Угловые неразборные соединения большей частью собираются на шкантах, чтобы точно зафиксировать положение конструктивных элементов по отношению друг к другу.
Самые большие усилия приходятся на опоры и нижний щит, так как нагрузки на различные поверхности конструктивных элементов в конечном счете воспринимаются нижним щитом или его опорами (рис. 1). Если опоры установлены на достаточном расстоянии друг от друга, то, несмотря на большую нагрузку на нижний щит от боковых стенок, прогиб незначителен. Наблюдается небольшой изгибающий момент или его нет вовсе.
Рис. 1. Передача сил на нижний щит изделия:
FAW — концентрированные нагрузки, передаваемые на нижний щит боковыми стенками; F1 и F3 — равномерно распределенная нагрузка; F2 — концентрированная нагрузка
Но если ножки сдвинуты к середине, возникает большой изгибающий момент, в результате чего полик прогибается вверх и заклинивает дверки снизу. Прогиб может быть уменьшен путем установки средних стенок. Изгибающие моменты боковых и средних стенок имеют противоположное направление и, таким образом, снижают прогиб (рис. 2).
Рис. 2. Прогиб нижнего щита под действием боковых и средних стенок:
а — распределение сил; б — прогиб f1 под действием нагрузки Faw от боковых стенок; в — прогиб f2 под действием нагрузки Fzw от средних стенок; г — прогиб f, получающийся в результате действия всех нагрузок
На рис. 3 приводятся некоторые случаи приложения нагрузки на щитовой элемент.
Рис. 3. Примеры нагрузок, действующих на нижний щит:
I — схема нагрузки; II — вид прогиба; q — нагрузка на поверхность; а — средняя стенка отсутствует, нижний полик испытывает равномерно распределенную нагрузку; б — средняя стенка установлена в центре; в — средняя стенка установлена не в центре; г — две расположенные симметрично средние стенки, оказывающие равномерную нагрузку; д — без средней стенки, ножки сильно сдвинуты к середине нижнего щита
При установке средних стенок прогиб может передаваться на верхний щит, который большей частью бывает без нагрузки, что может привести к дополнительным функциональным недостаткам. В изделиях мебели без средних стенок ножки не должны быть слишком сдвинуты к середине.
Широкие шкафы со средними стенками при большой нагрузке должны быть оснащены промежуточной ножкой (ножками) или цокольной опорой. Если не предусматривается цокольная опора, нижний щит должен быть усилен подклеиванием бруска, либо рамки. Нижние поверхности опор, испытывающих большую нагрузку, должны иметь большие размеры.
При установке мебели на мягкий пол при длительной нагрузке на полу могут остаться вмятины. Поэтому целесообразно стремиться использовать опоры с большой площадью.
При пользовании мебелью, особенно при уборке и транспортировке, могут возникать значительные попеременные боковые нагрузки. При этом особенно большую нагрузку испытывают угловые соединения.
Функциональная надежность корпуса мебели при таких нагрузках сохраняется при правильном креплении задней стенки и тщательном исполнении угловых соединений. Следует обратить также внимание на прочность соединения ножек.
При передвижении мебели на опорной поверхности ножек возникает усилие трения, величина которого зависит от массы мебели и предметов, находящихся в ней, и коэффициента трения, который зависит от шероховатости пола.
Этому действующему извне моменту силы противодействует внутренний момент, зависящий от вида и исполнения соединений.
Рассчитать усилия склеивания и среза при шиповом соединении ножек невозможно, так как здесь нельзя точно определить прочность склеивания вследствие перехода от поперечного склеивания к торцовому. Здесь более существенную роль играют усилия среза. Но они также очень различаются в зависимости от расположения шипов.
На практике оптимальные значения нагрузок и размеры ножек устанавливаются в результате испытаний.
Из изложенного можно сделать выводы относительно исполнения шиповых соединений:
Поверхность среза и склеивания должна быть наибольшей.
При изготовлении деталей шиповых соединений должны быть выдержаны соответствующие допуски и влажность древесины.
При выполнении шиповых соединений шипы должны быть расположены перекрестно или охватывать друг друга.
Благодаря этому значительно увеличивается прочность склеивания (рис. 4).
Рис. 4. Примеры соединения царг и ножек с помощью шкантов
Отраслевая система унификации (ОСУ) «Мебель корпусная. Корпуса унифицированные. Типы. Размеры. Элементы щитовые. Размеры» была разработана для корпусной мебели бывшим Всесоюзным проектно-конструкторским и технологическим институтом мебели (ВПКТИМ). Система построена на наиболее распространенных схемах формирования корпусов изделий корпусной мебели из щитовых элементов и включает оптимальную гамму типоразмеров корпусов, позволяющих создавать разнообразные, полноценные по своим функциональным свойствам наборы и отдельные изделия мебели. ОСУ устанавливает пять типов корпусов, а также размеры корпусов и щитовых элементов, формирующих изделия корпусной мебели.
В настоящее время, когда право проектирования не ограничивается, система ОСУ не является нормативным документом, однако опыт проектирования конструкций мебели показал, что ОСУ себя не изжила. В ней заложены принципы наиболее рационального раскроя древесины и древесных материалов, оптимальные размеры сечений брусковых деталей, учтены наиболее распространенные схемы корпусов изделий, поэтому система ОСУ является актуальной и в настоящее время. Студентами должны использоваться положения ОСУ и в то же время разрешается мотивированное отступление от нее в пределах других нормативных документов отрасли.
Основным конструкционным материалом для изготовления щитовых элементов корпусной мебели принята древесностружечная плита марок П-1 и П-2 по ГОСТ 10632. Толщина щитовых элементов принята равной 16 мм.
Допускается применение щитовых элементов толщиной до 18 мм при условии сохранения проемов корпуса.
Основные положения. ОСУ устанавливает пять конструктивных схем сборки корпуса изделия (табл. 1).
Установлены следующие габаритные размеры корпусов изделий:
• глубина корпуса, мм 272; 332; 416; 560
• размеры проемов корпуса по ширине, мм 384; 408; 528; 802; 850; 1090; 1220; 1292; 1364; 1412; 1508; 1532; 1652
• размеры проемов корпуса по высоте, мм 300; 396; 540; 636; 828; 1020; 1116; 1260; 1356; 1500;1692
• размеры дверей по ширине, мм 416; 440; 560
• размеры дверей по высоте, мм 332; 380; 428; 476; 524; 572; 620; 668; 716; 764; 812; 860; 908; 956; 1004; 1052, 1100; 1148; 1196; 1244; 1292; 1340; 1388 1436; 1484; 1532; 1580; 1628; 1678; 1724.