (всѣхъ породъ свыше 30), 13 породъ сосны, G
породъ ясеня, столько же—клена, березы и т. д.
Задавшись цѣлью изслѣдовать опредѣленную породу дерева, лабораторія предварительно получаетъ непосредственно съ лѣсорубокъ по нѣсколько экземпляровъ этой породы, заполняя на мѣстѣ вопросы группъ А, В и Г; а затѣмъ уже приступаетъ къ опытамъ.
Прежде чѣмъ перейти къ описанію своихъ опытовъ, считаю необходимымъ указать, какимъ требованіямъ должны удовлетворять лабораторныя раобты по испытанію дерева. Общая задача такова: требуется установить прочность дерева, какъ строительнаго матеріала, въ связи съ его анатомическимъ строеніемъ и химическимъ составомъ. Другими словами, мы должны отвѣтить на слѣдующіе вопросы:
1) Каковы отличительныя черты (анатомическія или химическія особенности) той или другой породы дерева и какими обстоятельствами (роста, климата и проч.) вызваны эти особенности.
2) Какъ вліяетъ возрастъ, быстрота роста (одной и той же породы, въ зависимости отъ климата н почвенныхъ условій) п время рубки на прочность дерева.
3) Каково вліяніе анатомической структуры дерева на его прочность.
4) Вліяніе удѣльнаго вѣса на прочность.
5) Вліяніе климатическихъ и почвенныхъ условій на прочность дерева.
(>) Вліяніе подсочки (добываніе смолы и терпентина изъ нѣкоторыхъ хвойныхъ породъ) на прочность дерева.
Отвѣты на постановленные вопросы вполнѣ опредѣляютъ свойства дерева, какъ строительнаго матеріала.
Задача не такъ проста, какъ кажется съ перваго взгляда. Для разрѣшенія данныхъ вопросовъ Вашингтонская лабораторіи испытаній при лѣсномъ департаментѣ разбивается на четыре отдѣленія, выполняющія строго опредѣленныя функціи. 1) Отдѣленіе, собирающее матеріалъ для испытаній (экспедиціи на лѣсорубки); 2) Отдѣленіе микроскопическихъ (вообще физическихъ) и химическихъ изслѣдованій дерева; 3) Отдѣленіе опытовъ (собственно лабораторія', и наконецъ. 4) отдѣленіе научныхъ обобщеній, куда входятъ изслѣдователи всѣхъ первыхъ 3-хъ отдѣленій.
Функціи перваго отдѣленія заключаются въ томъ, чтобы на мѣстѣ лѣсорубки выбрать няпп, вполнѣ здоровыхъ экземпляровъ предноложен-
ной къ испытанію породы и заполнить вопросы пунктовъ А, В и С. (см. стран. 3). Четыре изъ срубленныхъ деревьевъ должны быть средними представителями породы (діаметры средняго рыночнаго размѣра), а пятое—лучшее, наиболѣе развитое дерево. Рубятъ ихъ обыкновенно на высотѣ Ѵ/ч—21/——3 аршинъ и отъ нижняго конца оттрѣзаютъ дискъ 6-ти дюймовъ высоты, который служитъ для опредѣленія возраста дерева. Высоту дерева опредѣляютъ отъ основанія до вершины. Далѣе дерево распиливаютъ на бревна рыночнаго размѣра, отпиливая отъ конца каждаго бревна диски для опредѣленія возраста различныхъ частей ствола, а также и для опредѣленія удѣльнаго вѣса. Выпиленные диски тотчасъ же взвѣшиваютъ, заворачиваютъ въ промасленную бумагу и немедленно посылаютъ почтой въ лабораторію. На бревнахъ отмѣчаютъ часть ствола, обращенную къ югу и, по возможности, немедленно отвозятъ на испытательную станцію. Такимъ же порядкомъ пріобрѣтаются экземпляры испытуемой породы съ другихъ лѣсорубокъ различныхъ штатовъ, такъ что набирается довольно большое количество бревенъ, достаточное для общихъ выводовъ.
Не всегда, однако, Вашингтонская лабораторія можетъ опредѣлить собствеными силами анатомическое строеніе и химическій составъ той или другой породы; въ такомъ случаѣ дерево посылается въ университетскія лабораторіи для ботаническаго изслѣдованія *) и въ химическую лабораторію Департамента земледѣлія (въ Вашингтонѣ) для химическихъ изслѣдованій.
Я лично поставилъ себѣ задачу изслѣдовать вліяніе удѣльною вѣса на прочность желтой сосны. Изъ дальнѣйшаго изложенія будетъ видно, что я разрѣшилъ поставленный вопросъ въ неполномъ объемѣ, обслѣдовавъ—
a) вліяніе на прочность разстоянія отъ основанія дерева до испытуемой часта иго.
b) Вліяніе влажности на прочность дерева, т. к. влажность въ свою очередь вліяетъ на удѣльный вѣсъ.
c) Вліяніе разстоянія испытуемаго бруска отъ оси ствола до пере-фиріи, потому что, какъ указано будетъ ниже, удѣльный вѣсъ измѣняется въ зависимости отъ указаннаго разстоянія.
Въ дальнѣйшемъ буду излагать, какимъ образомъ я разрѣшилъ поставленную задачу, хотя и не исчерпанную пунктами а), Ь) и с), но въ достаточной мѣрѣ захватывающую основную связь прочности и удѣльнаго вѣса.
*) Этими раі'ютами нт. Америкѣ с.твнтси профессоръ Filibert Roth—I'niversity of Micliiifan вт. г. Ann Arbror.
По полученіи выпиленныхъ дисковъ въ лабораторіи, прежде всего приступаютъ къ опредѣленію удѣльнаго вѣса дерева. Насколько въ этомъ отношеніи лабораторія осторожна, можно судить по процентамъ •браковки получаемыхъ образцовъ. Такъ, намъ приходилось браковать ютъ 10 — 20'7о посылокъ единственно потому, что въ нѣкоторыхъ мѣстахъ прорывалась промасленная бумага и можно было предположить потерю деревомъ влаги во время пути.
Для опредѣленія удѣльнаго вѣса дерева поступаютъ такимъ образомъ: прежде всего раскалываютъ дискъ на сѣверную и южную части.
Далѣе изъ этихъ половинъ выкалываютъ клиновидные или призматическіе куски отъ 3—5 сантиметровъ по радіусу (для твердыхъ породъ допускается до 8 с/т. Прилагаемый (фиг. 1)
-чертежъ поясняетъ сказанное.
Избѣгаютъ употреблять распиливаніе, потому •что потеря влаги изъ дерева (во время опыта) идетъ энергичнѣе изъ разорванныхъ клѣточекъ, прилегаемыхъ къ плоскости распила, тогда какъ при скалываніи клѣточки не рвутся, а лишь разслояются. Кромѣ того, при погруженіи куска въ воду для опредѣленія объема поверхность распила всасываетъ воду въ надрѣзанные клѣточки, воздухоносные сосуды (трахеиды) и пустые смоляные ходы (у хвойныхъ породъ), расположенные вдоль ствола, понижая, такимъ образомъ, дѣйствительный объемч> дерева.
Взвѣшиваніе выколотого куска производится на вѣсахъ, дающихъ точность до 0,001 грамма для кусковъ, не привышающихъ 100 граммовъ. Когда вѣсъ свѣже-срубденнаго дерева опредѣленъ (доставленный ■съ такими предосторожностями въ лабораторію дискъ можно считать •частью свѣже-срубленнаго дерева), приступаютъ къ опредѣленію объема. Для этой цѣли употребляютъ приборъ, изображенный на фиг. 2.
Металическій сосудъ А (обыкновенно желѣзный) имѣетъ прикрѣпленныя къ нему пластинчатыя ушки Е и F, выдающіяся на одинаковую высоту а надъ его краями.
Въ А наливается дистиллерованная или обыкновенная вода, температура и плотность которой (послѣднее—для не дистиллерованной воды) во время опыта опредѣляется. Въ этот-ь сосудъ вставляется полая чашка В съ поперечиной CD; поперечина играетъ роль съ одной стороны ручки, а съ другой—ея главное назначеніе—опирается
на ушки E и F, что даетъ возможность всегда довести до уровня ХУ, находящагося ниже уровня М на 4—0 nun. Колѣнообразный кранъ дѣлается для того, чтобы дать свободный выходъ воздуху и такимъ об-
разомъ избѣжать выплескиваніи воды
*
что даетъ возможность работать на л
при опусканіи чашки І>. Приборъ, изображенный въ такомъ видѣ готовъ для испытаній. Опредѣленіе объема ведется такт>: вынувъ В и держа ее надъ А, чтобы капли падали обратно въ А, подставляютъ тазикъ <1, вмѣщающій не свыше 1500 кѵб. сант. воды, и осторожно опускаютъ въ А кусокъ дерева, объема» котораго хотятъ измѣрять. Затѣмъ» надавливаютъ» дерево чашкой В, опирающейся на Е и F и ожидаютъ» пока изъ крана упадетъ послѣдняя КсШЛЯ въ (I. Разница вѣсовъ» пустого тазика съ водой даетъ вѣсъ вытѣсненной воды, по которому, съ поправками на температуру, опредѣляютъ объемъ. Тазикъ (»— штампованный желѣзный и обыкновенно не привышаеѵь 150 граммовъ, такъ что максимальный вѣсъ воды и посуды не превышаетъ 1050 громовъ, »вольно чувствительныхъ» вѣсахъ.
Противъ описаннаго способа измѣренія объема приводятъ» обыкновенно то возраженіе, что дерево впитываетъ» воду и поэтому мы не можемъ болѣе или менѣе точно опредѣлить его объемъ погруженіемъ; поэтому предпочитаютъ даже геометрическій способъ опредѣленія объема. Не говоря уже о томъ, что заготовлять удобные для геометрическихъ подсчетовъ куски дерева дѣло далеко не легкое при большомъ» количествѣ опытовъ, приведу цифры, характеризующія методъ погруженія и геометрическій.
Изъ диска выпиливали парал.іелипидедъ и тщательно обрабатывали его на хорошей строгальный машинѣ, а потомъ вручную, съ такимъ
о
расчетомъ, чтобы поперечные размѣры его не превышали 45 ішп. По микрометрическомъ измѣреніи оказывалось слѣдующее:
Получилось п№ измѣреніи
Налмі.рпмт. должны пы.іи ныть: ;i,=»g=ax=a4—aj=-i.5 ін'іп. Коиедь I Ш 111. < Ѵргдшт :і:, II) ш. Конрдь II Ш ІИ
Illll(5iill;i а, II (НКСрХѴ орѵска) . . . I5.2S 45 20 4 Л 04
Шириіы а, и а:) (іншау ііруска) . . . II.SO 11,70 А 4 04
Нм сота аг и а, (мрака я сторона) . . . •15 Hs І5,:ю 4й,24
Ниппа а-, и а4 (ліікаіі сторона) . . . 0,-4 45 ,*><s 4n,0S
Среднее . . . . а1=а;і=-І4,!)Г) ш іи: а,—і. г=4Л,27 ііі іп
Получалась наименьшая погрѣшность Г ,04 милиметра и наибольшая 0,38 nun. При средней длинѣ—153,80 пни, ширинѣ—44,95 и высотѣ — 45.27 nun объемъ получался Н12,М>п куб. сант. Объемъ полученный погруженіемъ—3(H),700 куб. сант., что давало разницу
< —iSi.e-X, — >і і і
*
ж ж I
4
Фи г. 3.
I
1
j
%
3,205 куб. сант. Но если бы мы считали идеально вѣрными размѣры ширины и высоты, равные но предположенію 45 nun, то объемъ получился бы 311,44 куб. сант., (45X45X153,8), т. е. разница была бы 1,74 куб. сант. или О,55"/0. Возникаетъ вопросъ, считать ли разницу объема въ 3,205 куб. сант. какъ результатъ всасыванія деревомъ воды капилярными сосудами или же, наоборотъ, какъ поправку кт. неточности геометрическаго метода измѣренія. Для рѣшенія этого вопроса передъ погруженіемъ бруска дѣлали примѣры въ различныхъ точкахъ его длины и получали совершенно иные размѣры, что при вычисленіи давало разнящійся отъ предыдущаго объемъ на 1,1—0,99 куб. сант. пт. сторону плюса или минуса. Разница объемовъ 15,380X4,495X4,525 и 15,380X4,50X4,50 дастъ намъ погрѣшность 1,52 куб. сант., геометрическаго метода по сравненію съ идеально вѣрными размѣрами. Сравнимъ теперь погрѣшность, происшедшую отъ всасыванія воды капилярными сосудами дерева.
Послѣ одной минуты погруженія испытуемое дерево вынимали и, давъ упасть съ него послѣдней каплѣ воды, слегка вытирали бока, не прикосаяеь къ торцевымъ поверхностямъ, затѣмъ взвѣшивали*
Привѣсъ оказался 3,37 грамма. Но впитыванія но радіальному и тангентальному направленію почти не было за такой короткій промежутокъ времени; поэтому, считая, что вода покрываетъ, благодаря прилипанію, обстроганныя части дерева слоемъ толщиною въ 0,01 милиметра, получимъ что на этой поверхности (4X15,38x4,5 = 276,84 сант.) имѣется 276.84X0,01 =2,768 куб. сант. или граммовъ воды. Такимъ образенъ, черезъ поверхности ‘распила 1 и IT всасывается 3,370—2,768 = 0,608 грамма или куб. сант. воды. Слѣдовательно, потеря объема при вычисленіи его погруженіемъ будетъ 0,608 куб. сачтиметра, т. е. погрѣшность почти вдвое будетъ меньше, чѣмъ при самомъ тщательномъ измѣреніи размѣровъ и геометрическомъ вычисленіи
Не говоря уже о томъ, что при большомъ количествѣ опытовъ •заготовка такихъ брусковъ отняла бы массу времени и не дала бы достаточно точныхъ результатовъ, мы не получили бы правильнаго удѣльнаго вѣса различныхъ частей ствола дерева еще и потому, что выпиленный брусокъ разнороденъ по плотности; тогда какъ, выкалывая въ радіальномъ и тангентальномъ направленіи небольшіе куски, мы имѣемъ возможность получить болѣе или менѣе однородную плотность.
Опредѣливъ удѣльный вѣсъ свѣже-срубленнаго дерева, мы опредѣляли такимъ же образомъ удѣльный вѣсъ высушеннаго до 15 — 18°/0 -содержимости воды, причемъ нужно замѣтить, что лабораторія практикуетъ преимущественно искуственнѵю сушку.
Для опредѣленія содержанія воды въ деревѣ употребляется печка съ двойными стѣнами, простѣнки которой обогрѣваются газовымъ отопленіемъ. Во избѣжаніе потерь тепла наружныя стѣнки печки покрываются азбеетовой обшивкой, что даетъ возможность держать температуру въ печкѣ съ колебаніями до 1°— 1 */2° С.
Образцы дерева приготовляются двоякимъ способомъ: 1) изъ свѣжесрубленнаго дерева высверливаются стружки отъ переферій до глубины '/«діаметра, причемъ сверловка произдится одна отъ другой на разстояніи 20 футовъ, и 2) изъ различныхъ частей диска накалываются тонкія палочки (не толще спичекъ). Послѣ предварительнаго взвѣшиванія кладутъ полученные образцы въ печку, температуру которой постепенно поднимаютъ отъ 30 до 105° Цельсія. Послѣ суточной сушки вся вода испаряется, и разность вѣсовъ опредѣляетъ содержаніе воды въ деревѣ. При опредѣленіи процентнаго содержанія воды Bauschinger допускаетъ ') температуру 105° С., причемъ онъ наблюдалъ повышеніе l
l) Mittheilungon aus dom Mpchaimdi-Twluiisrlien Laboratorium. Mittlioihmg XIX Mim-eJien. КЧ87 года.
-абсолютнаго вѣса дерева (у хвойныхъ смолистыхъ породъ) отъ опредѣленнаго mmimum’a на 0,2% и принималъ наименьшій вѣсъ. Явленіе повышенія вѣса, которому онъ не даетъ объясненія, происходитъ, вѣроятно, отъ окисленія смолъ -). Для того, чтобы установить это явленіе и предположенное объясненіе ему, необходимо производить сушку дерева въ какомъ нибудь нейтральномъ газѣ (азотѣ или угольной кислотѣ). Часть этого вопроса изслѣдована мною въ лабораторіи проф. Н. М. Кижнера, именно вопросъ объ увеличеніи вѣса при сушкѣ сосны въ температурѣ 100° и затѣмъ 105° С.
Для опытовъ я бралъ опилки сосны, срубленной годъ назадъ (Рі и Pd), опилки сруба пятилѣтней давности (Рз) и сосновую смолу (Р<), выступившую изъ подѣлокъ и уже частью окислившуюся въ температурѣ комнатнаго воздуха.
Результаты взвѣшиваній съ точностью до 0,1 милиграмма получились слѣдующія: —
1 ІІСріЮНаЧ. 1 вѣсъ J Minimum при ІОО'О нро-межут іивіш. 3 ч. При 105ГС. ІІромсж. врем. ! 18 час.
I» 3,0388 щ иі. 1 3.0355 gnu. 3,0355 щш. 2.9955 grill. 2,9903 grin.
3.7008 „ 3,3420 „ 3,3420 „ 3,3303 „ 3,3303 „
р» 4,3838 „ 3.8170 „ 3.8170 „ 3,8108 „ 3,8103 .
1*4 1,2275 . 1 J 1.2114 г 1.2100 „ 1,1053 ,. 1,1920 r I _J
Въ промежуткѣ между 1-мъ и 2-мъ (по таблицѣ) взвѣшиваніемъ было еще одно взвѣшиваніе. Между 1*мъ- и 2-мъ взвѣшиваніемъ (по таблицѣ) протекло 4—5 часовъ; между 3-мъ и 4-мъ—2—3 часа. Такимъ образомъ, только для Р| получилось увеличеніе вѣса въ температурѣ 105°С и то лишь на 0,02%; въ остальныхъ же случаяхъ шла потеря вѣса. Но что важнѣе всего, это именно паденіе вѣса отъ извѣстнаго станціонарнаго состоянія его, когда на оснаваніи двухъ смежныхъ взвѣшиваній (2-й и 3-й столбецъ) мы имѣемъ право заключить, опилки болѣе не содержатъ воды. Очевидно, потеря вѣса идетъ за счетъ испаренія смолистыхъ веществъ, въ чемъ насъ и убѣждаетъ Р4. По окончаніи опыта опилки получались совершенно безъ смолистаго запаха. Эти опыты даютъ полное основаніе рекомендовать вести сушку дерева для опредѣленія %, °/0 воды въ температурѣ не свыше 100°С.
*) Предположеніе. выскааяиное іцюф—ми II. .М. Ііііжнеромъ и В. Н. Джонсомъ. Томскій Технологическій циститу гі..
Результаты опредѣленій содержанія воды и удѣльнаго вѣса изъ 45 образцовъ желтой сосны даютъ слѣдующую таблицу:—
' Ѵд вѣм. ііИ;;і; 1 'Т- При 15—1 а0/* »„•/«н-од. йоды. |іодн
'
Нижняя часть ствола .,
Средняя...............0,71 — 0,98
Верхняя...............0,68—1,09
іі
Опредѣливъ удѣльный вѣсъ и влажность дерева, мы приступали къ опытамъ надъ усушкой. Если V —объемъ свежесрублеинаго дерева.
V—ѵ
ѵ—объемъ сухого, то усушка выразится:—у—. Въ сущности говоря,
эти испытанія не- важны для дерева, какъ строительнаго матеріала, такъ какъ, изслѣдуя прочность дерева, мы должны разсматривать его, какъ постоянный матеріалъ, а таковымъ онъ является при влажности 12—18 процентовъ Но для Америки эти изслѣдованія имѣютъ рыночное значеніе. Дѣло въ томъ, что у американцевъ существуетъ довольно много (до 43-хъ) эмпирическихъ опредѣленій объемовъ дерева по наибольшему діаметру. Объемъ они опредѣляютъ, исходя отъ условной единицы—board mesure (1"ХІ уГ).
Но распиленное рыночное дерево, содержа до 30% влажности послѣ 4—6 мѣс. со времени распила, даетъ меньшій объемъ. Поэтому . ѣсо-пильные заводы требуютъ извѣстнаго процента скидки отъ лѣсорубокъ на усушку. Это обстоятельство вызывало безконечные пререканія между владѣльцами лѣсорубокъ и лѣсопилокъ, что собственно го-горя и побудило Вашингтонскую лабораторію дѣлать испытанія на усушку, чтобы выработать болѣе или менѣе опредѣленный коэфиціентъ.
Опыты продѣлывались съ помощью прибора, употребляемаго для опредѣленія удѣльнаго вѣса, гіричемь влажность испытуемыхъ дисковъ понижалась до 15%—30%.
Суммируя результаты изслѣдованія дерева на влажность, удѣльный вѣсъ и усушку я изображу это на діаграммѣ, гдѣ это легче всего показать въ зависимости отъ возраста дерева (числа годичныхч. слоевъ) въ различныхъ точкахъ высоты и обращеніи ствола къ югу или сѣверу. Приведу здѣсь дерево Лг 1-й по порядку испытанія и ограничусь одимъ только экземпляромъ, такъ какъ закоігь зависимости влажности, удѣльнаго вѣса и усушки отъ возраста и обращенія ствола къ югу или сѣверу достаточно опредѣляется на одномъ экземплярѣ.
і 0,45 — 1,04 48—52°, 0 , 0,56—0,86 І 0.48-0.91
Pinus palustris № 1-й.
Иозрасгь дерева —182 года. Высота до первой вѣтки—70 фу-
товъ
Л =0.51 И=52« о
< '=1 о ’/о
А—0.52 15=
<;=
:»2ПІ0
А—0.4‘> I!—Г>0'/„ <=1 I •*/.,
Л =0,52 ІІ=:50»/„ (;=іо,5"/,і
л=0.51 Г—11" „
А=0.5н I {=-1(5'*/г,
('= ] 1,5'*/(і
Л =0.0,1 І!=4Г>"/«
< •— 12.5" о
Л =0.05 1!—
0=12.5";
*-м
уіч
Т------
11’
л-107 1 ѴП
г~
и'
X -115 І Л
Т—
ѵ‘
Х-Щ і Y
N
А=о,Зн
І5=47"/и
0=0° о
Л =0.40 1!=45«/о С=К'/,,
ів'
X-Hsj IV
И
X 1«
ш
------Г
7'
X -178 1
II
К 181
Г
Ів’
L
Модная высота—118 футовъ.
Діаметръ у основанія—10 дюймовъ.
Въ прилагаемой діаграммѣ обозначенія таковы:
Л —удѣльный вѣсъ дерева при 12—15% воды (сушка искуствен.)
В—процентъ воды свѣже-срѵб. дерева
С—усушка въ процентахъ по отношенію къ объему свѣже-сруб. дерева.
N - число годичныхъ слоевъ (возрастъ).
I, II, III, IV, и т. д.—диска по 4"— Г!" высоты, изъ которыхъ добыты эти данныя.
Правая половина ствола обращена къ сѣверу, а лѣвая къ югу.
Разсматривая цифры данной діаграммы, мы замѣчаемъ, что удѣльный вѣсъ дерева понижается съ приближеніемъ испытуемыхъ образцовъ къ " вершинѣ, точно такъ-же, какъ и процентное содержаніе воды. Процентъ усушки также понижается съ приближеніемъ къ вершинѣ. Это явленіе съ перваго взгляда кажется страннымъ. Казалось бы, болѣе влажная часть дерева должна давать большій процентъ усушки, а здѣсь какъ разч, наоборотъ. Единственное объясненіе, какое можно дать атому явленію, это то, что болѣе молодые клѣточки дерева (приближаясь къ вершинѣ) болѣе энергично сопротивляются отдачѣ влаги, чѣмъ старыя, не сморщиваясь и сохраняя первоначальную форму. И дѣйствительно, молодые части ствола при сушкѣ въ однихъ и тѣхъ же условіяхъ по температурѣ* и времени со старыми даютъ большій процентъ трещинъ
Сравнивая затѣмъ соотвѣтственныя цыфры сѣверной и южной части ствола, замѣчаема., что удѣльный вѣсъ, содержаніе воды и
л=о.і:’>
1!=12°/о ('=0.4"/«
Л—п. ІІІ 15 = 40°/«
('=8,«"/о
ЛггО.ІН
15=43"
С=!).2>
Л=0.50 ІІ=42"/о (=10°/.,
Л =0.52 15---4:5е/.. <•=12»/».
А=0.50
15=44°/«
<:=]2'"п
Діаграмма Лі 1-Л. 1‘iiius palustris Лі 1-Л.
Фи Г. 4
* 30°/o
10° о 8" о
усушка первой ниже, чѣмъ второй. Иначе говоря, жизнедѣятельность южной части ствола идетъ энергичнѣе, чѣмъ сѣверной. Это и понятно,, такъ какъ южная часть ствола подвержена дѣйствію солнца или,—если
солнце не проникаетъ въ густыя насажденія,—дѣйствію теплаго южнаго вѣтра и защищена отъ холоднаго; тогда какъ сѣверная часть находится въ худшихъ условіяхъ существованія. Это обстоятельство важно въ томъ отношеніи, что указываетъ на отличіе прочности южной и сѣверной части ствола въ зависимости отъ удѣльнаго вѣса, что важно имѣть въ виду при организаціи испытаній дерева.
По діаграммѣ № 1-й замѣчаемъ, что:
а) удѣльный вѣсъ падаетъ по направленію гсъ вершинѣ съ увеличеніемъ влажности дерева.
Послѣднее зависитъ, конечно, отъ меньшей уплотненности клѣточекъ у вершины. ІІо при изслѣдованіи дерева нанеболыиомъ участкѣ между І-мъ и ІІ-мъ дискомъ, гдѣ процентъ содержанія воды почти не измѣняется, наблюдается явленіе прямой зависимости: —
b) удѣльный вѣсъ уменьшается съ уменьшеніемъ (при просутки дерева) процентнаго содержанія воды, что ясно видно изъ діаграммы, результирующей 16 опредѣленій при различномъ содержаніи воды. Иначе говоря, съ пониженіемъ содержанія воды отъ 43% до 8%, удѣльный вѣсъ уменьшился отъ 0,73 до 0,546.
Далѣе, изслѣдованія процентнаго содержанія воды дерева и удѣльнаго вѣса (предметомъ опытовъ служили тѣ же диски I, II и т. д.), по направленію отъ центра къ периферіи, показали, что обѣ эти величины возрастаютъ (діагр. № —3-й).
Діаграмма № 3 даетъ:
c) кривую AB-измѣненіе удѣльнаго вѣса и CD—процентное содержаніе воды въ зависимости отъ разсгпоянія отъ оси ствола.
Такимъ образомъ, эти предварительныя изслѣдованія, суммирующіяся въ діаграммахъ № 1-й, 2-й и 3-й вполнѣ опредѣляютъ характеръ нашихъ изслѣдованій. Ясно, что прочность дерева будетъ измѣняться какъ отъ основанія къ вершинѣ, такъ и отъ оси къ пере-
0,4 0,546 0,0 0.73 0.8
Удѣльный вѣсь 2-й.
Фиг. 5.
феріи; кромѣ того, части ствола, обращенныя къ сѣверу, должны отличаться прочностью отъ южныхъ частей соотвѣтственныхъ по высотѣ участковъ.
0,1 0,2 0.3 0,4 0,5 0,0 0,7 0,8 0.9 1,0
Гаистояніе отъ оси ствола до перефсріи.
Діягрям. Л2 3.
0.9
0,8 л а
0,7
а
0,4
Фиг. 6.
Прежде чѣмъ приступить къ дальнѣйшему описанію испытаній,, считаю не лишнимъ дать характеристику испытываемной породы, какъ ботаническаго экземпляра.
Порода „Pinus palustris“ встрѣчается почти исключительно на югѣ Соединенныхъ Штатовъ (Флорида, Георгія, Луизьяна и по долинѣ рѣки Миссиссиппи) еъ мѣстахъ низменныхъ—отъ 60-ти до 300— 400 фут. надъ уровнемъ моря. Ея любимая почва—наносныя наслоенія; почва, по преимуществу, влажная. На общемъ видѣ этой сосны замѣтны висящія мѣтлы особаго мха, поражающаго почти всѣ породы дерева юга страны не только хвойные, включая сюда и кипарисовое дерево, но и нѣкоторыя породы дуба. Изъ приложенныхъ въ текстѣ рисунковъ можно судить какъ о структурѣ дерева, такъ и о развитіи его изъ сѣмени. Детальныя разъясненія даны подъ рисунками въ приложеніи.
Подготовка къ опытамъ.
Мы уже установили измѣняемость влажности и удѣльнаго вѣса дерева какъ отъ основанія къ вершинѣ и’ отъ оси къ переферіи, такъ и въ зависимости отъ того, куда обращенъ стволъ—къ сѣверу или югу. Въ связи съ этимъ должны быть производимы и опыты. Для испытаній выпиливаются изъ ствола соотвѣтствующія брусья, которые обдѣлываются на продольно строгальныхъ машинахъ, обрабатывающихъ тотъ или другой брусокъ одновременно съ четырехъ сторонъ. Конечно, дать желаемый размѣръ площади поперечнаго сѣченія точно не удается, но погрѣшность получается, сравнительно, ничтож--
на я—до 1—2 "7„, въ линейномъ размѣрѣ. Бруски выпиливаются, какъ аоказано на фигурахъ отъ 1 до VIII.
Фиг. VIII.
Фигуры I, 11, III и V представляютъ выпиленные бруски, подлежащіе испытанію, цѣль котораго—вывести зависимости между разстояніемъ отъ основанія дерева до бруска и его прочностью. То же расположеніе вырѣзовъ употребляется и для двухъ смежныхъ участковъ бревна при опредѣленіи зависимости между прочностью и влажностью. Фигура IV даетъ форму вырѣза для испытаній полномѣрныхъ (lull—.sized colmimes) брусковъ площадью до 12"ХІ4" п длиною до 30 футовъ. Фигуры VI и VII показываютъ расположеніе вырѣзовъ въ зависимости отъ обращенія ствола къ сѣверу или югу. И наконецъ, фиг. ѴШ даетъ бруски для опредѣленія зависимости прочности отъ разстоянія ихъ отъ оси с'июла. Число брусковъ фиг. ѴШ-й зависитъ, конечно, отъ величины діаметра дерева, и на чертежѣ показанъ minimum ихъ, принимая во вниманіе испытаніе на изгибъ, требующее наименьшую площадь сѣченія бруска 75'"/». Х75'"/„, •
Испытаніи па азіиГл. Обычный размѣръ брусьевъ, испытуемыхъ на изгибъ. Вашингтонская лабораторія принимаетъ З'/г—4Х31/-—4 или 4X8 дюймовъ Iанглійскихъ) площадью и длиною отъ 00 до 120 дюймовъ, употребляя при этомъ универсальную машину Иіеіііё на 50.000
Проростаніе сѣмени.
ч
е—первый періодъ проростанія сѣмени, а—первый ростокъ ранней весной съ 8-ю листьями. Ь—возрастъ 2—3 недѣли.
с—въ концѣ перваго или началѣ второго сезона.
(I—возрастъ 3—4 года.
Весенняя вѣтка pinus palustris'a.
g f
a—конецъ вѣтки съ весеннимъ побѣгомъ, f—ну чекъ (три) хвои—нормальный видъ листьевъ.
1і и g—увеличенное въ 3 и 9 разъ влагалище хвои, е—разрѣзъ гнѣзда хвои (линейное увеличеніе въ 30 разъ). <1—разрѣзъ молодой хвои (увеличеніе въ 30 разъ), с.—разрѣзъ зрѣлой хвои (увеличеніе въ 45 разъ).
1»—продольный разрѣзъ хвои (увеличеніе въ 45 разъ).
а—вѣтка съ мужскими цвѣтами.
Ь—вѣтка съ женскими цвѣтами и молодой иіишкой. Нремя цвѣтенія въ 20-хъ числахъ марта.
с и (1—выдѣленная сережка цвѣтовъ, е, 1' и g—тычинки цвѣтка.
Ь—женскій цвѣтокъ.
k, 1 и m—чешуйки основанія женскаго цвѣтка, и и р—чешуйки съ сѣмяпочками.
а зрѣлая tri крывшаяся шишка.
b и с, (1 и е—сѣмена съ крыльями; отъ первыхъ двухъ отдѣлены крылья. I и h отдѣльныя чешуйки шишки; передній и задній виды.
(1 <1
а—видъ коры желтой сосны.
Ь—радіальный разрѣзъ; с—тангентальный разрѣзъ, сдѣланный нѣсколько йодъ угломъ къ оси дерева.
»1—торцевой разрѣзъ.
Образцы испытанныхъ брусковъ.
Л и В—осевое сжатіе; С—скалываніе; D—растяженіе.
Нижнее число означаетъ число фунтовъ предѣльной нагрузки.
kg., о которой будетъ ниже. Для брусьевъ размѣра 8"Х 14— 16"Х 16—18 пользуются машиной Riehie на 100.000 kg. Опытъ ведется до - предѣловъ разрушенія, и для каждаго бруска строится діаграмма. Во избѣжаніе смятія въ точкахъ опоры и нажима (посрединѣ бруска) дѣ. лаются подкладки, какъ показано на чертежѣ (фиг. 7).
А—опори коти
е—стильная подкладка толщиной.
В и I)—дубовая подкладка О/, Чш средины.
В. С и Z)—большіе брусья.
С—рессорный тинъ подкладки.
*1
/
!
\
fcSn
*. и. і,;
і
Фиг. 7.
Въ своихъ испытаніяхъ на сгибаніе я вычислялъ лишь упругую и разрушающую нагрузку на 1 кв. сант. и модуль упругости; но Вашингтонская лабораторія предлагаетъ больше данныхъ для характеристики прочности матеріала. Эти данныя суть:—
1) Прежде всего нагрузка на 1 кв. сант. въ предѣлахъ упругости: —
к - р/
Кь ~ 4 71 ’
3 Р/ или 2bhi
(77'—моментъ сопротивленія для прямоугольнаго бруска).
2) Нагрузка на 1 кв. сант. при разрушающемъ усиліи (модуль разрушенія):— ,
Р7
К 4 w
3 Р7 2 Мі 2
Здѣсь Р' означаетъ усиліе въ моменть разрушенія. Конечно, принять тотъ же законъ измѣненія нагрузки за предѣломъ упругости, какой мы принимаемъ въ ея ппедѣлахъ, нельзя; но тѣмъ не менѣе эта
произвольная и условная формула для Кдо извѣстной степени характеризуетъ сопротивляемость матеріала въ моментъ разрушенія.
3) Наибольшія скалывающія усилія:—
4) Модуль упругости: —
гдѣ f — стрѣла прогиба.
5) Работа нагрузки до предѣловъ упругости (эластическая работа— elastic resilience R: —
Р. /.
Эластичн. работа — R. = 0
к, - 7*
и и
р /:5
Е=/ш»’
0) И, наконецъ, работа нагрузки до предѣловъ упругости на 1 куб. дюйм'ь (или сантиметръ) г: —
Г/
Эласт. работа на 1 кв. сант. = .— , гдѣ іс объемъ испытуі
2. іс
бруска.
уемаго
Иногда подсчитываютъ полную работу нагрузки до момента разрушенія (общую и на единицу объема), для чего, слѣдовательно, приходится вычислять площадь АВ(.’І) діаграммы (діагр. Да 4) и дѣлить на объемъ испытываемаго бруска.
Испытаніе па растяженіе. При испытаніи на растяженіе рекомендуется брать сѣченіе не круглое, какъ у насъ обыкновенно принято, а прямоугольное въ виду того, что при токарной обработкѣ бруска происходитъ задираніе и перерѣзаніе наружныхъ волоконъ, а это уменьшаетъ прочность испытуемаго экземпляра. Хотя берутъ также и круглое сѣченіе. Для испытанія употребляется та же машина Rielile или Olseu’a. Закрѣпленіе и форма бруска показаны на фиг. 2.
Сжатіе аваль волоконъ. Размѣры бруска (обыкновенно квадратное сѣченіе) 3—4X3 — 4 дюймовъ площадью и длиною 7—12 дюймовъ (фиг. 4). Но въ лабораторіи Вашингтонскаго университета въ St. Sonis производятся испытанія на сжатіе брусьевъ колоссальныхъ размѣровъ, какъ напр., площадью 12X14 дюймовъ и длиною до 36 футовъ, спеціальной машиной, развивающей до 500.000 килограммовъ.
Сжатіе перпендикулярно направленію волоконъ. Площадь сжатія испытываемаго бруска борется до 10 квадратныхъ дюймовъ. Для этихъ
Fig.
('житіе ± нипр. волоконъ.
J
Осевое сжатіе.
опытовъ служатъ машины КіеЫе или Olsen’a. Установка бруска показана на фиг. 5.
Скалываніе. Для испытаній на скалываніе заготовляются спеціальные брусья до 10 дюймовъ длиною съ просверленными (сверлильнодолбежной машиной) прямоугольными отверстіями по обоимъ концамъ на разстояніи 1 — C/z дюймовъ отъ концевъ и однимъ отверстіемъ посрединѣ. Площадь скалыванія 1—2 квадр. дюйма, а направленіе скалыванія берется для одного и того же бруска радіальное и тангентальное.
Изъ прилагаемыхъ чертежей достаточно ясно виденъ описываемый способъ испытанія (фиг 3), который отнюдь нельзя рекомендовать, какъ раціональный. Дѣло въ томъ, что муфточка съ винтомъ а устанавливается для удержанія концевъ скалыванія бруска отъ разъединенія ихъ вилкой въ моментъ скалыванія, такъ какъ предполагается изгибъ этихъ концовъ. Но, во-первыхъ, нѣтъ основанія предполагать здѣсь изгибъ, а во-. вторыхъ, защемленіемъ концовъ вызываются сжимающія усилія, что увеличиваетъ сопротивленіе скалыванію.
Къ сожалѣнію, по недостатку времени, мнѣ не удалось произвести испытаній на крученіе. Впрочемъ, нужно сказать, что и лабораторія почти не дѣлаетъ этихъ опытовъ въ виду рѣдкихъ случаевъ примѣненія дерева въ сооруженіяхъ, когда оно подвержено крученію.
11.
Изслѣдованіе прочности дерева въ зависимости отъ разстоянія бревна отъ основанія.
Испытанный экземпляръ желтой сосны (yellow pine, long—leal pine)— Finns palistris—былъ полученъ изъ штата Алабама, провинціи Эскамдія.
A) Долгота 86°,25'; широта 31°, 10'. Средняя высота мѣстности надъ уровнемъ моря отъ 75 до 100 футовъ. Мѣстность холмистая; средняя годовая температура 14° С.; атмосферныхъ осадковъ за годъ— 100—120 ст.
B) Геологическое строеніе мѣстности—наносныя наслоенія; почва— глинистый песокъ, хорошо увлажненная; цвѣтъ почвы—пепельно-сѣрый.
C) Насажденіе умѣренно-густое; лѣсъ дѣвственный, сплошная желтая сосна: средняя высота строевого лѣса—00 футовъ, діаметръ—
181/дюймовъ.
Испытанный .экземпляръ. Дерево .\» 1. Діаметръ на высотѣ человѣческаго роста—19 дюймовъ. Полная высота 113 футовъ. Возрастъ по годичнымъ слоямъ на высотѣ 18 дюймовъ отъ корня (высота рубки)—182 года. Разстояніе отъ ближайшихъ деревьевч. 20 — 50 фут.
Дерево распилено на семь бревенъ съ вырѣзомъ дисковъ для опредѣленія удѣльнаго вѣса и влажности. Прилагаемая ниже таблица № 1-й характеризуетъ разстояніе бревна отъ корня, его длину и средній діаметръ.
Испытанія были произведены, какъ видно изъ сводной таблицы, при пониженномъ процентномъ содержаніи воды, кромѣ бруска № 1-й. ('ушка дерева были искусственная и содержаніе воды понижалось до предѣловъ обычной влажности дерева, идущаго на подѣлки.
Прежде чѣмъ говорить объ общихъ выводахъ испытанія, разсмот-. римъ въ отдѣльности характеръ зависимости нагрузки и стрѣлы прогиба для изгиба, т. е. діаграммы изгиба, а также діаграммы сжатія вдоль и поперекъ волоконъ. Прилагаемыя ниже діаграммы являются типичными, поэтому я и ограничусь лишь нѣсколькими экземплярами на каждую категорію опытовъ.
Нужно предварительно замѣтить, что Вашингтонская лабораторія строитъ діаграммы на изгибъ и сжатіе обоихъ родовъ обязательно для каждаго бруска, такъ какъ считается важнымъ опредѣлить работу изгиба или сжатія на единицу объема (на кубическій дюймъ), которая служитъ дополнительной данной для опредѣленія прочности той или другой породы дерева.
Для изгиба я привожу здѣсь три діаграммы:— 1) для полнаго бруска (фиг. IV); 2) для бруска типа фиг. II и III, .Vs 1-й и 3) для бруска типа фиг. VII, № 1, 5, 9 или 12.
&& бреисіп. и дпскпиъ. Разстели, on. плоск. сруби. Длина бргпна. Средній діаметръ.
1 0'8" 12'4" 19"
11 00 5'4" 15,25"
III 19'8 12'4" 14%
IV 32'8" 14'4" 13:J/4"
V 47'8" 9'4" 13‘А"
VI 57'8 9'4" 12‘Л"
і VII 67'8 9'4" 11‘/а"
Табл. .M« 1-й.
Брусокъ 1-го типа (№ 62).
Размѣры
бруска
Ь —250 mm. h=360 mm. 1 =4720 mm
Влажность—37,3%
Вѣсъ всего бруска— 238 килог. Удѣльный вѣсъ—0,64 Удѣл. вѣсъ при 15% в.—0,47.
Испытанъ на машинѣ Riehle' въ 100,000 kg. Скорость машины при опытѣ—3,8 mm. въ минуту.
Результаты испытанія, какъ видно изъ діаграммы, построенной по записямъ, слѣдующія:
Предѣлъ упругой нагрузки— 9,000 килогр.
Разрушающая нагрузка—16,800 к.
Стрѣла прогиба въ предѣлахъ упругости—21 ІІШ1.
Начало
опыта.
Нагрулка
килотр.
Стрѣла I прогиба in.
•10 Ч. .4 Д1. (1 і 0
500 0.04
Конецъ 10<»0 0,085
опыта 1500 0.13
10 ч. 47 м. 2000 0.18
2500 і 0.23
Продол- 3000 - 0,28
житель- 3500 0.32
носи. 35 м. 4000 0,37
4500 0,42
5**00 0,40
5500 0.51
(5(100 0.555
• 500 0.005
7000 0,65 і
7500 0,71
80СО 0,755 і
8500 0.80
• 9000 0.85
9500 0.90
10000 0.95 і
10500 1.005
11 ООО 1.005
11500 1.12
12000 1,18 I
12501* 1,25 1
18000 1,32
13500 1,3« 1
! ііооо 1,47 ,
14500 1.56 1
15000 1.67 1
15500 1,815
10000 1,985
: ібг.оо 2.22
1 18001* 2,50 1 1
Таб,
Стрѣла прогиба для придѣльной нагрузки— (53,5 шпі. Ниже привожу одну изъ таблица» записей во время опыта.
Какъ видно изъ прилагаемой таблицы, (табл. Л« 2-й) діаграмма построена но нагрузкѣ въ 1000 килогр., т. е. черезъ одну точку въ виду малаго масштаба самой діаграммы, гдѣ 0,2 дюйма прогиба соотвѣтствуетъ С'..» дюйма масштаба и нагрузкѣ въ 1000 килогр. соотвѣтствуетъ 'Д дюйма.
Соотвѣтствующіе результаты подсчета слѣдующіе:
К/( =21(5 килогр. на кв. сант.
'K'ft = 4-01 „ „ я
]\Д=31,0 „ „ „ „
К = 101000 „ „ я
АН' х ВВ’
= 0000 к.-сант.
Эластич. работа= g
„ im 1 куб. сант. = 0,026 кил. ст.
2-й.
пиша (А" 52-Е
/> = 99 шш.
//= 200 mm.
/ = 2000 mm.
-34,2%.
бруска.
Вѣсъ бруска — 24.5 кгр. Удѣлі.ный вѣсъ — 0,57.
„ при 15° о води-0,425.
Испытанъ на машинѣ КіеЫё въ 100000 кгр.
Скорость машины—3,S min, вгь минуту.
Предѣлъ упругой нагрузки — 4250 килогр.
Разрушающая нагрузка — 7000 килогр.
Стрѣла прогиба въ предѣлахъ упругости—13 шш.
Стрѣла прогиба для предѣльной нагрузки—28,5 mm.
Наконецъ, брусокъ 2-ю шипа. (Л« 02-А 2).
j /у = 50 mm.
Размѣры
бруска.
Іі ~ 50 mm. / — 702 пни.
Влаѵкность — 55,2° о.
Вѣсъ бруска — 1,51 килогр. Удѣльный вѣсъ — 0,001.
Испытанъ на машинѣ Olsen’а въ 15000 килогр.
Скорость машины—2,0 mm. въ минуту.
Предѣлъ упругой нагрузки—400 килогр.
Разрушающая нагрузка—730 килогр.
j „ при 15°/о воды — 0,30. Стрѣла прогиба въ предѣлахъ
уі,руГі)СТИ—(>?35 mm.
Стрѣла прогиба для предѣльной нагрузки—34,2 mm.
Такъ какъ діаграммы для брусковъ 2-го и 3-го тина построены полностью, то я не буду приводить таблицъ отчетовъ нагрузки и стрѣлы прогиба.
Результаты испытаній этихъ трехъ суммируются въ таблицѣ № 3-й: брусковъ
Брусокъ Л’ 6,2. Брусокъ .V 02. Б-І. Брусокъ ,Ѵ 02. А—2.
Ій, = 228 килогр. 272 килогр. 270 килогр.
і т !* f \ и ~ 458 „ 47° -г ' — „ 338 „
■ к, = 31,0 „ 48 0 "ГО,- „ 35,8 „
Е - 101000 88100 .і10000
Эласт. работа — 0000 кил.-сант. 2702 кил.-сант. 127 кил.-сант. J
I „ на 1 куб. ст. = 0,020 „ „ 0,005 „ „ 0,007 , „
Табл. Ni! 3-й.
Сравнивая данныя прочности этихъ трехъ брусковъ, замѣчаемъ, что наиболѣе прочнымъ (упругая нагрузка на кв. ст. иэласт. раб.) является брусокъ третьяго типа. Конечно, дѣлать въ этомъ смыслѣ общій выводъ на основаніи одного опыта слишкомъ рискованно; но цѣлый рядъ опытовъ Вашингтонской лабораторіи надъ другими породами дерева, какъ и мои испытанія надъ l’iims palustris, показали, что это дѣйствительно такъ. Выводъ этотъ представляется неожиданнымъ н, съ перваго взгляда, парадоксальнымъ, такъ какъ, казалось бы, брусокъ 3-го типа долженъ давать меньшую сопротивляемость на единицу площади, какъ менѣе
Г* ѵ
~ V ,4 V
~»®"Г \Ѵ»Ѵг-
J ,* S. ■ • t * * *’
ДІАГРАММА СГИБАНІЯ.
20000
*
X
Ä
15000
Ä
О
10000
а
«
>,
05
5000
2000
пню
ж
э*
Sc
0 0,1 0,2
0,5 В
С грѣла
1.0" 1,5"
« * - • • -;чи
и ]) о г и о а в І.1?д ю й м]а х'ъ. ,
2,0"
Ü
2,5"
4-й.
ДІАГРАММА СГИБАНІЯ.
Брусокъ № в2-й—В—1.
А 0,1 0,2 0,5
0,1 с
Стрѣлка лротпба въ дюймахъ,
№ 6-й.
ДІАГРАММА СГИБАНІЯ.
Ирцсокъ Л» 62—А—2.
о 0,1*. 0,2" 1,5" 1,0" D
Стрѣла прогиби иъ^дюймагь.
н.'іотный (лежащій ближе къ нереферіи дерева). Тѣмъ не менѣе здѣсь вопросъ сводится не къ структурѣ бруска, а кт. в е л н ч и н ѣ еіч>. Понятно, что брусокъ 1-го и 2-го типа, представляющій вырѣзы изъ цѣлаі’о или половины бревна можетъ имѣть скрытые пороки : вѣтрен-ницы (трещины', пораженія гнилью, заросшіе сучья или каверны и нроч. — которые не могутъ быть обнаружены на полномѣрномъ брускѣ при внѣшнемъ осмотрѣ. Это же несомнѣнно понижаетъ прочность дерева. Когда же мы имѣемъ дѣло съ брускомъ малаго сѣченія, какъ 3-й типъ, то почти всегда намъ удастся выбрать вполнѣ здоровый и безъ поврежденій экземпляръ. Нечего и говорить, что бруски малаго размѣра, находящіеся ближе къ оси ствола, прочнѣе, что будетъ показано ниже рядомъ испытаній. Теперь же замѣчу, что полномѣрные бруски слабѣе малыхъ на 10—20"/о.
Осевое сжатіе.
Разсмотримъ теперь осевое сжатіе (вдоль волоконъ).
Имѣемъ (tea бруска: Л' 1-й и Л-
— № 1-й. ЛІ!~2 •й.
і Размѣры а=100 нип. а=100 ІІІШ.
брѵска. О—200 mm. Ъ=І00 шш
11=437 min. 1)=:457 шпі
Влажн. | зі,о°/о :М,-У.,
Вѣсъ. 0,2 килогр. 0,0 килогр.
Уд. вѣсъ
при 15%. 0,42 0,4 >
Предѣлъ
упрут. на- 42500 кил. 38500 кил.
рѣзки.
Разруш. 53500 кил. 53000 кил.
нагрузка.
X =AtBi 0,72 шт. 0,80 ) І1Ш.
Xi =АіС| 1,47 mm. 2,80 mm.
2-й.
Оба бруска испытаны на машинѣ ІііеЫе’ 100001) килогр. Скорость машины — 3,8 шпі. въ минуту X—величина пронорціо-нальн. сжатія, Xt—величина сжатія (полная) до момента разрушенія.
Какъ видно изъ обозначеній X и X], равныхъ АіВ| и А|С| (см. діаграммы), я принимаю участокъ пропорціональнаго сжатія лишь на AB, что требуетъ объясненія.
Прежде всего замѣчу, что діаграммы осевого сжатія получились совершенно нормальныя, хотя въ предѣлахъ нагрузки до 18000 килограммовъ не наблюдается сжатія пропорціональнаго нагрузкѣ. Явленіе это вызвано, не-сомнѣннно, тѣмъ обстоятель-ством'ь, что первые моменты
СЖАТІЕ.
Д1Л Г Р А М М Ы О С К В О ГО С Ж Л 'Г I я.
і>/іі/гоі;ь .V І-іі.
<1 І1.Ш" <>.(>:>" П.П‘>° П.ПІ”
іііміічіііііі гж.тіііі 1:1. дюіш.ч.ѵі..
нагрузки происходить смятіе волоконъ въ концахъ бруска, гдѣ они разъединены при распиловкѣ. Явленіе это наблюдается положительно на всѣхъ породахъ дерева, испытываемыхъ на осевое сжатіе съ тою только разницею, что для твердыхъ породъ участковъ О А меньше. Поэтому то и нужно считать нормальный процессъ сопротивляемости на участкѣ АВС. Конечно, полную нагрузку мы должны принимать въ С, но законъ пропорціональности можно вывести лишь на участѣ AB.
Сжатіе перпендикулярно направленію волоконъ.
Оба бруска испытывались на машинѣ liiehle' 100,000 к. Скорость машины—3,8 шт. въ минуту.
Явленіе непропорціональности нагрузки сжатію при началѣ сжатія, наблюдавшееся въ предыдущихъ опытахъ замѣчается и здѣсь, но въ болѣе слабой степени. Несомнѣнно, явленіе это вызвано самимъ характеромъ опыта, гдѣ сжатію подвержена срединная часть бруска, что вызываетъ сначала явленіе смятія по площади стальной накладки. Кромѣ того, можно сказать, что здѣсь получается сложное сопротивленіе (фиг. 5)—сжатію и изгибу. Поэтому послѣ первыхъ моментовъ процесса, когда сжатіе поверхностныхъ волоконъ произошло, законъ пропорціональности наблюдается до точки В.
Въ точкѣ В наступаетъ критическій моментъ и до С нѣтъ пропорціональности. Затѣмъ отъ С до D пропорціональность наблюдается, причемъ величина сжатія на единицу нагрузки значительно больше, чѣмъ на участкѣ до В. Несомнѣнно, что при такомъ характерѣ опыта на участкѣ пропорціональности до В должно быть явленіе сжатія части бруска подъ подкладкой и изгиба его концовъ, т. к. эти концы подвержены дѣйствію силъ (f,-... fn) реакціи, стремящихся приподнять ихъ, т. е. изогнуть брусокъ. Отъ В до С пропорціонально нарушается; очевидно, эта часть діаграммы характеризуетъ моментъ поднятія концовъ бруска. И, наконецъ, отъ С до момента разрушенія происходитъ сжатіе безъ вліянія изгиба.
№ 1-й. № 2-й. i
Размѣры- бруска. I I а—100 mm.а-- 98 mm. I>=200 mm. b=19fi mm. h = 200 mm. h -198 mm 1 =<»10 mm. 1 =508 mm.
Влажное. 35,9°/0 . 34,2% i
Удѣльный 0,44 0,33 !
вѣсъ.
! Разруш. нагрузка. 9500 кил. 11500 кил.
Сжатіе перпендикулярно направленію волоконъ.
ДІАГРАММА СЖАТІЯ.
Брусокъ . Г /-/>.
Величина сжатія въ дюймахъ.
ДІАГРАММА СЖАТІЯ.
Брусокъ Л« 2-і'і.
0 (,«2 ,">() и,7
Сжатіе въ дюймахъ.
•іо
Такая постановка опыта, усложняющая испытаніе и, нужно сказать, не дающая точныхъ данныхъ, характеризующихъ сжатіе перпендикулярно направленію полоконъ, объясняется лабораторіей тѣмъ, что характеръ этихъ опытовъ наиболѣе еоотнѣтстнѵетъ дѣйствительнымъ случаямъ сопротивляемости сжатію этого рода, и что случаи сжатія бруска на протяженіи всей его длины совершенно отсутствуютъ въ строительно и п ракти кѣ.
Что касается діаграммъ растяженія, то ихъ строить не приходилось въ виду того, что невозможно было точно опредѣлить удлиненіе бруска, т, к. смятіе и сползаніе его вч. щекахъ захвата мѣшаютъ дать правильный отсчетъ удлиненія.
Перейдемъ теперь къ изслѣдованію полученныхъ результатовъ прочности дерева въ зависимости отъ разстоянія брусковъ выпиленныхъ послѣдовательно отъ основанія его къ вершинѣ. На страницахъ
Изгибъ,
І'ааетояпіо отъ аем.ні (кт. футахъ.)
Діа i p. 7.
20-й и 21-й было дано описаніе экземпляра и величины бревенъ. Я ограничусь только одной таблицей, суммирующей результаты испытанія (было испытано два экземпляра желтой сосны) въ виду того, что законъ измѣненія прочности достаточно ясенъ и на этой таблицѣ.
Табл. 4—ая, характеризующая прочность дерева на различныхъ высотахъ его.
■ч
о
*5,0
£0,1
13.1
11.8
19.2
18,7
2<\7
18.9
17.1 12.7 19,0 14,4
25.2
20.4
16,1
21,0
13,9
1?,1
24,2
18.5 17.7
И 3 г и г» ъ.
Раімірч бруска.
1 іі ь
mm. ш in. til 111.
; л и
; * s
ч
ч
і Сжатіе вдоль аолокоиг. Сжатіе поперекъ волокок. Растяженіе.
j І’ллмѣрн бруска.j j, . Ралмѣри бруска. 2, 6 ій 1 * s
Д.шна. ■ Площ. 2 Длина. Площ. 1 в If- I- 1
■ * ' J — 15- S= ;
і і , £ g 1 m m. і ѵ. пі-. « >• Л £. s іи пі. сЛп-. 2 85- з д.а = 1
•— ІЛ с - « « - а 1
0.98 1524 89,0 94,0! 475 250 110201X1 203.2 81,2 286,0 93.7 86.4 43.4 5,81 422.0
0.785 1524 86.4 85,2 : 908 0 702 153800 205,7 73,6 584,6; 84,8 86,2 70 2 3 68 824 3
0,767 1254 88,5 94.3 930.5 712 148000 203,2 82,3 476.5 j 95,0 94.2 59,7 6 38 1009.7
0,730 1254 92,5 93.0 983,4 745 1 42001' 203,0 68,1 598,2 1 94,0 92 3 72.1 4,58 11 "2 3
0,80 2508 200.0 94 6 976.6 846 183000 1200.0 1942,3 95 0 92,0 486.0 j 465.1 100.2 92 6 66,7 64,4 980,8
0,73 1254 92,0 95,0 908.2 580 185250 203,2 83 6 450.2 87 9 94 2 68.5 1 5 81 898 3
0.64 1254 92,0 94,2 890.0 624 ,171000 203.2 80 6 493,0: 94.5 86.5 70s; 4 20 880.5
0,7 U 1254 92,6 04.2 , t 870,5 512 119000 203,2 79,8 405,0 94,5 82 0 49 5 5 30 799 4
0,72 1254 88,9 95,6 830 563 И 5000 205,7 82.4 478.3 94 7 87.5 61,5 5,53 854 5
0,76 1254 93,5 93,6; 920 (>55 ІЗІОООі 203.2 74 8 569.0 94," 92,2 69 1 : 3 93 892 3
0,76 125 4 88,2 95,5 859 455 122900 203,2 82 5 465,0 94,3 84 2 62,4 6 39 7 54.0
0,762 1254 93,5 93,5 I 915 845 129500, 200.6 68,9 584,1 94.5 90 5 7 0,5 4 50 785,2
0.608 2508 і 200,1 ! 1 1000 740 172000 200.6 81 1 508,0 ! 86,1 90 1 71 2 5,72 60S 8
0,73 1 1254 34,0 89,5 I 843 586 180500 205.7 82 6 404,0 94,2 85,5 58 5 5,31 645,4
0,75 1 1254 87,5 88.0 і 932 715 128800 203,2 68 8 492.5 94,3 91 0 71,5, 4,53 682,3
0.700 1254 82,> 89,2 . 77а 522 ' 124500 205,7 82,1 407,5 94,8 83,1 4 5.2 6 52 620.5
0,762 1254 84.0 82 3 846 625 150500:і 205,7 і 77,0 408.0 1 87 2 84 5 71.0 3,75 624,3
0.64 ' 1254 88.9 94.0 j 710,0 522 І9І6О0 205,3 82 6 456,0 94,5 88,5 70,0 6,08 634.5
0,74 1254 39,3 94,9 663,0 494 ! 87390 1 205,7 85 1 129,8 89 4 94,6 71 3 7,05 598,6
0,68 1 254 87.9 1 95 2 | 620,4 465 ! 177500; 203,0 81,8 394 94,7 87,5 71 2 6,53 590,5
0.62 1254 89.2 94,5 985,0 415 78800 205,7 84,5 345,0 94 5 89.4 69,5 6 03 £67 8
'") Г>ревна I, Ш и IV даютъ но дна бруска .УЛе 1 -го и 2-го.
**) ІІрѵсокт. .У 4-н брепна 11-го окапался бракомъ. Крсшш V также бракъ.
Скалываніе.
25 8 25,6
23,2 56,4
25,8 63,5
26,5 56 5
26 0 46,5
29,3 41 5
25," 51,5
28,4 45,8
24,5 54 3
24,2 57,7
27." 40 8
25 6 50 7
25,8 56 2
26 5 48.1
25,8 50,6
25,2 50 О!
22,5 56,3
25,4 58 5:
26,7 50 1
26,0 41,6
26,7 49,5 j
HKH)
£
а
&
i-
с
ООО
soo
Въ испытанномъ экземплярѣ иришлость отбросить бревно VII,
т. к. оно оказалось бракомъ.
П . Изгибъ.
При составленіи діаграммъ,
показывающихъ зависимость между разстояніемъ отъ основанія дерева и данными, характеризующими прочность, беремъ лишь тѣ бруски, которые содержатъ приблизительно одинаковый процентъ воды.
Эти бруски суть: — изъ бревна І-го бруски 1 и 3; ІІ-го—1, 2 и 3; Ш-го- 1, 1 и 3; ІѴ-го—
1,1 и 2; Ѵ.і-го—1 и 2: VIІ-го — 1 и 2. Всего 15 брусковъ.
Разсмотримъ сначала изгибъ.
Изъ діаграммы № 7-й, построенной по даннымъ таблицы, ясно видно паденіе прочности дерева въ зависимости отъ удаленія вырѣза бруска отъ основанія ствола. Упругая нагрузка падаетъ отъ 846 килогр. до
415, т. е. въ данномъ случаѣ понижается болѣе, чѣмъ вдвое.
р вио
ГіОО
1'.»' 20' 30' 40' 50' (ІО' 70'
І’алгтояніе on. .чем.ш (іп> футахъ). Діагр. s.
Сжатіе вдоль волоконъ.
Точки 1 и 1, обведеннныя пунктиромъ, показываютъ какъ бы уклоненіе отъ закона паденія прочности къ вершинѣ; но явленіе это слѣдуетъ разсматривать, какъ случайное. Возможно, что здѣсь была неправильная запись показаній машины или ошибка при подсчетѣ.
Аналогичное явленіе паденія прочности наблюдается за предѣлами упругости при сгибаніи брусковъ, но въ гораздо болѣе яркой степени. Здѣсь, какъ видно изъ діаграммы Л» 8-й, получается почти прямая паденія прочности отъ 970,0 килогр. до 585 килогр.
Не буду приводить діаграммы модуля упругости, такъ какъ но таблицѣ легко прослѣдить его паденіе по мѣрѣ приближенія вырѣзовъ брусковъ къ вершинѣ.
Изъ діаграммы Air 9-й видна та же зависимость и для осевого сжатія (вдоль волоконъ). То же явленіе наблюдается и при растяженіи. Что же касается сжатія перпендикулярно направленію волоконъ и скалыванія, то здѣсь закона паденія прочности но направленію къ вершинѣ дерева нѣтъ Относительно скалыванія можно еще допустить, что цементирующая сила волоконъ на протяженіи всего ствола одинакова (скалываніе нужно разсматривать, какъ разъединеніе волоконъ дерева), то при сжатіи перпендикулярно волокнамъ совершенно нельзя найти подходящаго объясненія отсутствію закона паденія прочности. Отнюдь не претендуя на непогрѣшимость своихъ изслѣдованій, оставляю этотъ вопросъ открытымъ.
III.
Вліяніе влажности на прочность.
Сгибаніе.
Для опытовъ этого рода выбираютъ, обыкновенно, такой участокъ ствола, на которомъ не сказывалось бы на брускахъ двухъ смежныхъ бревенъ вліяніе на прочность въ зависимости отъ разстоянія отъ основанія дерева, или было бы относительно ничтожно. Бруски вынимаютъ такимъ образомъ, чтобы они были одинаковаго строенія, что предпологаетъ одинаковую плотность матеріала. Если разница въ возрастѣ двухъ смежныхъ бревенъ сравнительно велика, то ограничиваются восемью брусками одного бревна. Обыкновенно же изслѣдуютъ до 16-ти брусковъ двухъ смежныхъ бревенъ.
Испытанный экземпляръ характеризуется слѣдующими данными:
Желтая сосна (Pinus palustris) изъ провинціи Валасъ, штатъ Алабама.
Діаметръ .............................1 Sl/2 дюйм.
Высота до первыхъ вѣтвей .... 60 фут.
Возрастъ...........................190 лѣтъ
Полная высота......................110 фут.
Дерево было распилено на 8 бревенъ. Для испытанія взяты два бревна на высотѣ между 19 и 48 фут. Размѣры бревенъ—І-го: D = 18 дюйм., L=13'4'; 11-го: І)=17" L=12'8". Выпиленные бруски подвергали искусственной сушкѣ (кромѣ бруска № 4-й ІІ-го бревна), понижая постепенно процентное содержаніе воды; затѣмъ обработыва-лись въ предѣлахъ отъ З’/з до 4 дюймовъ въ сторонѣ и, послѣ распила каждаго бруска на два съ такимъ разсчетомъ, чтобы длина ихъ между точками опоры могла быть взята 00 дюймовъ (1524 rum), бруски поступали на испытаніе. При паденіи влажности дерева отъ 44.2% Д° 11,5 происходило соотвѣтственное пониженіе удѣльнаго вѣса отъ 0,92 до 0,73 и повышеніе прочности, какъ видно изъ табл. 5-й. Нужно,-'однако, замѣтить, что повышеніе прочности въ связи съ пониженіемъ удѣльнаго вѣса наблюдается лишь для брусковъ одинаковаго строенія, т. е. въ данномъ случаѣ можно сказать, что прочность увеличивается съ уменьшеніемъ влажности. Вообще же говоря, большему удѣльному вѣсу соотвѣтствуетъ большая прочность при одномъ и томъ же процентномъ содержаніи воды. Ниже мы увидимъ, что для одной и той же породы заболонь менѣе прочна, чѣмъ ядровыя части, а теперь обратимся къ діаграммамъ, характеризующимъ сгибаніе брусковъ при различномъ содержаніи воды.
Діаграммы №№ 10-й и ll-й показываютъ паденіе прочности при сгибаніи въ предѣлахъ и за предѣлами упругости. Въ данномъ изслѣдованіи при пониженіи влажности отъ 44,2% до 11,5% сопротивляемость въ предѣлахъ упругости увеличилась почти на 80%; предѣльная нагрузка до момента разрушенія увеличилась болѣе чѣмъ на 90 %. И, наконецъ, модуль упругости увеличился (діагр. X» 12) на 48%.
Сжатіе по направленію волоконъ (осевое).
Для этихъ опытовъ было взято изъ того же дерева второе отъ основанія бревно на разстояніи 16 —19 футовъ, діаметромъ 18Ѵг дюймовъ. Выпилка брусковъ производилась такъ же, какъ и для сгибанія, т. е. бревно распиливалось по взаимно перпендикулярнымъ діаметрамъ.
Размѣры испытанныхъ брусковъ: h = 210 mm, а—75 mm, b = 75mm Процентное содержаніе воды варьировалось отъ 46,0 до 12,5%.
Результаты 21-го испытанія суммируются въ нижеслѣдующей таблицѣ.
Ь «13
Сгибаніе
Табл. 5-я.
2 ы s> зе, Э *9 9* S •fa а *я 3 а Ч" «С >% І’аимѣры бруска. Предѣльная нагрузка въ kjr.'cm. ... PO к ь_ -пѵ • Упругая нагрузка въ kh cm. К - Р1 КЬ- 4\Ѵ • Модуль упругости.
1 Ш ІЛ. Ь ш т. ь ш.ш.
11,5 0,73 1524 88,2 00,3 930,5 774.9 154500
13,4 0,70 1524 89 0 88 2 870,0 750,0 150000
17,1 0,77 1524 90,1 89 4 850,0 707 5 142500
18,4 0,77 1524 87,4 91,2 720,1 050,0 120000
10,0 0,78 1524 88,3 90,4 710,0 003,0 122500
19,2 0,78 1524 89,1 87,5 700 0 582,6 122000
21,0 0,78 1524 87,9 80 9 008,2 550,0 121000
23,8 0,785 1524 89,2 00,0 050 540,2 110500
24,1 0,78 1524 80,9 88 2 035,2 538,0 119000
28,0 0,80 1524 89,0 87,(> 034,0 521,4 117500
28,5 0,81 1524 88,0 89,4 620,0 513,5 116000
28,8 0,79 1524 87 8 87 4 010,4 503,1 113000 і
33,5 0,82 1524 89 3 87,9 560 0 403,5 115000
38,5 0 85 1524 00,2 91 2 552,1 462,8 Ю8000
42,5 0,80 1524 80,8 88,4 525 1 432,1 106000
44.2 0,02 1524 01 3 88 9 480,2 425 0 103500 ■ ]
ІОООШ ПОООО 120000 130000 140000 150000 10000О
Ось модулей упругости.
Діаграмма № 12. покалывающая аявисимость между влажностью дерева и
модулемъ упругости.
Табл. 5-я.
1 1 1 1 1 1 ' 1 1 1 1 , 11 »o!»HUTb 1,2>5! 13,1 14,0 10,9І 1,1,8 20,8І 21,5 22,5123,0 23,5 24,1! 25,5 11 і 1 1 I 1 1 1 : 1 1 1 27,1 2(1,71 83,1 34,5 OS I to 38,1140,9 1 44,3 46,0
Разрулак.щ. *4. нагрузка на 1 ^ ^ 2 1 кв. ст. кгр. j о 1 lb со * а і о х“ і о >0 4*— Ч* -т -г 1 ! 1 х ' 1 ©І ! о •w" of 1 of і оГ ! сГ ; о -- ; >0 X аъ ^ 'I* "f Л СС Л 1 ~ 1 О I о і of 1 o' 1 о ю СО СО X) О 1 О 1 П ОО , Ol « » со Ol r-H со 0 ~ 01 ic *-• о CO CO
Законъ повышенія прочности въ зависимости отъ пониженія процентнаго содержанія воды достаточно виденъ на діаграммѣ № 13-й, выражающей приведенную таблицу № 00. Повышеніе прочности дости гаетъ свыше 70°/о (для даннаго испытанія).
Сжатіе перпендикулярно направленію волоконъ.
Изъ того же дерева взято бревно на высотѣ 5 — 16 футовъ основанія. Первая часть бревна въ 7 фут. была распилена на бруски для испытанія на сжатія перпендикулярно направленію волоконъ, а вторая—5 фут. длиною--для испытаній на скалываніе.
Размѣры брусковъ, подвергавшихся сжатію: L —410 min, а=75 mm, h = 100 mm. Площадь нагрузки:—75ХЮ0 mm. Число испытаній—18.
Табл. 6-я.
Процентъ воды, ij 12,5 I 15,0 Hi.2 ' 17.0 ii J. ' 18,0 20,55 21,25) 23,8 25,0 J. 1 і 27,8 2»,4 31,25 35,8 30,8 1 38,7 40,9 і 40,1 48,1
Гааруиіающ. нагрузка на 1 кв. ст. кгр. | 1 90,-4 88,2 78,3 702 1 1 1 74,1 66 5 63,2 61!) 55,0 ,■ і 1 ! 1 52,0 47,8 t • 46,2 43 8 42,В 1 1 і 37,434,1 1 33;2 31,0
Діаграмма № 14-й наглядно выражаетъ зависимость между влажностью и сопротивляемостью дерева сжатію перпендикулярно направленію волоконъ. Какъ видно изъ таблицы, прочность возросла на 196%.
Скалываніе.
t
Для опредѣленія зависимости между влажностью сопротивленіемъ скалыванію было сдѣлано 22 опыта. Опыты производились описаннымъ выше способомъ, площадь скалыванія отъ 6,5—до 8,0 ст.2
Табл. 7-я.
ІІроц поды. ім і н,з іб,з 15.5і і 16,5 17,0 1 17, б| 19,0 КМ 11»,2 23,5 23,8 н 27,0 28,!» 30,9 32,8 31,0 і 37,3| 39,8 44,üj 48,5
Скалы- I
ваюід. Si '
усиліе С »О ‘■5 »о О 1 W -Г 1 ІО о о 4« •О
О -О О *N I -X. 1 Зі X ч* сч ог W со ч* ч< ОІ
кгр. 1^ 1- ", о 1 * о 1* ч ч< с со со 1 со СО 01
СЖАТІЕ.
ЗОО 350 400 45(1 500 550
Разрушающая нагрузка въ ки.югр на 1 кв. <т.
Діаграмма .V 13-й, показывающая зависимость между влажностью и разрушающей нагрузкой вдоль волоконъ.
Діагр. 14.
Ось нагрузки въ ки.югр. на 1 кв. ст.
Діаграмма Лг 14, показывающая зависимость между влажностью и сжатіемъ иорненд.
направленію волоконъ.
Такимъ образомъ, для скалыванія прочность повышается при пониженіи влажности болѣе, чѣмъ для иныхъ родовъ сопротивленія, и для данныхъ 22-хъ опытовъ повышеніе сопротивляемости достигаетъ 227%.
По недостатку времени мнѣ не удалось произвести аналогичныхъ опытовъ на растяженіе, т. е. изслѣдованія прочности при растяженіи въ зависимости отъ влажности. Но надо пологать, что законъ измѣненія прочности будетъ тотъ же.
IV.
Изслѣдованія прочности въ зависимости отъ разстоянія оси ствола.
1« 20 30 40 50
Ось % °/0 йоды.
Діаграмма Л» 15, покалывающая »ависпмогть между влажностью и скалывающимъ условіемъ.
Экземпляръ сосны, испытанный для опредѣленія прочности въ зависимости отъ разстоянія отъ оси ствола былъ взятъ изъ провинціи Эскамбія, штатъ Георгія.
Дерево характеризуется данными:
Возрастъ.......................198 лѣтъ.
Наибольшій діаметръ .... ЗО1/»" (очищен. отъ коры
Полная высота...................120 футовъ
Высота до первыхъ вѣтвей . . 60 футовъ.
Для испытаній было вырѣзано два бревна по 12'8" длиною на высотѣ отъ 10' до 35'4" діаметромъ 29" и 27,5". Мнѣ удалось продѣлать испытаніе лишь перваго бревна и то только на сгибаніе, поэтому я и ограничусь таблицей сгибанія.
Для этихъ изслѣдованій бревно было распилено на 64 бруска размѣромъ 64"Х4"Х4" и 64" X 3,5" X 3,5" Слѣдовательно, площадь сѣченія бревна давала 32 бруска, какъ показано на фигурѣ 8.
Послѣ просушки распиленныхъ брусковъ влажность ихъ колебалась между 14,5% и 17,5%, чему соотвѣтствовалъ удѣльный вѣсъ отъ 0,58 до 0,66. И, наконецъ, послѣ обдѣлки на строгальной машинѣ
брусковъ Разрѵін. нагрузка. ІІредѣльн. упругая нагрузка. Модуль упругости.
2 704,0 540,0 112000І
3 662,8 582,4 109000
5 588,2 475,5 98500І
6 702,5 563,0 108000
1 710,3 590,2 112300
7І 870,1 702,0 130000
8 820,2 605,0 119200
9 772,0 623,0 113000
11 541,0 455,2 101000
12 822,2 670,0 131000
13 841,0 620,0 122600
14 954,0 880,0 160000
15 • 743,0 595,0 112900
(16 729,3 615,0 119000
17 683,0 465,0 98500
18 705,8 492,4 112000
19 871,0 760,0 152000
20 865,4 702,8 132000
21 795,0 599,0 129000
22 704,7 570,0 118000
23 598,0| 466,0 112800
24 790,0 632,0 125000
25 880,1 605,1 133000
26 751,0 625,0 118000
\21 770,0 570,2 128000
28 702,0 591,5 106500
486,5 423,0 105400
29 j 795,0 529,4 ~ 106600
30 772,0 591,0 119000
31 700,5 608,0 110500
32 699,4 620,0 124000 1
Табл. 8.
окончательный размѣръ брусковъ былъ: центральныхъ—1—60" (между точками опоры), 11=3,5"—3,7", Ь=3,5"—3,7"; крайнихъ —1=60", h=2,8"—3", Ь= 2,8"-3".
Фиг. 8.
Приводимая таблица 8-я даетъ 31 испытаніе, причемъ забракованный почему-либо брусокъ изъ первой части бревна замѣнялся соотвѣтственнымъ бруском'ь изъ второй части.
При заготовкѣ брусковъ обнаружилось, что №№ 1, 4 и 10-й не годились для испытаній (слишкомъ малый размѣръ площади поперечнаго сѣченія); для №№ 7 и 29 пришлось сдѣлать повторительныя испытанія въ виду сомнѣнія въ правильности отсчета.
При постройкѣ діаграммъ зависимости прочности отъ разстоянія бруска отъ оси ствола беремъ среднее ариѳметическое данныхъ: 1 2 3 4 5
1) Для брусковъ №№ 13, 14, 19 и 20-й (центральные).
2) „ „ №№ 7, 8, 12, 15, 18, 21, 25, 26 й.
3) „ „ №№ 6, 9, 24, 27-й.
4) „ „ №№ 2, 3, 11, 16, 17, 22, 30, 31-й.
5) „ „ №№ (1, 4,) 5, (10), 23, 28, 29, 32-й.
Эти среднія ариѳметическія величины для разрушающей и упругой нагрузки, а также и для модуля упругости выражаются въ таблицѣ, приводимой ниже. (табл. 9).
Табл. 9.
1 ; Гавру шающ. нагрузка. Предѣла, упругая нагрузка. Модуль упругости. Разстояніе отъ оси до центра бруска.
1) 878,0 740,0 141400 0,20 радіуса
2) 788,0 609,0 121900 0,44 „
3) 758,0 597,0 118500 0,58 „
4) 687,0 553,0 110800 0,70 „
5) 644,0 517,0 108900 0,80 „
По даннымъ этой таблицы строимъ діаграммы, наглядно характеризующія зависимость прочности отъ разстоянія отъ оси къ периферіи ствола. Пятый столбецъ таблицы даетъ разстоянія оси дерева до осей соотвѣтствующихъ группъ брусковъ, причемъ вычисленія были произведены въ предположеніи, что для всѣхъ брусковъ стороны поперечнаго сѣченія ихъ равны 4 дюймамъ, а радіуса бревна какъ сказано ранѣе, 14,5 дюймовъ.
О 0,2 0,4 0,0 0,8 1,0
Ось разстояній отъ оси дерева къ периферіи.
Л» 17-й.
Ось разстояній отъ оси дерева къ периферіи.
На № 16-мъ изображено двѣ діаграммы: AB діаграмма для рузру-шающей нагрузки и CD —для предѣльной упругой. № 17-й даетъ діаграмму для модулей упругости. Цифры построенныхъ точекъ означаютъ число брусковъ, одинаково отстоящихъ отъ оси, давшихъ среднее ариѳметическое при окончательномъ подсчетѣ.
Такая рѣзкая разница данныхъ нагрузки и модулей (Табл. 9). даетъ намъ право сказать, что прочность дерева понижается по мѣрѣ удаленія брусковъ отъ оси къ периферіи ствола. Конечно, число сдѣланныхъ опытовъ не такъ велико, чтобы предлагать это въ обобщеніи. Но разъ мы знаемъ, что ядровыя части дерева плотнѣе заболонныхъ, то уже а priori можемъ, утверждать, что центральныя части дерева прочнѣе заболонныхъ; а въ такомъ случаѣ предыдущіе опыты пріобрѣтаютъ цѣнность аргумента въ пользу нашего апріорнаго соображенія.
Этимъ, собственно говоря, и заканчивается мое изслѣдованіе прочности желтой сосны въ предѣлахъ намѣченной программы. Опыты, конечно, бѣдны количественно и мѣстами не захватываютъ всѣхъ видовъ сопротивленія (въ послѣднемъ отдѣлѣ). Но задача этой статьи—познакомить русскаго техника съ американскими методами изслѣдованій прочности дерева и той раціональной постановкой дѣла, какою впра-вѣ похвалиться Вашингтонская лабораторія. Эта лабораторія существуетъ лишь 12 лѣтъ, тѣмъ не менѣе ею обслѣдованы почти всѣ типичные представители строительныхъ Соединенныхъ Штатовъ.
Невольно обращаешься къ дѣятельности отечественныхъ механическихъ лабораторій для сравнительной оцѣнки ихъ и приходишь къ печальному выводу. Правда, наши инженеры далеки отъ мысли пользоваться указаніями знахарей техники о свойствахъ дерева, какъ строительнаго матеріала; но данныя традиціоннаго Hütte,—хотя бы даже по изслѣдованію Bauschinger’a,—къ которымъ поневолѣ приходится обращаться нашему рядовому инженеру, развѣ могутъ быть примѣнимы къ матеріаламъ русскихъ мѣстныхъ породъ, разбросанныхъ въ различныхъ климатическихъ и почвенныхъ условіяхъ, какъ, напримѣръ, сосна крымская (Pinus taurica) и сосна сибирская (Pinus sylvestris)? За то мы знаемъ такія лабораторіи, которыя за двадцать и болѣе лѣтъ существованія не опубликовали ни одного научнаго экспериментальнаго изслѣдованія.
Я былъ бы вполнѣ удовлетворенъ, если бы эта небольшая статья вызвала интересъ къ столь необходимому у насъ изслѣдованію дерева, какъ строительнаго матеріала, и русскія лабораторіи открыли бы свои двери для черной, но необходимой работы. Надо же помнить, что наша страна самая богатая въ мірѣ лѣсными богатствами—ихъ 300 милліоновъ десятинъ!
П. А. Козьминъ.
♦
I,
ПРИЛОЖЕНІЯ статьѣ „Изслѣдованіе прочности желтой сосны“.
Серія № 1-й. Серія № 2-й.
Дерево, срубленное лабораторіей Дерево, пріобрѣтенное на рынкѣ
или полученное для испытанія на заказъ.
1) Испытательная станція:....... Механическая лабораторія Том-
скаго Техн. Института.
2) Номеръ бруска: 62—А—I. Номеръ бруска по порядку испы-
танія въ лабораторіи — 540.
3) Рыночное имя:................ Желтая сосна, лиственицаи проч.
4) Ротаначеское имя: ......... Pinus palustris, Pinus taecla.
5) Размѣры бруска:.......,-,...,..,........
6) Пріобрѣтено въ.......... (Точное мѣсто рубки или рынка).
7) Время рубки и распиловки:......... .........................-....-~.
Я) Естественная или искусственная сушка (съ указаніемъ времени).
9) Рыночная сравнительная оцѣнка: ............
10) Недостатки бруска:*) Сторона«.(число сучьевъ и трещинъ).
« ^..... И X » W
„ (■ -= и |, и М
и ^ я - V "
11) Процентное количество заболони (по объему и приблизительно).......
12) Скорость роста:
■ 13) Фотографія испытуемаго бруска (Есть или нѣтъ. Если есть, то какія).
14) Когда заполненъ бланкъ:
15) Примѣчанія: .......
Подпись производителя опыта:
*) Эскизъ бруска долженъ быть на обратной сторонѣ бланка. Для эскиза дѣлается (обыкво-новевно печатные чертежи) два квадрата для торцевыхъ сторонъ бруска, чтобы показать мѣсто его вырѣза изъ бревна, и четыре прямоугольника во всю ширину бланка, на которыхъ показываютъ расположеніе и число сучьеві.
Г) Испытательная станція:..........Когда испытанъ: марта 20-го
1905 г.
2) Диски, прилеіаюіціе къ брцскц Л» Повода дерева:
8) Отмѣтка на дискѣ: 02—В—I.
4) Характеръ испытанія:.... Изгибъ, растяженіе, и проч.
5) Kot да вырѣзаны диски:
0) Когда доставлены въ лабораторію ........
7) Когда произведено опредѣленіе влажности:
ЭСКИЗЪ ДИСКА*)
Отмѣтка или Л* диска. 1 Толщина диска. I Вѣсъ диска °/о°/о жидкихъ гЬхъ.
1 Свѣже-сруб. Сухого. г. Смола или Вода. масло.
' " ;! і1 1 62—В—1 !| Iй—6" 125 kg. 64 kg. 43,5%
39.9 39,2
42.0
44.1
38.9 40,8
45.2
7) Средній выводъ процента влажности........
9) Примѣчанія:.................
Подпись производителя опыта:
*) На эскизѣ показывается мѣсто и разстояніе отъ центра испытанныхъ частей диска.
Испытательная станція ...............- Когда испытавъ: ... ......
Номеръ бруска: ............ Порода: ............ Лабораторный № испытанія: .
Размѣръ бруска:............ Полный вѣсъ:........,... Влажность въ °/о°/и: .....
Размѣры бруска между точками опоры (пролетъ— 1| Удѣльный вйсъ:.............
Машина: —(фирма или конструкція и сила......-..... Скорость машины въ минуту:
РАСПОЛОЖЕНІЕ ВЪ МАШИНѢ *).
(Эскизъ)
Здѣсь отъ руки изображены торцевыя части бруска съ обозначеніемъ расположенія и числа годач-ныхъ слоевъ.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНІЯ.
Предѣльная упругая нагрузка: ............ килогр. ва 1 ка. ст.
Разрушающая нагрузка:.................... квлогр. на I кв ст.
Скалывающія усилія: ........-.......-....- килогр. на 1 кв ст.
Модуль упругости: ..................—.... килогр. на 1 кв ст.
Полная работа нагрузки: ................. килогр.-ыетровъ.
Работа нагрузки до иредѣла упругости: ..килогр.-метровъ.
Работа на кубич. сан- | уПруГ0д нагрузки: ■ . килогр. мегр.
жииатпт unit іаіш. ' *
тищсіиь или деци- , _
метръ (дюймъ) бруска. \ Предѣльной нагрузки: келогр. метр.
Продолжительность опыта. гт Зеркальныя вли Нагрузка. і г rj иныя отсчитыванія. Стрѣла прогиба Замѣчанія
•
- ••••• -
і
1 і
1 і
1 1
1
1
* 1 1
1
■
! 1
1
*) Эскизъ излома изображается на обратной
сторонѣ бланка, гдѣ для этого отпечатано четыре Производитель опыта .................-......
прямоугольника во всю ширину страницы. Тамъ же
производятся подсчеты нагрузокъ, модуля и проч. Завѣдующій лабораторіей ..........-...-.....
ИСПЫТАНІЕ НА СЖАТІЕ.
Сжатіе вдоль или поперекъ волоконъ.
Испытательная ставція'..................
Брусокъ № ......................
Отмѣтка на испытуемомъ брускѣ: ....
Высота:......Пдошаль поперечнаго сѣченія:
Машина: .... ................
Когда испытанъ:.............
Порода:.............
Лабораторный № испытанія: —.....-...
Вѣсъ:.........Влажность: .......
Скорость машины...............
ЭСКИЗЪ.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНІЯ.
Изображаютъ торцевыя стороны бруска.
Предѣльная упругая вагруяка:—.... ............кил. на 1 кв. ст.
Разрушающая нагрузка:..............- —-.......кил. на 1 кв. ст.
Модуль упругости:................................ кил. иа 1 кв. ст.
Удѣльный вѣсъ .....................-..........
Продолжите.! ь-ность опыта.
і
Нагрузка.
Отсчнтывпніе.
Величина сжатія.
Замѣчанія.
і
і
і
I
ЭСКИЗЪ БРУСКА ПОСЛѢ ОПЫТА.
Здѣсь изображены всѣ четыре боковыя стороны съ аффектами разрушенія.
Производитель опыта .....
Завѣдующій лабораторіей
Испытательная ставція ...................
Из-ь бруска Лв.........................
Отмѣтка на испытуемомъ брускѣ .........
Площадь скалыванія:......—-------------
Число годичныхъ колецъ на дюймъ:..........
Когда произведенъ опытъ: ....
Порода: ...................—
Лабораторный № испытанія —
Вѣсъ брусна:—.... Влажность
Машина:....................
ЭСКИЗЪ.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНІЯ.
Скалывающее } радіальнаго скалыванія .... кил. на 1 кв. ст.
усиліе для ( тангентальнаго скалыванія: ..кил. на 1 кв ст
Продолжительность опыта, Нагрузка Замѣчанія. | і
•
ЭСКИЗЪ БРУСКА ПОСЛѢ ОПЫТА.
Производитель опыта:......
Завѣдующій лабораторіей:
Механическая лабораторія
при Вашингтонскомъ университетѣ въ St. Lonis, Mo.
Площадь лабораторіи:—71'Х46'. Машины для обработки брусковъ, заготовляемыхъ для испытанія, получаютъ движеніе отъ паровой машины и электромотора при посредствѣ главнаго вала А. Изъ деревообдѣлочныхъ машинъ въ лабораторіи имѣются:—2 строгальныхъ станка (а—строганіе съ четырехъ сторонъ, Ь—однобарабанный), с—долбежно-сверлильный станокъ, (1—токарный, е—круглая пила, f—ленточная пила.
Машины для испытаній:—универсальная машина КіеЫб на 50,000 kg.; машина для сгибанія малыхъ брусковъ на 50,000 kg.; машина для сгибанія большихъ брусковъ на 100,000 kg.; машина для испытанія цемента; машина для испытанія большихъ брусковъ на сжатіе.
Кромѣ того, въ лабораторіи помѣщается сушило, работающее отработаннымъ паромъ.
Универсальная машина Riehte на 50.000 нилогр.
Рычагъ Б—для пусканія въ ходъ; D и С—для сокостей въ предѣлахъ отъ 2,54 “Л. (minimum) и до 50,8 л/ш (maximum) въ минуту; А и I)—рычаги для установочныхъ скоростей до*203,2 т/ш въ минуту.
(ссрі "Т5і~
Машина Olsen'a на 100,000 нилогр.,
установленная въ механической лабораторіи Томскаго Технологическаго Института. Детальное описаніе см. по черте ку.
Фиг. 1.
Фи г. '2.
b—осповныя колонны для опытовъ па разрывъ: а—направляющая колонка: е—автоматически пишущій діагрампый приборъ; с—приборъ для вращенія діаграм-наго барабана; q и qi—злектрнческіе контакты для передняго и задняго хода груза Q: 1і—маховичекъ къ рычагу съ фрикціонной передачей для измѣненія скорости машины. I
/•
1
,1
K—платформа, передающая давленіе на рычаги F, F, и Fg;
F, и F2—крайніе рычаги.
h и hi—призмы платформы для рычаговъ F) и F.
е и е1—призмы платформы для средняго рычага Fg.
g и g‘—призмы рычаговъ Fj и F, опирающіяся наіраму машины.
f и f1—призмы средняго рычага F2, опирающаяся на раму мапшны.
Концы рычаговъ F, Fj и Fg опираются на призму 8.
Плечи рычаговъ: gh = 114,5 ra/m; g§ = 1834,5 тѴг—для крайнихъ рычаговъ.
fe=92 m/m; ß=1477 m/m —для средняго роста.
F3—второй рычагъ, опирающійся на призму k; F3 соединенъ съ рычагами F, Fj и Fa съ помощью скобы 13, опи])ающейся па призмы lg и 8. Рычагъ Fj съ призмой га соединенъ посредствомъ снобы и тяги п съ вѣсовымъ рычагомъ. Плечи рычага F8—kl=77 m/m , km- :»55 m/n .
На вѣсовомъ рычагѣ имѣется:—
Грузъ q, получающій автоматическое передв щенія випта, па которомъ грузъ насаженъ съ ш движенія груза регулируется коническими муфті Грузъ р—для уравновѣшенія вѣсового рыча: Грузъ (1—для уравновѣшенія испытываемагЬ общаго равновѣсія машины.
Рычагъ R служитъ для пуска машины на рычагъ Q—для измѣненія скоростей; Т и Ті шкиі: миссіи; шкивъ U служитъ для обратнаго хода м Размѣры плечъ рычаговъ сняты при установ ческой лабораторіи Томскаго технологическаго и см. по фотографическому снимку съ той же ма: также и на изгибъ.
,і жете при помощи вра-с мощью гайки. Скорость аии.
<1 EU
бруска и установки
фредній и задній ходъ; н для пріема съ траис-ікшины.
сѣ машины въ механи-ггтитута. Другія детали пины, приспособленной
Нъч, ■ . *
