CC BY
33
Л1тература
1. Яковлев А. Д. Химия и технология лакокрасочных покрытий / А. Д. Яковлев. - Л. : Изд-во "Химия", 1989. - 384 с.
2. Карякина М.И. Лабораторный практикум по испытанию лакокрасочных материалов и покрытий / М.И. Карякина. - М. : Изд-во "Химия", 1989. - 206 с.
3. Cross B.E. The Bacterial Transformation of Abietic Acid / B.E. Cross, P.L. Myers // Biochemical Journal. - 1968. - Vol. 108. - Pp. 303-310.
4. Прието Д. Древесина. Обработка и декоративная отделка : пер. с нем. / Д. Прието, Ю. Кине. - М. : Изд-во "Пэйнт-Медиа", 2008. - 392 с.
Яремчук Л А. Отделка покрытий для пола экологическими материалами на основе модифицированных масел
Отделка изделий из древесины, а особенно покрытий для пола экологическими лакокрасочными материалами, сегодня является актуальной проблемой. Существующие отечественные отделочные материалы на основе высыхающих масел не обеспечивает необходимых эксплуатационных свойств покрытий. Исследованы модификаторы, позволяющие улучшить физико-механические свойства покрытий из льняных масел.
Ключевые слова: экология, отделка, масло, канифоль, твердость, толщина.
Yaremchuk L.A. Finishing of board for a parquet by ecological materials on the basis of the modified oils
Finishing of wares from wood and especially the board for a parquet by environmentally safe materials is actual problem today. The domestics finishing materials does not provide necessary operating properties of the covers because they are on the basis of drying out oils. The modifiers improve physical properties of the covers on the basis linseed oils.
Keywords: the ecology, a finishing, an oil, a rosin, a hardness, a thickness.
УДК 684.4.04 Доц. Л.М. Бойко1, канд. техн. наук;
директор С.М. Кульман2, канд. техн. наук
МЕТОДИКА ПРОЕКТУВАННЯ КОРПУСНИХ МЕБЛ1В 13 ЛИЧКОВАНИХ СТРУЖКОВИХ ПЛИТ
На основi аналiзу методiв техшчного проектування мехашчних систем запро-поновано методику проектування корпусних меблiв iз личкованих стружкових плит. Наведено приклад застосування методики проектування. Подано ж^вняльш результата, отримаш шд час комп'ютерного дослщження залежносп роботопридатносп полищ вщ виду 11 кршлення у книжково! шафг
Ключевi слова: личковаш стружковi плити, прогнозування, довгсгачшсть, кше-тична теорiя мщност^ оптимальш конструкци.
Вступ. Як показали проведет дослщження тривало! мщносп личкованих стружкових плит (СП), що знаходяться в умовах плоского або об'емного напруженого сташв, на !х довгов1чнють ютотно впливають температура, на-вантаження та час !х ди. Така залежшсть мае експоненщальний характер та утворюе у логарифм1чних координатах шмейство прямих, яю сходяться в одну точку (полюс). Тому методика проектування корпусних мебл1в 1з личкова-
1 НУ бюресурав i природокористування Укра'ни, м. Кт'в;
2 ПП "Компатя 1нтердизайн"
них стружкових плит мае бути заснована на термоактивацшнш (кшетичнш) концепцп деформування та руйнування твердих тш.
Метою дослщження е розроблення методики проектування оптимально! меблево! конструкцп для забезпечення заданого терм^ !! експлуата-цп та зменшення собiвартостi.
Матер1али та методика дослщжень. Згiдно з термоактивацшною концепцiею та принципом часово-температурно-силово! е^валентносп, для кожного матерiалу iснують три межi роботопридатностi: силова (мiцнiсть або межа текучосл), часова (довговiчнiсть) та температурна (термостшюсть або теплостiйкiсть). Шдвищення або пониження одше! з них компенсуеться змь ною будь-яко! з двох шших. Прогнозування роботопридатностi здшснюеться за формулами [1] у широкому дiапазонi варiювання експлуатацiйних пара-метрiв. При цьому параметри роботопридатностi (довговiчнiсть, мiцнiсть та термостiйкiсть) визначаються обмеженою групою термоактивацiйних пара-метрiв, що входять у цi формули.
Результати дослщження. Проведет дослщження показали, що на термоактивацшш параметри впливають рiзнi чинники, а саме: конструкцiя СП, вид личкування, вигляд та напрям дп навантаження, конструкцiя кутово-го меблевого з'еднання, а також зовшшш умови експлуатацп (температура, вологiсть).
Методика проектування оптимально! меблево! конструкцп подана у виглядi алгоритму [2]. На сьогодш меблевi вироби конструюють на основi критерпв мiцностi, тобто таю, яю можуть витримувати максимальне експлу-атацiйне навантаження. Нашi дослiдження показали, що для вибору оптимально! меблево! конструкцп одного критерто мщносп недостатньо, тому необхщно використовувати одночасно критерп мiцностi та довговiчностi. Не-обхiднi дп пiд час пошуку оптимального розв'язання ще! задачi виконуемо за алгоритмом [2].
Оцiнимо довговiчнiсть книжково! шафи, що показано на рис. 1. У цьому випадку полиця вiдрiзняеться вiд горизонтально! стшки тим, що не е скршленою жорстко з бiчними стiнками корпусу, i мае змогу змiнювати свое розташування в книжковiй шафi. Вона зв'язана з бiчними стiнками за допомо-гою полицетримачiв. Для розрахунку довговiчностi книжково! полицi приймемо матерiал - ламiнована СП, виробництва ТОВ "Кроно-Укра!на". За-водсью характеристики матерiалу: модуль пружностi Е = 2600 МПа, межа мщ-ностi на згин [а] = 14 МПа, щшьтсть 700 кг/м3, конструкцiя показано на рис. 1.
Як критерш споживчо! довговiчностi приймаемо величину максимального прогину книжково! полищ. Споживча довговiчнiсть визначиться часом досягнення величини прогину полищ, що, зпдно з вимогами споживчого по-питу, дорiвнюе [дч\ = 10 мм. Фiзична довговiчнiсть визначиться як максимальна величина прогину в момент руйнування. Розподшений тиск на книж-кову полицю становить q = 1250 Па. Визначаемо величину внутршшх напру-жень авн за методом кшцевих елементi (МКЕ). Для зменшення розмiрностi пiд час розрахункiв за МКЕ застосуемо принцип симетрп, який дае змогу значно знизити кшьюсть розрахункових вузлiв та пришвидшити розрахунок.
Рис. 1. Твердоттьна модель книжкового стелажу, конструкцш та розмгри
Розрахунковий вузол, що мютить об'ект дослiдження (горизонтальну полицю), показано на рис. 2.
Рис. 2. Фрагмент книжкового стелажу з горизонтальною полицею
Результати розрахунюв показано на епюрах е^валентного напружен-ня за Мiзесом (рис. 3). Отже, на mдставi проведеного комп'ютерного досль дження визначили початкове значення параметра функцюнальносп. Макси-мальний прогин всередиш полицi становив 3чт = 6,8 мм, а максимальш напру-ження в точцi максимального прогину - о = 2,18 МПа.
Враховуючи, що межа мiцностi тд час згину полицi становить 14 МПа, ця полиця мае великий запас мщносп, а отже фiзичну довговiчнiсть. Для аналiзу споживчо! довговiчностi визначимо, який би був прогин у полищ у випадку, коли тиск на полицю привiв до напруження, близького до межi мщносп, тобто до напруження в момент руйнування.
Методом послiдовних наближень визначимо, що руйнування полищ вщбудеться за величиною тиску q = 9500 Па. При цьому максимальний прогин у момент руйнування становив 3¥ = 57,64 мм (рис. 4).
Рис. 3. Епюра напруження в достджуваних об'ектах
Отже, так само визначили гранично допустиму величину параметра функцюнальносп. Полиця в корпус шафи зв'язана з бiчними стшкам за до-помогою полицетримачiв, тому матерiал працюе у плоскому напруженому станi. Для плоского напруженого стану термоактивацшш параметри для цього матерiалу е такими [3-4]: и0 = 196 кДЖ/моль, у = 9,1 кДЖ/моль-МПа,
1%та = -0,7, Тт = 486 К.
Рис. 4. Епюра вертикальных перемщень вузлгв полиц у момент руйнування
Призначаемо умови експлуатацп. Температура у примщенш змь нюеться вiд 10 °С до 25 °С. Поправка для змши температури [5]: Ат =-0,0007Т +1,0835. Середня волопсть у примiщеннi Ж = 60 % поправка [5]: АЖ = -0,0015Ж +1,09. Теоретична довговiчнiсть полищ, за ще1 схеми на-вантаження становитиме близько тр = 962 роюв. Фiзична довговiчнiсть з вра-хуванням умов експлуатацп становить т = тр /А2 = 962/1,08 = 890 роюв, де
-Ат -Аст = .у/1,07-1,0-1,09 = 1,08.
Середня швидюсть втрати ресурсу довговiчностi книжково! полищ визначаемо за формулою [2]. Для нашого прикладу:
V = (57,64 - 6,8)/890 = 0,057 мм/рк.
Визначення функцюнально! довговiчностi як часу, протягом якого ма-терiал досягне гранично допустимо! величини параметра функцюнальносп: Г = (10 - 6,8)/0,057 = 56 рокiв.
Для порiвняння впливу конструкцп кутового з'еднання на довгсгач-нiсть шафи (рис. 1) використали конфiрмати замiсть полицетримачiв. На вщ-мiну вiд попередньо! конструкцп, конфiрмат виконуе одночасно функцiю стягування та полицетримання. Решта параметрiв, включаючи значення про-гину полицi, що визначае функцюнальну довговiчнiсть [д^] = 10 мм, зали-шаться тими, як i у попередньому приклад^
Оцiнку довговiчностi визначаемо за тим же алгоритмом [2].
Як критерш споживчо! довговiчностi приймаемо той же критерш, допустимий прогин полицi [дц\ = 10 мм. Розподiлений тиск на книжко-ву полицю становить q = 1250 Па. Визначаемо величину внутршшх напружень аен за МКЕ.
Дослiдження величини максимального напруження отах у зош контакту полицi та конфiрмата методом зондування показало, що матерiал у цш
Рис. 5. Епюрарозподту зош працюе на межi роботопридатносп. На рис. 5. напружень у зош -г
Л- ' вщображено епюру максимальних напружень у
конфгрмат-полиця , ■
полицi, що проходить через вюь конфiрмату.
Теоретичну довговiчнiсть полицi за ще! схеми навантаження розрахо-вано за формулою [2] i буде слугувати до !! повного руйнування близько 196,6 роюв. Фiзична довговiчнiсть з врахуванням умов експлуатацп Т = ТР/Ае= 197/1,086 = 181 рокiв, де
• Ат 1,104-1,015-1,05 = 1,086.
Середню швидкiсть втрати ресурсу довговiчностi книжково! полицi визначали за формулою [2]: V = (28,11 - 3,3) /181 = 0,14 мм/рк Визначення функцюнально! довгсгачносп як часу, протягом якого матерiал досягне гранично допустимо! величини параметра функцюнальносп становить Г = (10 - 3,3)/0,14 = 47 роюв. Отож, через 47 роюв книжкова полиця за цього навантаження буде мати прогин, що е максимально допустимий, виходячи зi споживчих вимог.
Отже, можна зробити порiвняння результапв, отриманих у разi досль дження залежносп працездатност полищ вщ виду кршлення !! у конструкцп шафи, а саме використання конфiрмата, для кутового меблевого з'еднання призводить до появи додаткового концентратора напруження [6]. Це, водно-час, мае виршальне значення для роботопридатносл вше! системи.
Висновки. Запропоновано нову методику проектування корпусних меблiв iз личкованих стружкових плит. Наведено приклад застосування мето-
дики у виглядi комп'ютерного проектування книжково! шафи. Запропонована методика дае змогу забезпечити заданий термш експлуатацп та зменшити со-бiвартiсть за рахунок зменшення матерiалоемностi виробу.
Експериментальна перевiрка на тдприемст показала задовiльнi результата, що свiдчить про можливiсть !! використання тд час проектування та проведення сертифжацш меблевих виробiв. Розрахунок економiчного ефекту в умовах конкретного виробництва щодо використання розроблено! методики показав зменшення собiвартостi виробу на 12 % [7].
Л1тература
1. Регель В.Р. Кинетическая природа прочности твердых тел / В.Р. Регель, А.И. Слуцкер, Э.Е. Томашевский. - М. : Изд-во "Наука", 1979. - 560 с.
2. Патент на корисну модель № 471577 Укра!на, МПК G01D 21/00. Спошб оптишзацл мехашчних систем / С.М. Кульман, Л.М. Бойко. - Номер заявки u 2011 09155; заявл. 21.07.2011; опубл. 25.07.2012, Бюл. № 14.
3. Бойко Л.М. Дослщження взаемозв'язку термоактивацшних параметр1в личкованих стружкових плит при прогнозуванш довгов1чносп / Л.М. Бойко, С.М. Кульман // Стан та пер-спективи розвитку деревооброблення : матер. М1жнар. наук. конф., 17-18 травня 2011 р.: зб. тез доп.. - Льв1в : Вид-во НЛТУ Укра!ни, 2011. - Вип. 37.1. - С. 81-83.
4. Бойко Л.М. Прогнозування довгов1чност1 стружкових плит у конструкщях мебл1в / Л.М. Бойко // Науковий вюник НУБШ Укра!ни : зб. наук. праць. - Сер.: Лгавництво та деко-ративне сад1вництво. - К. : Вид-во НУБШ Укра!ни. - 2011. - Вип. 164, ч. 1. - С. 231-238.
5. Бойко Л.М. Вплив коливань умов експлуатацп на довгов1чшсть личкованих стружкових плит / Л.М. Бойко // Современные строительные конструкции из металла, дерева и пластмасс : матер. XV Междунар. симпозиум, 30 мая - 02 июня 2011 г. - Одесса.
6. Кульман С.М. Дослщження кшетики процесу деструкцп та руйнування кутових з'еднань корпусних мебл1в (КЗКМ) за допомогою енергетичного анашзу величин прироспв деформацп криво! тривало! мщносп / С.М. Кульман, Л.М. Бойко // Науковий вюник НЛТУ Укра!ни : зб. наук.-техн. праць. - Льв1в : РВВ НЛТУ Укра!ни. - 2011. - Вип. 21.5. - С. 117-120.
7. Бойко Л.М. Ощнювання довгов1чност1 личкованих стружкових плит у конструкщях мебл1в : дис. ... канд. техн. наук: спец. 05.23.06 - "Технолопя деревообробки, виготовлення мебл1в та вироб1в з деревини" / Л.М. Бойко. - К., 2011. - 214 с.
Бойко Л.М., Кульман С.Н. Методика проектирования корпусной мебели из облицованных древесностружечных плит
На основании анализа методов технического проектирования механических систем предложена методика проектирования корпусной мебели из облицованных древесностружечных плит. Приведен пример применения методики проектирования. Приведены сравнительные результаты, полученные в случае компьютерного исследования зависимости работоспособности полки от вида ее крепления в книжном шкафу.
Ключевые слова: облицованные древесностружечные плиты, прогнозирование, долговечность, кинетическая теория прочности, оптимальные конструкции.
Bojko L.M., Kulman S.N. Methods of designing furniture from laminated chipboards
Based on the analysis methods of the technical design of mechanical systems, the method of designing furniture with laminated particle board. An example of application design methodology. The comparative results obtained in the case of computer research efficiency dependence on the type of a shelf mounting in bookcase.
Keywords: laminated board, forecasting, durability, kinetic theory of strength and optimal design.
