CC BY
13
Науковий шспик НЛТУ Украши. - 2015. - Вип. 25.10
УДК 684.4.04 Доц. Л.М. Бойко, канд. техн. наук; астр. О.В. Анциферова -НУ бюресурав i природокористування Украти, м. Кигв
ВПЛИВ ЩЫЬНОСЛ НА МЕЖУ М1ЦНОСТ1 ДЕРЕВНОВОЛОКНИСТИХ
ПЛИТ СЕРЕДНЬО' Щ1ЛЬНОСТ1 ЗА ЗМ1НИ ТЕМПЕРАТУРИ
Наведено результати дослщжень межi мiцностi та модуля пружност деревинно-волокнистих плит середньо! щiльностi або плит MDF (Medium Density Fiberboard) тов-щиною 10, 16 та 19 мм. Зразки дослщжено за таких температур: 20, 40, 60 та 80 °С. Ви-явлено, що зразки, вирiзанi з плити MDF щiльнiстю 780-820 кг м-3 за максимально! тем-ператури мали такi ж показники межi мiцностi, як i зразки, випробуваш за температури 40 °С, але вирiзанi з плити MDF, щшьшсть яко! становила 650-750 кг м-3. Вставлено, що з шдвищенням температури вщбуваеться зменшення значения межi мiдностi -3...5 МПанакожнi 10 °С.
Ключов1 слова: межа мщносп, плити MDF, щiльнiсть, довговiчнiсть.
Вступ. У сучасному меблевому виробництвi для виготовлення корпус-них меблш використовують TaKi мaтерiaли, як личкованi стружковi плити, плити MDF, меблевi щити, плити i3 сотовим заповненням та натуральну деревину. Ринок потребуе рiзних за конструкцieю, призначенням та дизайном меблiв. Перед конструктором шд час конструювання виробiв постае головне завдання -знайти оптимальне поеднання функцiонaльного призначення предмета та його вартосп. Втрати деревних плит у виробнищга виробш, 1'х руйнування та втрата ними форми за нетривалого використання, потреба пiдвищення конкурентос-проможностi продукцii сприяе пошуку ращональних способов конструювання меблш зi заданим показником довговiчностi.
Важливим чинником, який впливае на межу мiцностi, а отже - i на дов-говiчнiсть, е щiльнiсть плити MDF. Також на довговiчнiсть виробiв з плити MDF впливае температура, за яко'' експлуатуються вироби. Спiввiдношення мiж температурою i мехaнiчними властивостями дуже важливе, якщо плити MDF, яю складають конструкщю виробу, в процесi експлуатацп будуть зазнавати впливу коливань температури. 1нформацп про нaслiдки впливу температури на мехашчш влaстивостi деревноволокнистих плит у лiтерaтурi обмаль, тiльки кшька aвторiв [1-4] порушують щю проблему у сво'х дослiдженнях. Цi знання мають важливе практичне значення.
Мета дослщження - визначення впливу рiзномaнiтних температур на межу мщносп деревноволокнистих плит рiзноl густини.
Об'ект дослщження - процеси руйнування деревноволокнистих плит середньо'' щшьносп товщиною 10, 16 та 19 мм.
Матер1али та методика дослщження. Зразки для дослщжень вiдiбрaно згiдно з ДСТУ EN 310:2003 за такими розмiрaми: для товщини 10 мм -250x50 мм; для товщини 16 мм - 370x50 мм; для товщини 19 мм - 430x50 мм. Для дослщжень ввдбрано зразки без покриття, ламшоваш бшою плiвкою, шпо-новaнi синтетичним шпоном та опоряджеш фарбою, яка мала матове покриття наведених вище товщин. Зразки дослщжували за температур 20, 40, 60, 80 °С i ввдносно! вологостi 65 % за таких швидкостей навантаження - 2, 7, 12 мм хв-1. Довжина зрaзкiв контролювалася рулеткою, а ширина i товщина штангенциркулем у трьох мкцях, також зразки зважували перед випробуванням.
Нащональний лшотехшчний унiверситет УкраГни
Зразки випробовували на розривнiй машинi Р-5 зпдно з планом експери-менту. Вщповвдно до стандарту виготовлено та використано шд час дослщжен-ня пристосування для випробувань на статичний згин. Схему навантаження показано на рис. 1.
Рис. 1. Схема навантаження зразка тд час дослiдження межi мiцностi вк щтьност1 та температури
Названия зразюв вщбувалося за допомогою масляного радiатора, мiж ребрами якого помщали зразки. Зразки витримували за заданих температур протягом 30 хв, попм помiщали на пристосування й починали навантажувати. У камерi температура шдтрпмувалася ±2 °С вiд задано! за допомогою теплових електричних нагрiвачiв. Температуру контролювали за допомогою термопари, яка встановлювалася в просвердлений отвiр у торщ.
Результати досл1дження. Загальну залежшсть межi мiцностi вiд густи-ни за рiзноí температури та швидкост навантаження для рiзних значень товщи-ни плити МБР показана на рис. 2-4.
Щшьшсть,
Рис. 2. Залежнкть межi мiцностi вiд щiльностi для МОГ товщиною 10 мм
Щшы-псть,
Рис. 3. Залежнкть межi мiцностi вiд щiльностi для МОГ товщиною 16 мм
Науковий вкник НЛТУ УкраГни. - 2015. - Вип. 25.10
Щшыисть,
Рис. 4. Залежшсть меж1мщност1 в1д щтъност1 для МЭЕ товщиною 19 мм
Залежшсть межi мщноси вiд щшьноси мае слабку кореляцiю i практично розподшена нормально вiд свого середнього значення. Вiдомо, що нормаль-ний розподiл е результатом одночасно! дп на випадкову величину кшькох змш-них. У цьому випадку на додачу до варшвання щшьноси додаеться ще змiна температури та швидкосп навантаження. Отже, якщо не брати до уваги змши межi мiцностi окремо вiд температури i швидкостi деформацп, тобто якщо поеднати вплив окремих змiнних у дослщах, !х вплив окремо буде дуже важко визначити. На рис. 5-7 показано взаемозв'язок мiж межею мщносп, щiльнiстю та температурою для плити МББ з рiзними видами личювок вибраних товщин.
Графiки взаемозалежностi межi мiцностi, температури та щiльностi свщ-чать про нелiнiйний характер залежносп межi мiцностi вiд температури та щшьносп матерiалу i разом з тим про те, що межа мiцностi е функцiею вiд температури та щшьност^
Рис. 5. Залежшсть меж1 мщност1, температури та щЫьност1 для плити МЭЕ товщиною 10 мм: а) без личтвки; б) фарбована матовою фарбою
Рис. 6. Залежшсть меж1 мщностг, температури та щтьностг для плити МБГ товщиною 16 мм: а) без личтвки; б) фарбована матовою фарбою
Нащональний лкотехшчний унiверситет Укра'ши
Рис. 7. Залежшсть межi мщностц температури та rn^bHocmi для плити MDF товщиною 19 мм: а) ламтована быою плiвкою з двох бомв; б) линкована синтетичним шпоном
Висновки. Отже, випробувано зразки без покриття, ламшоваш бшою пмвкою, шпоноваш синтетичним шпоном та опоряджеш фарбою, яка мала ма-тове покриття заданих товщин. Пiд час аналiзу даних встановлено, що залеж-нiсть межi мiцностi вiд щiльностi мае нормальний розподш для кожно! сери випробувань дослщжених матерiалiв. Межа мiцностi плит MDF залежить вiд температури, за яко' буде експлуатуватися вирiб. Вплив температури на межу мiцностi плити MDF бшьшо! щiльностi менший, нiж на зразок плити MDF з меншою щшьшстю. Механiчнi властивостi MDF сильно залежать вiд щiльностi плити та температури, за яко' вони експлуатуються, процес деформаци i руйну-вання може бути описаний як термоактиващйний, що дае змогу використовува-ти кшетичну теор1ю мiцностi для прогнозування довговiчностi плит MDF. Проведет експерименти показали, що механiчнi властивосп плит MDF залежать не тшьки вiд температури, але i вщ швидкостi деформаци, тому можуть слугувати основою для розроблення методики оцшювання термоактивацiйних параметрiв матерiалу за короткострокових тестiв iз використанням жорсткого навантажен-ня за рiзноí швидкостi деформаци.
Лiтература
1. Bekhta P. Bending strength and modulus of elasticity of particleboards at various temperatures / P. Bekhta, R. Marutzky // Holz Roh-Werkst. - 2007. - № 65. - Pp. 163-165.
2. Bekhta P. Shot-term effect of the temperature on the bending strength of wood-based panels / P. Bekhta, J. Lecka, Z. Morze // Holz Roh-Werkst. - 2003. - № 61(6). - Pp. 423-424.
3. Suzuki S. Effects of environmental factors on the properties of particleboard / S. Suzuki, F. Sa-ito // Mokuzai Gakkaishi. - 1987. - № 33(4). - Pp. 298-303.
4. DeXin Yu. Tensile strength properties of particle boards at different temperatures and moisture contents / Yu. DeXin // Holz Roh-Werkst. - 1983. - № 41(7). - Pp. 281-286.
Бойко Л.Н., Анциферова А.В. Влияние плотности на предел прочности древесноволокнистых плит средней плотности при изменении температуры
Приведены результаты исследований предела прочности и модуля упругости древесноволокнистых плит средней плотности плит MDF (Medium Density Fiberboard) толщиной 10, 16 и 19 мм. Образцы изучены при следующих температурах: 20, 40, 60 и 80
Науковий шспик II.ЛТ У Украши. - 2015. - Вип. 25.10
°С. Обнаружено, что образцы, вырезанные из плиты MDF плотностью в пределах 780820 кг/м3 при максимальной температуре имели такие же показатели предела прочности, как и образцы, испытанные при температуре 40 °С, но вырезанные из плиты MDF, плотность которой составляла 650-750 кг/м3. Установлено, что с повышением температуры происходит уменьшение значения предела прочности на 3... 5 МПа на каждые 10 °С.
Ключевые слова: предел прочности, плиты MDF, плотность, долговечность.
Boyko L.N., Antsyferova A.V. The Influence of Density on the Tensile Strength of Medium Density Fibreboard by Temperature Changes
The results of investigations of ultimate strength and elastic modulus of medium density fibreboard panels MDF (Medium Density Fiberboard) thickness of 10, 16 and 19 mm are provided. The samples were examined at the following temperatures: 20, 40, 60 and 80 °C. It is found that samples which were cut from the MDF board density in the range 780-820 kgm-3 to a maximum temperature had the same tensile strengths, as well as samples that were tested at 40 °C, but they have been cut out of MDF board with a density of 650-750 kgm-3. It has been found that an increase in temperature decreases the tensile strength values of 3. 5 MPa every 10 ° C.
Keywords: tensile strength, MDF boards, density, durability.
УДК 534.111 Ст. викл. Х.1. Лщинська, канд. техн. наук - Нащональна
Академiя сухопутних вшськ т. гетьмана Петра Сагайдачного, м. Львiв
КОЛИВАННЯ КАНАТА П1Д Д1£Ю ГАРМ0Н1ЧН01 СИЛИ, ЯКА ПРИКЛАДЕНА ДО РУХОМОГО ВАНТАЖУ
Запропоновано методику дослщження поздовжшх коливань каната з урахуванням нелшшно пружних властивостей матерiалу шд дieю гармошчно'! сили, яка прикладена до рухомого вантажу. В основу дослщжень покладено: а) принцип одночастотност коливань; б) щею використання перюдичних Ateb-функцш для описання коливних проце-сш систем iз степеневою нелшшшстю. Розглянуто резонансний i нерезонансний випад-ки коливань. Отримано математичнi залежностi, яю визначають вплив фiзико-механiч-них характеристик та iмпульсноl сили на амшптудно-частотну характеристику поздов-жнiх нелiнiйних коливань.
Ключовi слова: амплкуда, частота, нелшшш коливання, резонанс.
Актуальнiсть. Важливою проблемою анал1тичного дослщження поздовжшх коливань гнучких елеменпв систем приводу з нелМйно пружними характеристиками матер1алу (канатних витяпв, ремшних, ланцюгових чи пасових передач) е вивчення впливу 1мпульсних сил на динам1чн1 показники процеав. 1мпульсш сили можуть мати р1зну природу 1 !х дш проявляеться як у фжсоваш моменти часу, так 1 при проходженш системи через конкретш положения. Нез-важаючи на коротку тривалкть дц 1мпульсних сил (поодиноких чи таких, що повторюються за певним законом), вони можуть зумовлювати значну змшу ам-илпудно-частотно! характеристики, а в окремих випадках спричинити у системах резонансш явища [1]. Зауважимо, що математичними моделями динам1ч-них процес1в одновишрних систем 1з неоднорщними включеннями е р1вняння, аналопчш до тих, яю описують дда на систему 1мпульсних сил при проходжен-ш через фшсоваш положення, 1 !х математичними моделями е диференщальш рiвияния 1з розривними правими частинами. 1х розглядали для випадку ль
