Спосіб випробувань довговічності кутових з’єднань корпусних меблів

Спосіб випробувань кутових меблевих з'єднань на довговічність, який полягає у вантаженні кутового з'єднання меблів тривалим статичним навантаженням, аж до руйнування, який відрізняється тим, що з метою прискорення випробувань, підвищення їх достовірності і спрощення методу, випробуванням піддають чотири зразки меблевих з'єднань при фіксованих значеннях навантаження і температури при кожному випробуванні, причому перше випробування проводять при мінімальній температурі і мінімальному навантаженні, друге при мінімальному навантаженні і максимальній температурі, третє - при максимальному навантаженні і мінімальній температурі, четверте - при максимальній температурі і максимальному навантаженні, і фіксують час до руйнування кожного зразка, довговічність при цьому визначають по формулі: 2 3 навантаженням до нормативної кількості циклів згідно ГОСТ 16371-93. Після досягнення нормативної кількості циклів навантаження знімають і проводять огляд виробу, вимірюючи зсув верхнього щита відносно нижнього (деформацію Ен) Е=Ен-Еl. [1]. Проте даний спосіб не дає, по-перше, об'єктивних критеріїв довговічності (тривалій міцності) виробу, а по-друге, об'єктивних критеріїв зламу деталей, послаблення або руйнування кутових конструктивних з'єднань, тобто він не дозволяє спрогнозувати довговічність кутових меблевих з'єднань. Відомий так само спосіб визначення жорсткості і міцності кутових роз'ємних з'єднань меблів, що полягає в руйнуванні зразка під навантаженням, яке прикладається з постійною швидкістю. При цьому придатність кутового з'єднання оцінюють величиною руйнівного навантаження, нормативне значення якого береться на основі експериментальних даних.[2]. Проте даний спосіб не дозволяє спрогнозувати довговічність кутових меблевих з'єднань. У основу корисної моделі поставлено завдання удосконалення способу прогнозування довговічності кутових з'єднань корпусних меблів, з тим, щоб мати можливість на етапі випуску нових меблевих кутових з'єднань знати їх потенційні можливості. При цьому технічний результат полягає в підвищенні достовірності прогнозування довговічності кутових меблевих з'єднань, спрощенні способу проведення випробувань, зменшенні часу проведення випробувань. Поставлене технічне завдання вирішується тим, що у відомому способі прогнозування довговічності кутових з'єднань корпусних меблів, що полягає в руйнуванні зразку під навантаженням, що прикладається з постійною швидкістю, випробуванням піддають чотири зразки меблевих з'єднань при фіксованих значеннях навантаження і температури при кожному випробуванні, причому 46493 4 перше випробування проводять при мінімальній температурі і мінімальному навантаженні, друге при мінімальному навантаженні і максимальній температурі, третє, при максимальному навантаженні і мінімальній температурі, четверте при максимальній температурі і максимальному навантаженні, і фіксують час до руйнування кожного зразка, причому температуру при проведенні випробувань призначають з максимально можливих при проведенні випробувань, наприклад, мінімальну, - Т1 10 і максимальну, - Т2 70 С, а мінімальне навантаження призначають в межах 0,6...0,7 від руйнівної, тоді як максимальну в межах 0,8...0,9 від руйнівної, для даного виду кутового меблевого з'єднання. При цьому довговічність визначається на підставі отриманих даних чотирьох експериментів по формулі [3]: U0 T 1 T 1 (1) м exp M R , де: - час до руйнування (довговічність) кутового з'єднання меблів, с; і ТМ - фізичні константи кутового з'єдM, U0, нання меблів, які визначаються по результатам проведення випробовування; M - мінімальна довговічність (період коливання кінетичних одиниць - атомів, груп атомі, сегментів) (при Т= Тм), с; U0 - максимальна енергія активації руйнування, кДж/моль; структурно-механічна константа, кДж/(моль МПа); ТМ - гранична температура існування твердого тіла (температура деструкції), К; R - універсальна газова стала, кДж/(моль К); - напруження, МПа; Т - температура, К. Причому, lg m (lg 3(lg 2 lg 4 ) lg 4(lg 1 lg 3 )) /(lg 2 lg 4 lg 1 lg 3 ); 1000/ T M (x2(lg 1 lg 3 lg 2 lg 4) (x1 x2)(lg 4 lg 3)) /(lg 1 lg 3 lg 2 lg 4), де: x1 1000 T1, x2 1000 T2. 1, 2, 3, 4 - час до руйнування кожного зраз ка, с. (U1 U2 ) /( 1 2 ); U1 2,3R(lg 1 lg 2 ) /(T 1 T 1); (4) 1 2 1 T 1); U2 2,3R(lg 3 lg 4 ) /(T 4 3 U0 U2. (5) 2 За основу способу прогнозування прийнята теорія термофлуктуаційного руйнування твердих тіл, що полягає в досліджені впливу не лише величини і тривалості прикладеного навантаження, але і температури експлуатації виробів, на їх довговічність. При цьому використовуються рівняння, що відображають фізичні закономірності. Згідно кінетичної концепції міцності руйнування твердого тіла (2) (3) розглядається не як критична подія, а як поступовий кінетичний, термоактиваційний процес, що розвивається в механічно напруженому тілі в часі з моменту прикладання до нього навантаження, зокрема менше критичного. На відміну від механічних уявлень, що враховують лише конкуренцію між прикладеною силою і силами міжатомних зв'язків, вона розглядає тепловий рух атомів як вирішальний чинник процесу механічного руйнування. Для руйнування матеріалу необхідний час, протягом якого в навантаженому тілі протікають процеси, що приводять до його розділення на частини. Таким чином, при будь-яких температурах механічне руйнування є таким, що відбувається в часі механотермічним процесом, що реалізовується через елементарні акти розриву міжатомних (хімічних) зв'язків. Час саме по собі ролі не грає, 5 46493 він лише збільшує кількість теплових флуктуації, необхідних для реалізації тих процесів розриву зв'язків, які перешкоджають критичній події. Проте ця подія може не наступити, оскільки завдяки тепловому руху розірвані зв'язки рекомбінуються. У механічному полі процес розриву зв'язків прискорюється. При цьому роль навантаження полягає в зменшенні енергії зв'язків (і відповідно енергії активації, яка їй пропорційна), зміні відстані між кінетичними одиницями, а також у фіксації їх переміщень, зокрема в утрудненні рекомбінації радикалів. Отже, спрямованість прикладеної сили забезпечує безповоротність процесу внаслідок 6 накопичення цих розривів. Отже, головний руйнуючий чинник - це теплові флуктуації, тобто енергія руйнування тіла в більшій мірі черпається із запасу теплової енергії, чим з роботи зовнішніх сил. Наприклад, при проведенні випробувань кутових меблевих з'єднань на стяжках в вигляді конфермата, спосіб прогнозування довговічності таких з'єднань реалізували таким чином. Зразки кутових меблевих з'єднань на конферматах показані на Фіг. Матеріал зразків, - ламінована деревостружкова плита, завтовшки 16мм. Умови проведення чотирьох випробувань і результати випробувань показані в таблиці 1. Таблиця 1 Параметри проведення випробувань № дос- Назва вигляліду ду кутового меблевого з'єднання 1 1 2 3 4 2 конфермат конфермат конфермат конфермат 1 1 2 2 Умови випробувань Час до руйнування зразка Т Т, К , lg( ), c МПа 3 4 5 7,98 Т1 293 5,500 7,98 Т2 348 3,110 11,76 Т3 293 2,980 11,76 Т4 348 1,990 На підставі отриманих при випробуванні даних, за допомогою приведених вище формул були розраховані фізичні параметри кутового меблевого з'єднання за допомогою конфермата. Фізичні параметри приведені в Таблиці 1. Використовуючи знайдені фізичні параметри кутового меблевого з'єднання за допомогою формули (1), розрахуємо довговічність кутового меблевого з'єднання при наступних експлуатаційних параметрах: Т=293, К; =0,5...10МПа. Результати розрахунків представлені в Таблиці 2. Таблиця 2 Результати прогнозування довговічності кутового меблевого з'єднання за допомогою конфермата t, рік Т, К ,с , МПа 8,816Е+09 279,55645 0,5 293 4,295Е+09 136,20229 1 293 1,02Е+09 32,33063 2 293 242019598 7,6743911 3 293 57448713 1,8216867 4 293 13636724 0,4324177 5 293 Фізичні параметри кутового меблевого з'єднання lg( M) 1000/Tm 6 1,198 3236978,6 768368,58 182389,3 43294,141 10276,823 Тm, K 7 U0, кДж/моль 8 9 10 2,49 188 12,96 401,3 6 7 8 9 10 293 293 293 293 293 0,1026439 0,0243648 0,0057835 0,0013728 0,0003259 Таким чином, використання винаходу дозволяє спрогнозувати довговічність кутового меблевого з'єднання за конкретних умов їх експлуатації. Результат прогнозу може бути використаний як об'єктивний критерій працездатності при оптимізації вже існуючих кутових меблевих з'єднань, так і при конструюванні нових. Джерела інформації: 1. ГОСТ 19882-91 "Мебель корпусная. Методы испытаний на устойчивость, прочность и деформируемость." 2. РТМ 13-319-29-79 Мебель. Методы определения жесткости и прочности угловых разъемных соединений. 3. Ратнер С.Б., Ярцев В.П. Физическая механика пластмасс. Как прогнозируют работоспособность?.- М.: Химия, 1992. - С.38. 7 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 46493 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601