ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЗУБА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ КОНФИГУРАЦИИ ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ПЛАСТИН
Authors: Котлов В.Г. , Шарынин Б.Э. 
Published: October 2024

Металлическая зубчатая пластина (МЗП) – это соединительный элемент в виде стальной пластины, который получается методом холодной штамповки и имеет с рабочей стороны систему острых металлических зубьев разной формы и длины, составляющих с ней одно целое и отогнутых под прямым углом относительно поверхности пластины. Основной сферой применения МЗП является изготовление стропильных ферм из древесины. Максимальная эффективность МЗП обеспечивается при площади восприятия усилия от древесины зубом, при которой возникающие в основании зуба напряжения в металле МЗП будут максимально близки к пределу прочности, а деформация соединения близка к максимально допустимой. При этом зуб должен занимать минимальную площадь на поверхности пластины. Для минимизации снижения несущей способности МЗП при изменении направления волокон древесины по отношению к оси пластины предлагается конструкция зуба с перегибом на 90°, которая должна обеспечить более равномерную передачу усилия между древесиной и МЗП. Целью исследования является определение размеров зуба Г-образной формы, которые обеспечат максимальную эффективность передачи усилия между древесиной сосны и МЗП при максимальной несущей способности на единицу площади пластины. В рамках исследования разработана параметрическая модель зуба, с помощью численного моделирования определены размеры зуба, наиболее выгодные с точки зрения несущей способности на единицу площади. В результате исследования установлено, что для зубьев плоской конфигурации разница между максимальной и минимальной несущей способностью составляет примерно 3,3 раза, а для зубьев пространственной конфигурации – около 1,4 раза.

Gang nail plates are metal plates made by cold stamping that have a system of sharp metal teeth bent at right angles to the plate's surface on the working side. The teeth come in various shapes and lengths and form a whole with the plate. The primary application of gang nail plates is in the connection of wood trusses. The maximum efficiency of the nail plate is provided by the area of perception of the force from the wood by the tooth, at which the stresses arising at the base of the tooth in the metal of the nail plate will be as close as possible to the limit of strength, and the deformation of the joint is close to the maximum permissible. At the same time, the tooth should occupy the minimum space on the surface of the plate. In order to minimise the decrease in the bearing capacity of the nail plate when changing the direction of the wood fibres relative to the axis of the plate, a tooth design with a 90° bend is proposed, which should ensure a more uniform transfer of force between the wood and the plate. The aim of the study is to determine the size of the L-shaped tooth, which ensures maximum efficiency of force transfer between pine wood and nail plates with maximum bearing capacity per unit area of the plate. As part of the study, a parametric model of the tooth is developed, and using numerical modelling, the most advantageous tooth sizes in terms of bearing capacity per unit area are determined. As a result of the study, it has been found that for teeth of a flat configuration, the maximum bearing capacity exceeds the minimum bearing capacity by approximately 3.3 times, while for teeth of a spatial configuration, the maximum bearing capacity exceeds the minimum by 1.4 times.