Шипові з’єднання

Найпростіше столярне з'єднання можна уявити як з'єднання шипа в гніздо або в вухо (рис. 1). Шип - це виступ на торці бруска (рис. 2), гніздо - отвір, в яке заходить шип. Шипові з'єднання діляться на кутові кінцеві, кутові серединні та кутові ящикові.

У практиці столярів-аматорів часто зустрічаються кутові кінцеві з'єднання. Для розрахунку елементів таких сполук є рис. 3 та таблиця.

Припустимо, необхідно розрахувати з'єднання на «вус» зі вставним наскрізним плоским шипом (КК-11). Товщина бруска, що з'єднується, відома (нехай s0 = 25 мм). Тоді, взявши цей за основу, визначаємо розмір s1. Згідно з таблицею, s1 = 0,4 мм, s0 = 10 мм.

Візьмемо з'єднання КК-8. Нехай діаметр нагелю буде 6 мм, тоді l (вибираємо середнє значення – 4d) становить 24 мм, а l1 = 27 мм. З'єднання нагелями роблять симетрично один до одного і по відношенню до площини деталі, тому згідно рис. 3 з відстань від центру отвору під нижній нагель до центру отвору під верхній нагель буде не менше 2d, або 12 мм; така ж відстань і від центру отвору нагеля до кінця деталі, що з'єднується.

На рис. 4 показанісхеми кутових серединних (таврових) з'єднань, для яких при розрахунку необхідно дотримуватися наступних основних розмірів шипів та інших елементів: у з'єднаннях УС-1 і УС-2 допускається застосування подвійного шипа, у своїй s1 = 0,2s0, l1 = (0,3…0,8) B, l2 = (0,2…0,3) В1; у поєднанні УС-3 s1 = 0,4 s0, s2 = 0,5 (s0 - s1); у поєднанні УС-4 s1 = s3 = 0,2 s0, s2 = 0,5 Х [s0 - (2s1 + s3)]; у поєднанні УС-5 s1 = (0,4...0,5)s0, l = (0,3...0,8)s0, s2 = 0,5 (s0-s1), b ≥ 2 мм; у з'єднанні УС-6 l = (0,3 ... 0,5) s0, b ≥ 1 мм; у поєднанні УС-7 d = 0,4 при l1 > l на 2…3 мм; у поєднанні УС-8 l = (0,3 ... 0,5) B1, s1 = 0,85 s0.

Розміри шипів та інших елементів кутових кінцевих з'єднань

З'єднанняs1s2s3ll1hbd
КК-10,4s00,5 (s0 - s1)------
КК-20,2s00,5 [s0 - (2s1 + s3)]0,2s0-----
КК-30,1s00,5 [s0 - (3s1 + 2s3)]0,14s0-----
КК-40,4s00,5 (s0 - s1)-(0,5 ... 0,8)(0,6 ... 0,3) l0,7B1≥ 2 мм-
КК-50,4s00,5 (s0 - s1)-0,5В-0,6B1--
КК-60,4s00,5 (s0 - s1)-(0,5 ... 0,8) B-0,7B1≥ 2 мм-
КК-7-0,5 (s0 - s1)---0,6B1--
КК-8---(2,5 ... 6) dl1 > l на 2...3 мм---
КК-9---(2,5 ... 6) dl1 > l на 2...3 мм---
КК-100,4s0--(1…1,2)B--0,75B-
КК-110.4s0-------

Примітка. Розміри s0, B і B1 відомі в кожному конкретному випадку.

шипові
Мал. 1.Прості шиповіз'єднання: а - в гніздо; б - у вушко; 1 - шип; 2 - гніздо, вухо.

У кутових ящикових з'єднаннях шипи повторюються багаторазово. В основному застосовуються три види таких з'єднань: на шпиль прямий відкритий (див. рис. 3, а); на шип відкритий «ластівчин хвіст» (див. рис. 2, д); на відкритий круглий вставний шип - нагель (див. рис. 3, з).

шипові
Мал. 2.Види шипів: а - одинарний; б - подвійний; в - багаторазовий; г - круглий; д - «ластівчин хвіст»; е — односторонній «ластівчин хвіст»; ж, з - зубчасті.

Часто користуються способом з'єднання в шкант (нагель). Шкант - це циліндрична паличка з берези, дуба і т. д. Вона рівно виточена і забивається в заздалегідь просвердлені отвори канали, попередньо змащені клеєм. Отвори під шканти роблять в обох деталях одразу. Шкант повинен входити в отвір туго за допомогою ударів киянки. Свердло для підготовки отворів має відповідати розмірам шканта. Для зменшення діаметра шканта застосовують шліфування наждачним папером або драчовим напилком (ризики роблять не впоперек, а вздовж шканта).

При виборі з'єднання необхідно враховувати насамперед характер і величину навантаження, а також те, як з'єднання чинитиме опір навантаженню. Наприклад, при з'єднанні полиці шафи впритул зі стінкою все навантаження лягатиме на шурупи або шканти. Сила, з якою виріб (полиця) тисне на них, змушує їх чинити опір поперечному зрізу та зламу. Отже, навантаження тут роблять невелике. Доцільніше в цьому випадку під поличку встановити дерев'яну рейку, щільно пригвинтив її до стінки шафи. Навантаження збільшиться, але збільшиться і опір за рахунок не тільки шурупів, а й тертя між рейкою і стінкою шафи. Значно велике навантаженняможна припустити, якщо полицю врізати хоча б на невелику глибину масив стінки; при цьому навантаження сприйматиме сама меблева стінка.

єднання
Мал. 3.Кутові кінцеві з'єднання: а - на шип відкритий наскрізний одинарний - КК-1; б - на шип відкритий наскрізний подвійний - КК-2; в - на шип відкритий наскрізний потрійний - КК-3; г - на шип з напівпотемком ненаскрізний - КК-4; д - на шип з напівпотемком наскрізний КК-5; е - на шип з темрявою ненаскрізною - КК-6; ж — на шип з наскрізною темрявою — КК-7; з - на шипи круглі вставні, ненаскрізні та наскрізні - КК-8; і - на "вус" з вставним ненаскрізним круглим шипом - КК-9; до — на «вус» із вставним ненаскрізним плоским шипом — КК-10; л - на "вус" зі вставним наскрізним плоским шипом - КК-11.
шипові
Мал. 4.Кутові серединні з'єднання: а - на шип одинарний ненаскрізний - УС-1; б - на шил одинарний ненаскрізний в паз - УС-2; в - на шип одинарний наскрізний - УС-3; г - на шип подвійний наскрізний - УС-4; д - в паз і гребінь ненаскрізний - УС-5; в - в нескрізний паз - УС-6; ж - на шипи круглі вставні ненаскрізні - УС-7; з — на шип «ластівчин хвіст» ненаскрізний — УС-8.

З порівняння опорів двох з'єднань (в півдерева зі шурупом і в «ластівчин хвіст») видно, що з'єднання в «ластівчин хвіст» витримує навантаження в три рази більше, ніж з'єднання в півдерева з шурупом. Виходячи з цього та ряду інших прикладів, можна зробити наступні висновки про доцільність застосування тих чи інших сполук: столярна в'язка повинна бути обрана відповідно до величини та напряму навантаження на з'єднання; навантаження має сприйматися безпосередньо самою конструкцією виробу (додатковими кріпленнями можуть бути шуруп, металевий косинець, шкант тощо); в'язка ззазорами не допускається.

Склеювання слід проводити тільки підготовленими поверхнями: чим шорсткіша, наприклад, поверхня шканта, тим надійніше він склеїться з масивом.