CC BY
6
УДК 674.028.9+674.049.2
Хвойные бореальной зоны. 2019. Т. XXXVII, № 5. С. 358-366
ПРОЧНОСТЬ СКЛЕИВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ ПО ДЛИНЕ НА ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ ШИПЫ
О. А. Рублева1, А. Г. Гороховский2
1 Вятский государственный университет Российская Федерация, 610000, г. Киров, ул. Московская, 36 2Уральский государственный лесотехнический университет Российская Федерация, 620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, 37 E-mail: olga_ru@vyatsu.ru
Сращивание по длине широко применяется в производстве изделий из древесины. Наиболее часто для этих целей применяют соединение на фрезерованные зубчатые шипы. Альтернативным вариантом является соединение на многократные прямоугольные шипы, изготовленные способом прессования. Оно имеет ряд технологических преимуществ, но требует обоснования возможности его применения в серийном производстве. Основным показателем качества и критерием выбора параметров шипового соединения является его прочность. Целью работы является анализ факторов, влияющих на прочность шиповых соединений, для определения возможных способов повышения прочности клеевых соединений по длине на прямоугольные прессованные шипы. В работе проведён анализ результатов широкого круга отечественных и зарубежных научных работ в области исследований прочности клеевых соединений различных типов, сходных по назначению или конструкции с многократными прямоугольными шипами. Предложена классификация основных факторов, влияющих на прочность шиповых соединений. При одном и том же состоянии материала детали и клея наиболее существенное влияние на прочность оказывают конструкция соединения, его размеры, связанные с ними длина и расположение клеевого шва относительно направления волокон; точность изготовления. Увеличение длины шипа значительно повышает прочность соединения. Для достижения максимальной прочности склеивания рекомендуется обеспечивать длину клеевого шва в пределах 8-12 толщин заготовок. Минимизация угла перерезания волокон также является значимым фактором обеспечения прочности склеивания. На практике по технологическим причинам существуют затруднения при изготовлении длинных зубчатых шипов с малым уклоном, что снижает их прочность. В то же время указанные требования практически осуществимы при изготовлении прямоугольных шипов. Зазор в стыке между вершиной шипа и дном проушины, ослабляющий соединение по причине уменьшения площади склеивания, в прямоугольном шиповом соединении может быть сведен к минимуму за счёт обеспечения высокой точности изготовления соединения - до 11 квалитета. Дополнительным резервом для повышения прочности соединений на прямоугольный прессованный шип является выбор рациональной посадки. По аналогии с угловыми концевыми соединениями, посадки с натягом H13/k13 и H13/za13 могут обеспечить повышение прочности склеивания, что требует экспериментального подтверждения.
Ключевые слова: клеевые шиповые соединения, сращивание по длине, прямоугольный шип, прессование древесины.
Conifers of the boreal area. 2019, Vol. XXXVII, No. 5, P. 358-366 STRENGTH OF END JOINTS WHITH RECTANGULAR FINGERS О. A. Rubleva1, A. G. Gorokhovsky2
:Vyatka State University 36, Moskovskaya Str., Kirov, 610000, Russian Federation 2Ural State Forest Engineering University 37, Sibirskiy trakt, Yekaterinburg, 620100, Russian Federation E-mail: olga_ru@vyatsu.ru
Splicing of wood pieces is widely used in the manufacture of wood products. Finger joints with pointy fingers are used for these purposes most often. An alternative type of end joint is a finger joint with multiple rectangular tenons, made by pressing. It has a number of technological advantages, but it requires substantiation of the possibility of its use in mass production. The main indicator of quality and criterion for the choice of parameters of a finger joint is its strength. The aim of the paper is to analyze the factors affecting the joint's strength, to determine possible ways to increase the strength of rectangular finger joints. The paper analyzes the results of studies in the field of research of the strength of traditional finger joints and mortise-and-tenon joints, similar in purpose or design with multiple rectangular finger joints. A classification of the main factors affecting the strength of joints is proposed. Subject to the same condition of wood and adhesive, the design, dimensions and manufacturing precision of the joint, the length and
location of the bond line relative to the direction of the grains have the most significant effect on strength. Increasing the length of the tenon noticeably increases the strength of the joint. To achieve maximum bonding strength, it is recommended to ensure the length of the bond line in the range of 8-12 blanks thicknesses. Minimizing the slope is also a significant factor in ensuring bonding strength. In practice, for technological reasons, there are difficulties in the manufacturing of long pointy fingers with a low slope, which reduces their strength. At the same time, these requirements are practically feasible in the manufacture of rectangular tenons. The gap in the traditional finger joint, which is near the tip of a pointy finger, is weakening the joint due to the reduction in the area of gluing. It can be minimized in a rectangular finger joint by ensuring high precision of the joint manufacturing - up to IT 11. An additional reserve for increasing the strength of the multiple rectangular end joints is the choice of a rational fit. By analogy with the box and mortise-and-tenon joints, the H13/k13 and H13/za13 fits could provide increased bonding strength. It requires experimental verification.
Keywords: joints, splicing, rectangular tenon, wood pressing.
ВВЕДЕНИЕ
Клеевые шиповые соединения обладают комплексом высоких физико-механических и эксплуатационных свойств, в связи с чем широко применяются в деревянных конструкциях в виде соединений по длине, угловых соединений T-типа, L-типа и других. Одним из наиболее востребованных направлений использования клеевых соединений является сращивание древесины по длине. Известны различные типы соединений по длине: на ус, торцовое (впритык), ступенчатое (вполдерева), шипом в торцовый паз; к наиболее распространённым относится соединение на зубчатый шип [2; 3]. Сращивание на зубчатый шип считается относительно прочным и экономичным в связи малыми потерями материала при нарезке шипов [3; 14]. Вместе с тем данный тип соединения несовершенен в силу ряда причин: сложный по конструкции и дорогостоящий инструмент, требующий периодической заточки; необходимость удаления стружки, образующейся в процессе резания; снижение прочности соединения по причине перерезания волокон и затупления в вершинах шипов [3; 14].
Для целей сращивания по длине, кроме соединений на относительно острые зубчатые шипы, могут применяться также соединения на переходные варианты зубчатых шипов с затуплением (трапециевидной формы) и на прямоугольные шипы [1; 2; 37; 58]. При этом шипы могут быть однократными (соединение «в торцовый гребень» [2]), либо многократными [1; 35; 38; 58].
Соединение по длине на многократные прямоугольные шипы способно составить конкурентоспособную альтернативу зубчатому шиповому соединению [1; 2; 18; 19; 35; 58]. Некоторые зарубежные исследователи приводят соединение на многократные шипы прямоугольной формы не только в качестве одного из вариантов соединений по длине наряду с шипами треугольного или трапециевидного сечения, но и относят их к одной группе под общим названием «finger joints» [35].
Фактически соединение на прямоугольные шипы представляет собой комбинацию потенциально высокопрочных клеевых соединений на гладкую фугу [12; 43] и менее прочных торцовых соединений впритык. В случае изготовления прямоугольного шипа способом прессования, предложенным автором [18; 19], дно проушины уплотняется, что уменьшает впитывание клея и повышает прочность склеивания [17]. Вы-
явлено, что по показателям прочности и эстетичности наиболее предпочтительны шипы малых толщин, до 2-4 мм [19]. При этом способ формирования элементов шиповых соединений торцовым прессованием перспективен для использования в производстве клеёной продукции ввиду ряда существенных преимуществ: сравнительно малая стоимость и высокая стойкость инструмента, экономия на отсутствии экс-гаустерных систем [19; 20]. Промышленное внедрение способа сращивания на прямоугольные прессованные шипы сдерживается отсутствием научно обоснованных рекомендаций по выбору параметров соединения и связанных с этим рекомендаций по параметрам и точности изготовления инструмента.
Вариативность типов и параметров соединений по длине, разнообразие их свойств и технологических характеристик ставят перед производителями клеёной продукции задачу их сравнительной оценки и обоснованного выбора. В число важнейших критериев выбора параметров соединения входит его прочность [3; 26; 29; 47; 49; 44; 54].
Целью настоящей работы является выявление и анализ наиболее значимых факторов, влияющих на основной показатель качества клеевых шиповых соединений различных типов, сходных по назначению или конструкции с многократными прямоугольными шипами, - его прочность. Полученная информация позволит определить возможные способы повышения прочности клеевых соединений по длине нового типа - на прямоугольные прессованные шипы.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом исследования являются клеевые соединения по длине на многократные прямоугольные шипы. С целью определения факторов, влияющих на их прочность, проводили обзор и анализ научно-технической информации о соединениях аналогичного назначения, а также о соединениях подобной конструкции. Материалами для аналитического обзора послужили результаты исследований отечественных и зарубежных учёных, результаты собственных теоретических и экспериментальных исследований авторов, нормативная документация; особое внимание было уделено современным зарубежным публикациям, что позволяет оценить проработанность вопроса прочности изучаемых и аналогичных соединений на мировом уровне.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ информации, изложенной в работах [3; 1215; 22; 25; 42], позволил выявить несколько групп основных факторов, влияющих на прочность соединения и разработать их классификацию (рис. 1). При этом прочность рассматривалась как показатель качества клеёной продукции и как критерий выбора параметров шипового соединения при принятии проектных решений производителем. На качество работы шипового соединения в определенных условиях эксплуатации влияют как процесс его изготовления, так и соответствие параметров соединения условиям эксплуатации. Классификация, приведенная на рисунке, предназначена для структурирования, с точки зрения производителя, конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов, влияющих на прочность соединения в процессе его использования по назначению, с целью их дальнейшего поэтапного анализа и может служить информационной базой в процессе выбора требуемых параметров соединения. Основанием для проведения классификации в данной ситуации служит жизненный цикл продукции, включающий следующие основные, с точки зрения производителя, этапы: проектирование соединений, приемка материалов, изготовление и дальнейшая успешная эксплуатация продукции в запланированных условиях. Таким образом, к основным группам факторов, влияющим на выбор параметров оптимального по прочности соединения, можно отнести состояние ма-
териала заготовки, конструкторско-технологические факторы, конструкция и размеры соединения, эксплуатационные факторы.
При составлении классификации, предназначенной для удобного выбора параметров соединения производителем, необходимо учесть отдельные показатели, приведённые в нормативной документации, например, «затупление шипа» и «зазор в стыке» [6], несмотря на их взаимозависимость, поскольку именно они используются производителем при выборе параметров и контроле качества изготовления соединений. При этом некоторые факторы, приведённые в классификации на рисунке, являются независимыми для шиповых соединений по длине на прямоугольные шипы, но взаимосвязанными для традиционных зубчатых соединений, например, угол перерезания волокон и длина клеевого шва; величина затупления шипа и зазор в стыке; точность изготовления соединения, тип посадки и толщина клеевого шва. В связи с этим указанные подгруппы рассматриваются ниже в комплексе.
Как показал анализ результатов научных исследований, значительное влияние на прочность клеевых шиповых соединений, в том числе соединений по длине, при одном и том же состоянии материала детали и клея, оказывают конструкция и размеры соединения, длина и расположение клеевого шва относительно направления волокон [3; 12; 26; 29; 40; 44; 47; 49; 54].
Классификация факторов, влияющих на прочность клеевого шипового соединения
Угол перерезания волокон и длина клеевого шва. Исследованиями [12; 43] установлено, что наибольшая прочность соединения достигается при склеивании боковыми поверхностями на гладкую фугу. Однако простое соединение заготовок внахлёстку является несоосным, поэтому создание скошенных поверхностей в традиционных соединениях на ус явилось вынужденной и наиболее очевидной мерой для обеспечения соосности сращивания [12], хотя перерезание волокон и впитывание клея несколько ослабляют соединение. С увеличением длины шва и уменьшением угла перерезания волокон прочность возрастает [27]. Для достижения высокой прочности клеевого шва рекомендуется, по данным В. П. Жукова, обеспечивать его длину равной не менее 8-10 толщин заготовки [12], а по мнению В. Н. Волынского, 10-15 толщин [3]. Вместе с тем по данным [55] уклон, меньший, чем 1/12 не повышает или даёт незначительный прирост прочности и потому нерационален. Эти соотношения соответствуют углам перерезания волокон от 3,81°, 4,78° до 7,13° для уклонов 1/15, 1/12 и 1/8 соответственно.
Видоизменение усового соединения в зубчатое с сохранением угла наклона и площади склеивания теоретически сохраняет его прочность [14]. Подобно усовым сопряжениям, для зубчатых шипов также характерно значительное возрастание прочности при увеличении длины зубьев и соответственно длины клеевого шва [3; 26; 44; 54]. Наилучшими по указанным характеристикам соединениями среди применяемых можно считать соединения по ГОСТ 19414-90 [6] с большими значениями длины зуба - 32, 50 мм; в лабораторных условиях возможно получить ещё более рациональные геометрические характеристики шипов [55] (см. таблицу).
Параметры зубчатых шипов
Размеры шипа: Источ- Угол пере- Относитель-
длинахшаг ши- ник резания ная длина
пах затупление, волокон, клеевого шва
мм град. (в толщинах заготовки)
50х12х2 [6] 5,71 8,37
32х8х1 [6] 7,13 8,05
20х6,2х1 [6] 7,41 6,51
10х3,8х0,6 [6] 9,09 5,33
4х1,6х0,2 [6] 9,93 5,08
15х3,2х1,2 [55] 3,814 9,39
10х3,8х0,8 [23] 8,531 5,32
12х6,2х0,8 [23] 12,68 3,97
На практике при изготовлении зубчатых шипов с малым уклоном и длиной шва более 8 толщин заготовки существуют затруднения по технологическим причинам. Реально достижимая длина клеевого шва составляет от 5 толщин заготовки при тупых шипах до 6,5-7 толщин при удлинённых зубьях и среднем их затуплении [15], что снижает их прочностные показатели, поскольку увеличивается угол наклона поверхности зуба (угол перерезания волокон) [12; 14; 29]. Так, геометрические параметры зубчатых соединений по ГОСТ 19414-90 [6] с длиной шипа 20 мм и менее
имеют угол перерезания, больший 7,4°, и длину клеевого шва, меньшую 6,5 толщин заготовки (см. таблицу). Распространённые в России типоразмеры фрез для изготовления зубчатых мини-шипов [23] могут иметь ещё менее предпочтительные параметры (см. таблицу).
При этом даже правильно спроектированные и выполненные соединения показывают снижение прочности склеенной заготовки по сравнению с прочностью массивной древесин: 69 % [55], 65-75 % [3], 83 % [40].
Сравнительно малый угол скоса и острые концы зубчатых шипов затруднительно получить в производственных условиях: тонкие концы резцов быстро нагреваются, становятся непригодными к работе и требуют частой перезаточки. Проектирование конструкций фрез с учётом этих моментов является причиной затупления вершин шипов. По рассмотренным показателям инструмент для формирования шипов прямоугольной формы, в том числе пуансоны для прессования, является более выигрышным. Длина образуемых элементов шипового соединения в этом случае не будет иметь ограничений, связанных с углом скоса.
Необходимо отметить, что тенденция возрастания прочности при увеличении длины шипа характерна для большинства типов клеевых шиповых соединений, в том числе для угловых концевых соединений на прямоугольные шипы [30; 34; 41; 52]. Длина шипа для них, так же, как и для соединений по длине, является наиболее значимым параметром [28; 32; 46; 57]. Таким образом, увеличение длины шипа является резервом для дальнейшего повышения прочности соединений по длине на прямоугольный шип.
Величина затупления шипа и зазор в стыке. Величина затупления с учётом шага шипа влияет на степень ослабления прочности соединения [3; 44]. На практике часто применяются соединения на шипы длиной от 10 мм с величиной затупления от 0,2-0,5 до 0,8-1 мм [3; 23; 36; 42; 54]. Относительная прочность соединений с затуплением не превышает 65-75 % [3]. Исследования влияния затупления конца зуба на прочность показали, что увеличение затупления до 3 мм снижает прочность соединения при растяжении и изгибе до 40-50 % прочности чистой древесины [24]. Это связано с наличием зазора в местах затупления, что уменьшает площадь склеивания, а также вызывает концентрацию напряжений [40], что в итоге ослабляет прочность соединения.
Величина зазора в стыке между затупленной вершиной шипа и ответной проушиной оказывает значительное влияние на прочность шипового соединения [50; 54]. С другой стороны, наличие зазора является необходимой технологической мерой для обеспечения плотного прилегания склеиваемых наклонных поверхностей зубчатого шипа в процессе запрессовки [3].
Неизбежное ослабление прочности из-за зазора в стыке между затупленной вершиной шипа и ответной проушиной, характерное для зубчатых соединений, в прямоугольном шиповом соединении может быть сведено к минимуму за счёт обеспечения более высокой точности изготовления соединения. Как
показали экспериментальные исследования автора [20], способ холодного торцового прессования позволяет достичь 11 квалитета точности изготовления шипов. Кроме того, в прямоугольных шиповых соединениях в отличие от зубчатых, преимущественное значение при сопротивлении нагрузке будут иметь клеевые швы вдоль волокон по граням шипов. Торцовые стыки между дном проушин и торцами шипов будут иметь второстепенное влияние, сказываясь более на эстетике соединения. Тогда задачей становится технологическое обеспечение изготовления соединений достаточной точности, что позволит минимизировать возможные зазоры.
Точность изготовления соединения, тип посадки и толщина клеевого шва. Вопросы, связанные с влиянием типа посадки на прочность клеевого шипового соединения, рассмотрены в работах [13; 33; 34; 37; 41; 42; 48; 51; 53]. Точность изготовления соединения и тип посадки по толщине шипа (ширине проушины) существенно влияют на его прочностные показатели [45; 53].
Рамные шипы для угловых концевых соединений и ящичные шипы рекомендуется изготавливать по 12-14 квалитету [21]. Для зубчатых шипов, используемых для сращивания по длине, установлен 13 квалитет точности изготовления [6].
Многие исследователи при определении прочностных характеристик соединений принимают в качестве базовой посадку с зазором от 0,02-0,05 мм [34] и более [37; 41; 48; 51], с толщиной клеевого шва 0,1 мм [42].
Опытные образцы соединений на прямоугольный прессованный шип при использовании посадки с зазором, обеспечивающей толщину клеевого шва 0,1 мм, показали достаточный уровень их прочности для применения в изделиях по ГОСТ 30972-2002, 475-2016, 20850-2014 и другим [3-5; 7-10; 19; 20] в результате испытаний на растяжение и изгиб по ГОСТ 15613.5-79 и 15613.4-78. Нами установлено, что для заготовок из древесины сосны, с длиной прямоугольных шипов от 10 до 20 мм и шагом от 4,2 до 8,2 мм, относительная прочность составила от 54,9 % до 61,3 % от прочности цельной древесины при испытаниях на растяжение и до 90,8 % при испытаниях на изгиб [19; 20].
С другой стороны, результаты экспериментальных исследований шиповых соединений, собранных на посадки с натягом [13; 33], позволили заключить, что посадки с натягом имеют ряд преимуществ перед традиционно используемыми посадками с зазором. Данные, полученные в работах [13; 45], показывают высокую степень корреляции между уменьшением зазора (увеличением натяга) в посадке и повышением прочности. Это может объясняться поверхностным уплотнением древесины в соединении и сниженной толщиной клеевого слоя [33]. Экспериментальные исследования [31; 42] также выявили влияние снижения толщины клеевого шва на повышение прочности соединений. Численное моделирование на основе метода конечных элементов [39; 56] подтверждает повышение прочности клеевых соединений при выборе посадок с натягом.
Для шипов толщиной 10 мм в работе [33] рекомендован натяг 0,1-0,2 мм, в работе [13] - 0,3 мм, для
шипов толщиной 16 мм - 0,2 мм в работе [39]. ГОСТ 9330-2016 рекомендует натяг в шиповых соединениях от 0 до 0,3 мм [11].
При этом в учебно-справочной литературе [16; 21], разработанной для применения при изготовлении угловых концевых и ящичных соединений, приводятся следующие предпочтительные посадки по толщине шипа (ширине проушины): H13/h13, H13/js13, H13/k13, H13/za13. Однако проведённый нами расчёт указанных посадок на основе трёх методов: вероятностного, на максимум-минимум, на средний натяг [21] показывает, что эти посадки ограниченно применимы для толщин шипа до 30 мм, поскольку не обеспечивают требуемый натяг. Для малых толщин шипа, до 3 мм, наиболее приемлемы посадки H13/k13 и H13/za13, обеспечивающие расчётный натяг до +0,27 мм.
Для соединений по длине на прямоугольные прессованные шипы подобные рекомендации отсутствуют, в связи с чем в задачи дальнейших исследований входит определение влияния типа посадки на прочностные свойства соединений по длине на прямоугольные прессованные шипы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Аналитический обзор научных работ по прочности клеевых шиповых соединений по длине, а также собственные теоретические и экспериментальные исследования авторов, позволили впервые установить взаимосвязь с прочностью соединений на прямоугольные шипы следующих наиболее значимых факторов:
- длина шипа и связанная с ним длина клеевого шва;
- угол перерезания волокон древесины;
- зазор в стыке;
- точность изготовления соединения;
- тип посадки и связанная с ним толщина клеевого шва.
Клеевые соединения по длине на прямоугольные прессованные шипы могут быть усовершенствованы в направлении повышения их прочности с учетом рассмотренных факторов. В частности, увеличение длины шипа и выбор рациональной посадки являются резервом для повышения прочности соединений по длине на прямоугольный шип.
В задачи дальнейших экспериментальных исследований входит изучение влияние типа посадки на прочностные свойства соединений по длине на многократные прямоугольные прессованные шипы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ
1. Аюков С. Прочность сращивания на прямые ящичные шипы. 2008. URL: http://www.ayukov.com/ woodworking/tips/box-joint-strength.html (дата обращения: 25.12.2018).
2. Барташевич А. А., Трофимов С. П. Конструирование мебели. Минск : Соврем. шк., 2006. 336 с.
3. Волынский В. Н. Технология клееных материалов. СПб. : Профикс, 2008. 392 с.
4. ГОСТ 15613.4-78. Древесина клееная массивная. Методы определения предела прочности зубчатых клеевых соединений при статическом изгибе. М. : Изд-во стандартов, 1999. 7 с.
5. ГОСТ 15613.5-79. Древесина клееная массивная. Метод определения предела прочности зубчатых клеевых соединений при растяжении. М. : Изд-во стандартов, 1999. 7 с.
6. ГОСТ 19414-90. Древесина клееная массивная. Общие требования к зубчатым клеевым соединениям. М. : Изд-во стандартов, 1990. 7 с.
7. ГОСТ 20850-2014. Конструкции деревянные клееные несущие. Общие технические условия. М. : Стандартинформ, 2015. 18 с.
8. ГОСТ 24700-99. Блоки оконные деревянные со стеклопакетами. Технические условия. М. : Госстрой России, ГУП ЦПП, 2000. 55 с.
9. ГОСТ 30972-2002. Заготовки и детали деревянные клееные для оконных и дверных блоков. Технические условия. М. : Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003. 30 с.
10. ГОСТ 475-2016. Блоки дверные деревянные и комбинированные. Общие технические условия. М. : Стандартинформ, 2017. 39 с.
11. ГОСТ 9330-2016. Основные соединения деталей из древесины и древесных материалов. Типы и размеры. М. : Стандартинформ, 2017. 16 с.
12. Жуков В. П. Технология склеивания древесины. Воронеж : ВГЛТИ, 1981. 79 с.
13. Куликов И. В. Основы взаимозаменяемости и технические измерения в деревообработке. М. : Лесная пром-сть, 1966. 376 с.
14. Пластинин С. Н. Производство клееной продукции на лесопильных предприятиях. М. : Лесн. пром-сть, 1983. 48 с.
15. Попов Н. А. Склеивание древесины (производство клееных заготовок). М. : Лесн. пром-ть, 1972. 33 с.
16. Радчук Л. И. Основы конструирования изделий из древесины: учеб. пособие. М. : ГОУ ВПО МГУЛ, 2006. 200 с.
17. Рублева О. А. Исследование влияния режимов торцового прессования на твердость дна проушин // Актуальные проблемы развития лесного комплекса : материалы Междунар. науч.-техн. конф. (Вологда, 6 дек. 2011 г.). Вологда : ВоГТУ, 2012. С. 105-107.
18. Рублева О. А. Способ формирования элементов шиповых соединений деревянных заготовок // Пат. 2741614 Рос. Федерация. № 2011116271/13; за-явл. 25.04.2011; опубл. 10.01.2013, приоритет 25.04.11.
19. Рублева О. А. Формирование прямоугольных шипов способом торцового прессования // Лесотехнический журнал. 2013. № 4 (Вып.12). С. 126-133. DOI: 10.12737/2191.
20. Рублева О. А. Формирование элементов шиповых соединений способом торцового прессования : дис. ... канд. техн. наук: 05.21.05. Киров, 2011. 215 с.
21. Стовпюк Ф. С. Технология изделий из древесины. Расчет допусков. Л. : ЛТА, 1986. 80 с.
22. Тамби А. А., Чубинский А. Н., Чаузов К. В., Кульков А. М. Исследование клеевых соединений древесины // Лесной вестник, 2016. Т. 20, №. 2. С. 120-126.
23. Фрезы для сращивания // Станкоинструмент: ООО «Станкоинструмент». 2012-2018. URL: http://
stanokspb.ru/instrument/frezy-nasadnie/frezyi_dlya_sra-shhivaniya/ (дата обращения: 25.12.2018).
24. Хрулев В. М., Фрейдин А. С., Белозерова А. С. Склеивание древесины за рубежом / под ред. А. Б. Губенко. М. : Гослесбумиздат, 1961. 302 с.
25. Чубинский А. Н. Формирование клеевых соединений древесины. СПб. : СПбГУ, 1992. 168 с.
26. Ahmad Z., Lum W. C., Lee S. H., Razlan M. A., Wan Mohamad W.H. Mechanical properties of finger jointed beams fabricated from eight Malaysian hardwood species // Construction and Building Materials. 2017. Т. 145. С. 464-473. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.04.016.
27. Aicher S., Radovic B. Investigations on the influence of finger-joint geometry on tension strength of finger-jointed glulam lamellas // Holz als Roh-und Werkstoff. 1999. Т. 57, №. 1. С. 1-11.
28. Aman R. L., West H. A., Cormier D. R. An evaluation of loose tenon joint strength // Forest products journal. 2008. Т. 58, №. 3. С. 61-64.
29. Barboutis I., Vasileiou V. Strength of finger-jointed beech wood (Fagus sylvatica) constructed with small finger lengths and bonded with PU and PVAC adhesives //PROLigno, ISSN-L4737. 2013. Т. 9, № 4. С. 359-364.
30. Derikvand M., Ebrahimi G. Strength performance of mortise and loose-tenon furniture joints under uniaxial bending moment // Journal of forestry research. 2014. Т. 25, №. 2. С. 483-486. DOI: 10.1007/s11676-014-0479-5.
31. Derikvand M., Pangh H., Ebrahimi G. Experimental shape optimization of floating-tenon connections // The 27th International Conference Research for Furniture Industry. 2015. С. 39-47.
32. Derikvand M., Smardzewski J., Ebrahimi G., Dalvand M., Maleki S. Withdrawal force capacity of mortise and loose tenon T-type furniture joints // Turkish Journal of Agriculture and Forestry. 2013. Т. 37, №. 3. С. 377-384.
33. Dzincic I., Zivanic D. The influence of fit on the distribution of glue in oval tenon/mortise joint //Wood Research. 2014. Т. 59, №. 2. С. 297-302.
34. Erdil Y. Z., Kasal A., Eckelman C. A. Bending moment capacity of rectangular mortise and tenon furniture joints // Forest Products Journal. 2005. Т. 55, №. 12. С. 209.
35. Finger joints made with my box joint jig // An Engineers approach to woodworking. URL: https:// woodgears.ca/box_joint/fingerjoint.html (дата обращения: 25.12.2018).
36. Frangi A., Bertocchi M., Clauft S. Niemz P. Mechanical behaviour of finger joints at elevated temperatures // Wood science and technology. 2012. Т. 46, №. 5. С. 793-812.
37. Gawronski T., Smardzewski J. Rigidity-strength models and stress distribution in housed tenon joints subjected to torsion // Electronic Journal of Polish Agricultural Universities (EJPAU). 2006. Т. 9, № 4. Ст. 32.
38. Guidice A. The Seven Essentials of Woodworking. Sterling, 2001. 128 c.
39. Hu W. G., Fu W. L., Guan H.Y. Optimal design of stretchers positions of mortise and tenon joint chair //Wood research. 2018. Т. 63, №. 3. С. 505-516.
40. Jokerst R. W. Finger-Jointed Wood Products. Forest Products Lab Madison Wi, №. FSRP-FPL-382. 1981. 26 c.
41. Kasal A., Eckelman C. A., Haviarova E., Erdil, Y. Z., Yalcin Í. Bending moment capacities of L-shaped mortise and tenon joints under compression and tension loadings // BioResources. 2015. T. 10. №. 4. C. 70097020. Doi: 10.15376/biores.10.4.7009-7020.
42. Khelifa M., Celzard A., Oudjene M., Ruelle J. Experimental and numerical analysis of CFRP-strengthened finger-jointed timber beams // International Journal of Adhesion and Adhesives. 2016. T. 68. C. 283297. DOI: 10.1016/J.IJADHADH.2016.04.007.
43. Kumar V. S., Sharma C. M., Gupta S. Compression and flexural properties of finger jointed mango wood sections // Maderas. Ciencia y tecnología. 2015. T. 17, №. 1. C. 151-160. DOI: 10.4067/s0718-221x2015005000015.
44. Lara-Bocanegra A. J., Majano-Majano A., Crespo J., Guaita M. Finger-jointed Eucalyptus globulus with 1C-PUR adhesive for high performance engineered laminated products // Construction and Building Materials. 2017. T. 135. C. 529-537. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017. 01.004.
45. Likos E., Haviarova E., Eckelman C. A., Erdil, Y. Z., Ozcifci A. Effect of tenon geometry, grain orientation, and shoulder on bending moment capacity and moment rotation characteristics of mortise and tenon joints // Wood and Fiber Science. 2012. T. 44, №. 4. C. 462-469.
46. Oktaee J., Ebrahimi G., Layeghi M., Ghofrani M., Eckelman C. A. Bending moment capacity of simple and haunched mortise and tenon furniture joints under tension and compression loads // Turkish Journal of Agriculture and Forestry. 2014. T. 38. №. 2. C. 291-297. doi:10.3906/tar-1211-74
47. Ozçifçi A., Yapici F. Structural performance of the finger-jointed strength of some wood species with different joint configurations // Construction and Building Materials. 2008. T. 22, №. 7. C. 1543-1550. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2007.03.020.
48. Prekrat S., Smardzewski J. Effect of glueline shape on strength of mortise and tenon joint //Drvna industrija. 2010. T. 61, №. 4. C. 223-228.
49. Ratnasingam J., Scholz F. Optimization of finger-jointing in rubberwood processing // European Journal of Wood and Wood Products. 2009. T. 67, №. 2. C. 241242. DOI: 10.1007/s00107-008-0295-8.
50. Ryu H. S., Ahn S. Y., Park H. M., Byeon H. S., Kim, J. M. Effect of Distance between Finger Tip and Root Width on Compressive Strength Performance of Finger-Jointed Timber //Journal of the Korean Wood Science and Technology. 2004. T. 32, №. 4. C. 66-73.
51. Smardzewski J., Papuga T. Stress distribution in angle joints of skeleton furniture // Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, Wood Technology. 2004. T. 7, №. 1. CT. 5.
52. Tankut A. N., Tankut N. The effects of joint forms (shape) and dimensions on the strengths of mortise and tenon joints // Turkish Journal of Agriculture and Forestry. 2005. T. 29, №. 6. C. 493-498.
53. Tankut N. The effect of adhesive type and bond line thickness on the strength of mortise and tenon joints
// International journal of adhesion and adhesives. 2007. Т. 27, №. 6. С. 493-498. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2006. 07.003.
54. Tran V. D., Oudjene M., Meausoone P. J. FE analysis and geometrical optimization of timber beech finger-joint under bending test // International Journal of Adhesion and Adhesives. 2014. Т. 52, С. 40-47. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2014.03.007.
55. Vrazel M., Sellers Jr T. The effects of species, adhesive type, and cure temperature on the strength and durability of a structural finger-joint // Forest products journal. 2004. Т. 54, №. 3. С. 66-76.
56. Wang Y., Lee S. H. Design and analysis on interference fit in the hardwood dowel-glued joint by finite element method // Procedia Engineering. 2014. Т. 79. С. 166-172. DOI: 10.1016/j.proeng.2014.06.326.
57. Wilczynski A., Warmbier K. Effect of joint dimensions on strength and stiffness of tenon joints // Folia Forestalia Polonica. 2003. Т. 34. С. 53-66.
58. Wood connections with a finger joint // Free construction plans for home made scaffold furniture. URL: https://homemade-furniture.com/woodworking-joints/finger-joint/ (дата обращения: 25.12.2018).
REFERENCES
1. Ayukov S. Prochnost' srashchivaniya na pryamye yashchichnye shipy [Strength of splicing on rectangular finger joints]. Available at: http://www.ayukov.com/ woodworking/tips/box-joint-strength.html (accessed: 28.12.2018).
2. Bartashevich A. A., Trofimov S. P. Konstruirova-nie mebeli [Furniture construction]. Minsk, Sovremen-naya shkola Publ., 2006. 336 p. (In Russ.)
3. Volynskij V. N. Tekhnologiya kleenyh materialov [Technology of glued materials]. St. Petersburg, PROFIKS Publ., 2008. 392 p. (In Russ.)
4. GOST 15613.4-78. Drevesina kleenaya massivnaya. Metody opredeleniya predela prochnosti zubchatyh kleevyh soedinenij pri staticheskom izgibe [State Standard 15613.4-78. Glued massive wood. Methods for determining the ultimete strength of serrate glued joints in static bending]. Moscow, IPK Izdatel'stvo standartov Publ., 1999, 7 p. (In Russ.)
5. GOST 15613.5-79. Drevesina kleenaya massivnaya. Metod opredeleniya predela prochnosti zubchatyh kleevyh soedinenij pri rastyazhenii [State Standard 15613.5-79. Glued massive wood. Method for determination of ultimate tensile strength of finger glued joints]. Moscow, IPK Izdatel'stvo standartov Publ., 1999, 7 p. (In Russ.)
6. GOST 19414-90. Drevesina kleenaya massivnaya. Obshchie trebovaniya k zubchatym kleevym soedineniyam [State Standard 19414-90 Solid glued wood. General requirements for glued finger joints]. Moscow, IPK Izdatel'stvo standartov Publ., 1990, 7 p. (In Russ.)
7. GOST 20850-2014. Konstrukcii derevyannye kleenye nesushchie. Obshchie tekhnicheskie usloviya [State Standard 20850-2014. Wooden glued load bearing structures. General specifications]. Moscow, Standartinform Publ., 2015, 18 p. (In Russ.)
8. GOST 24700-99. Bloki okonnye derevyannye so steklopaketami. Tekhnicheskie usloviya [State Standard
24700-99. Windows of wood with glassing units. Specifications]. Moscow, Gosstroj Rossii, GUP CPP Publ., 2000, 55 p. (In Russ.)
9. GOST 30972-2002. Zagotovki i detali derevyannye kleenye dlya okonnyh i dvernyh blokov. Tekhnicheskie usloviya [State Standard 30972-2002. Glue wood billets and details for windows and doors. Specifications]. Moscow, Gosstroj Rossii, GUP CPP Publ., 2003, 30 p. (In Russ.)
10. GOST 475-2016. Bloki dvernye derevyannye i kombinirovannye. Obshchie tekhnicheskie usloviya [State Standard 475-2016. Wooden and composite doors. General specifications]. Moscow, Standartinform Publ., 2017, 39 p. (In Russ.)
11. GOST 9330-2016. Osnovnye soedineniya detalej iz drevesiny i drevesnyh materialov. Tipy i razmery [State Standard 9330-2016. Principal joints of details of wood and wooden materials. Types and dimensions]. Moscow, Standartinform Publ., 2017, 16 p. (In Russ.)
12. Zhukov V. P. Tekhnologiya skleivaniya drevesiny [Wood gluing technology]. Voronezh, VGLTI Publ., 1981, 79 p. (In Russ.)
13. Kulikov I. V. Osnovy vzaimozamenyaemosti i tekhnicheskie izmereniya v derevoobrabotke [Fundamentals of interchangeability and technical measurements in wood processing]. Moscow: Lesnaya promyshlennost' Publ., 1966. 376 p. (In Russ.)
14. Plastinin S. N. Proizvodstvo kleenoj produkcii na lesopil 'nyh predpriyatiyah [Manufacturing of glued products at sawmills]. Moscow, Lesnaya promyshlennost' Publ., 1983, 48 p. (In Russ.)
15. Popov N. A. Skleivanie drevesiny (proizvodstvo kleenyh zagotovok) [Gluing of wood (production of glued blanks)]. Moscow, Lesnaya promyshlennost' Publ., 1972, 33 p. (In Russ.)
16. Radchuk L. I. Osnovy konstruirovaniya izdelij iz drevesiny [Basics of designing wood products]. Moscow, MSFU Publ., 2006, 200 p. (In Russ.)
17. Rubleva O. A. Issledovanie vliyaniya rezhimov torcovogo pressovaniya na tverdost' dna proushin [Investigation of the influence of the longitudional pressing modes to the hardness of the mortises bottom] // Aktual 'nye problemy razvitiya lesnogo kompleksa : mater. mezhdunar. nauch.-tekhnich. konf. [Actual problems of development of the forestry complex : Proc. Intern. Sci. Techn. Conf.]. (Vologda, 6 Dec. 2011). Vologda, VoSTU Publ., 2012, P. 105-107. (In Russ.)
18. Rubleva O. A. Sposob formirovaniya ehlementov shipovyh soedinenij derevyannyh zagotovok [Method of finger joint's shaping in wood blanks]. 2013. Patent RF № 2471614. (In Russ.) Available at: http://www. freepatent.ru/patents/2471614 (accessed: 28.12.2018).
19. Rubleva O. A. Formirovanie pryamougol'nyh shipov sposobom torcovogo pressovaniya [Formation of rectangular tenons by mechanical pressing method]. Lesotekhnicheskij zhurnal - Forestry engineering journal. No. 4 [12], P. 126-133. DOI: 10.12737/2191. (In Russ.)
20. Rubleva O. A. Formirovanie ehlementov shipovyh soedinenij sposobom torcovogo pressovaniya : dis. ... kand. tekhn. nauk [Shaping of finger joints' elements by technique of pressing in logitudinal direction : Cand. eng. sci. diss.]. Kirov, 2011, 215 p. (In Russ.)
21. Stovpyuk F. S. Tekhnologiya izdelij iz drevesiny. Raschet dopuskov [Technology of wood products. Calculation of tolerances]. Leningrad, LTA Publ., 1986. 80 p. (In Russ.)
22. Tambi A. A., Chubinskij A. N., Chauzov K. V., Kul'kov A. M. Issledovanie kleevyh soedinenij drevesiny [Research of adhesive bond of wood]. Forestry bulletin. 2016, Vol. 20, Iss. 2, P. 120-126. (In Russ.)
23. Frezy dlya srashchivaniya [Splicing Cutters]. Available at: http://stanokspb.ru/instrument/frezy-nasad-nie/frezyi_dlya_srashhivaniya/ (accessed: 25.12.2018). (In Russ.)
24. Hrulev V. M., Frejdin A. S., Belozerova A. S. Skleivanie drevesiny za rubezhom [Gluing of wood abroad] Moscow, Goslesbumizdat Publ., 1961, 302 p. (In Russ.)
25. Chubinskiy A. N. Formirovanie kleevykh soedineniy drevesiny [Formation of adhesive joints of wood]. St. Petersburg : St. Petersburg State University Publ., 1992, 168 p. (In Russ.)
26. Ahmad Z., Lum W. C., Lee S. H., Razlan M. A., Wan Mohamad W. H. Mechanical properties of finger jointed beams fabricated from eight Malaysian hardwood species. Construction and Building Materials, 2017, Vol. 145, P. 464-473. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017. 04.016.
27. Aicher S., Radovic B. Investigations on the influence of finger-joint geometry on tension strength of finger-jointed glulam lamellas. Holz als Roh-und Werkstoff, 1999, Vol. 57, Iss. 1, P. 1-11.
28. Aman R. L., West H. A., Cormier D. R. An evaluation of loose tenon joint strength. Forest products journal, 2008, Vol. 58, Iss. 3, P. 61-64.
29. Barboutis I., Vasileiou V. Strength of finger-jointed beech wood (Fagus sylvatica) constructed with small finger lengths and bonded with PU and PVAC adhesives. PROLigno, ISSN-L4737, 2013, Vol. 9, Iss. 4, P. 359-364.
30. Derikvand M., Ebrahimi G. Strength performance of mortise and loose-tenon furniture joints under uniaxial bending moment. Journal of forestry research, 2014, Vol. 25, Iss. 2, P. 483-486. D0I:10.1007/s11676-014-0479-5.
31. Derikvand M., Pangh H., Ebrahimi G. Experimental shape optimization of floating-tenon connections. In The 27th International Conference Research for Furniture Industry, 2015, P. 39-47.
32. Derikvand M., Smardzewski J., Ebrahimi G., Dalvand M., Maleki S. Withdrawal force capacity of mortise and loose tenon T-type furniture joints. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 2013, Vol. 37, Iss. 3, P. 377-384.
33. Dzincic I., Zivanic D. The influence of fit on the distribution of glue in oval tenon/mortise joint. Wood Research, 2014, Vol. 59, Iss. 2, P. 297-302.
34. Erdil Y. Z., Kasal A., Eckelman C. A. Bending moment capacity of rectangular mortise and tenon furniture joints. Forest Products Journal, 2005, Vol. 55, Iss. 12, P. 209.
35. Finger joints made with my box joint jig. An Engineers approach to woodworking. Available at: https://woodgears.ca/box_joint/fingerjoint.html (accessed: 25.12.2018).
36. Frangi A., Bertocchi M., ClauB S. Niemz P. Mechanical behaviour of finger joints at elevated temperatures. Wood science and technology, 2012, Vol. 46, Iss. 5, P. 793-812.
37. Gawronski T., Smardzewski J. Rigidity-strength models and stress distribution in housed tenon joints subjected to torsion. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities (EJPAU), ser. Wood Technology, 2006, Vol. 9, Iss. 4, Art. 32. Available at: http:// www.ejpau.media.pl/volume9/issue4/art-32.html (accessed: 25.12.2018).
38. Guidice A. The Seven Essentials of Woodworking. Sterling, 2001, 128 p.
39. Hu W. G., Fu W. L., Guan H. Y. Optimal design of stretchers positions of mortise and tenon joint chair. Wood research, 2018, Vol. 63, Iss. 3, P. 505-516.
40. Jokerst R. W. Finger-Jointed Wood Products. Forest Products Lab Madison Wi, №. FSRP-FPL-382, 1981, 26 p.
41. Kasal A., Eckelman C. A., Haviarova E., Erdil, Y. Z., Yalcin Í. Bending moment capacities of L-shaped mortise and tenon joints under compression and tension loadings. BioResources, 2015, Vol. 10, Iss. 4, P. 7009-7020. doi:10.15376/biores.10.4.7009-7020
42. Khelifa M., Celzard A., Oudjene M., Ruelle J. Experimental and numerical analysis of CFRP-strengthened finger-jointed timber beams. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2016, Vol. 68, P. 283-297. DOI: 10.1016/J.IJADHADH.2016.04.007
43. Kumar V. S., Sharma C. M., Gupta S. Compression and flexural properties of finger jointed mango wood sections. Maderas. Ciencia y tecnología, 2015, Vol. 17, Iss. 1, P. 151-160. DOI: 10.4067/s0718-221x2015005000015.
44. Lara-Bocanegra A. J., Majano-Majano A., Crespo J., Guaita M. Finger-jointed Eucalyptus globulus with 1C-PUR adhesive for high performance engineered laminated products. Construction and Building Materials, 2017, Vol. 135, P. 529-537. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017. 01.004.
45. Likos E., Haviarova E., Eckelman C. A., Erdil Y. Z., Ozcifci A. Effect of tenon geometry, grain orientation, and shoulder on bending moment capacity and moment rotation characteristics of mortise and tenon joints. Wood and Fiber Science, 2012, Vol. 44, Iss. 4, P. 462-469.
46. Oktaee J., Ebrahimi G., Layeghi M., Ghofrani M., Eckelman C. A. Bending moment capacity of simple and haunched mortise and tenon furniture joints under tension and compression loads. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 2014, Vol. 38, Iss. 2, P. 291-297. DOI: 10.3906/tar-1211-74.
47. Ozçifçi A., Yapici F. Structural performance of the finger-jointed strength of some wood species with
different joint configurations. Construction and Building Materials, 2008, Vol. 22, Iss. 7, P. 1543-1550. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2007.03.020.
48. Prekrat S., Smardzewski J. Effect of glueline shape on strength of mortise and tenon joint. Drvna industrija, 2010, Vol. 61, Iss. 4, P. 223-228.
49. Ratnasingam J., Scholz F. Optimization of finger-jointing in rubberwood processing. European Journal of Wood and Wood Products, 2009, Vol. 67, Iss. 2, P. 241242. Doi: 10.1007/s00107-008-0295-8
50. Ryu H. S., Ahn S. Y., Park H. M., Byeon H. S., Kim J. M. Effect of Distance between Finger Tip and Root Width on Compressive Strength Performance of Finger-Jointed Timber. Journal of the Korean Wood Science and Technology, 2004, Vol. 32, Iss. 4, P. 66-73.
51. Smardzewski J., Papuga T. Stress distribution in angle joints of skeleton furniture. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, ser. Wood Technology, 2004, Vol. 7, Iss. 1, Art. 5. Available at: http://www. ejpau.media.pl/series/volume7/issue1/wood/art-05.html (accessed: 25.12.2018).
52. Tankut A. N., Tankut N. The effects of joint forms (shape) and dimensions on the strengths of mortise and tenon joints. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 2005, Vol. 29, Iss. 6, P. 493-498.
53. Tankut N. The effect of adhesive type and bond line thickness on the strength of mortise and tenon joints. International journal of adhesion and adhesives, 2007, Vol. 27, Iss. 6, P. 493-498. DOI: 10.1016/j.ijadhadh. 2006.07.003
54. Tran V. D., Oudjene M., Méausoone P. J. FE analysis and geometrical optimization of timber beech finger-joint under bending test. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2014, Vol. 52, P. 40-47. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2014.03.007.
55. Vrazel M., Sellers Jr T. The effects of species, adhesive type, and cure temperature on the strength and durability of a structural finger-joint. Forest products journal, 2004, Vol. 54, Iss. 3, P. 66-76.
56. Wang Y., Lee S. H. Design and analysis on interference fit in the hardwood dowel-glued joint by finite element method. Procedia Engineering, 2014, Vol. 79, P. 166-172. DOI: 10.1016/j.proeng.2014.06.326.
57. Wilczynski A., Warmbier K. Effect of joint dimensions on strength and stiffness of tenon joints. Folia Forestalia Polonica, 2003, Vol. 34, P. 53-66.
58. Wood connections with a finger joint. Free construction plans for home made scaffold furniture. Available at: https://homemade-furniture.com/woodwor-king-joints/finger-joint/ (accessed: 25.12.2018).
© Рублева О. А., Гороховский А. Г., 2019
Поступила в редакцию 03.06.2019 Принята к печати 24.10.2019
