СПОСОБ СКАЛЫВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ ВДОЛЬ ВОЛОКОН
METHOD OF WOOD SHEAR PARALLEL TO GRAIN

Изобретение относится к области физико-механических испытаний древесины при ее скалывании вдоль волокон и может быть использовано при проведении исследований древесины.
Известен способ испытания деревянных строительных конструкций на скалывание вдоль волокон. Способ осуществляют на контрольных образцах, выполненных в виде двух неподвижных опорных частей и одной скалываемой части. Форма контрольных образцов обеспечивает отсутствие их перекоса, а отсутствие дополнительного приспособления для испытания на скалывание обеспечивает отсутствие сил трения качения и скольжения на боковых гранях скалываемой части контрольного образца. Предел прочности на скалывание вдоль волокон определяют по установленной математической формуле (патент на изобретение РФ №2295717, опубл. 20.03.2007 г.).
Наиболее близким техническим решением выбранным заявителем в качестве прототипа является способ физико-механических испытаний по скалыванию древесины вдоль волокон [1], в котором дуги годичных колец на образце расположены радиально (т.е. перпендикулярно) или тангентально (т.е. касательно) по отношению к плоскости скалывания древесины вдоль волокон. Образец для испытаний на середине длины имеет односторонний боковой ступенчатый выступ. Нижняя грань одностороннего бокового ступенчатого выступа образца опирается на неподвижный упор зажимной скобы, не допускающий его продольного перемещения вниз. Способ реализуется передачей силы давления через пуансон испытательной машины на верхний торец длинной части образца, вертикально установленного в зажимной скобе. Действие давления длится до продольного сдвига (скалывания) вдоль волокон длинной части образца относительно неподвижного одностороннего бокового выступа. Площадь скалывания древесины вдоль волокон представляет плоскую площадку.
Недостаток известного способа [1] состоит в том, что он не позволяет проводить испытания по скалыванию древесины вдоль волокон по дуге годичного слоя для установления величины предела прочности при продольном сдвиге годичных слоев по дуге годичного слоя, а, следовательно, делает невозможным прогнозирование качества изделий деревообработки и деревянных деталей строительных конструкций, включающих в себя такой дефект как, например, частичное или полное кольцевое отслоение годичных слоев, а также выявление мест, где этот дефект отсутствует, но существует вероятность появления.
Поэтому технической задачей заявляемого изобретения является прогнозирование качества изделий деревообработки и деревянных деталей строительных конструкций, включающих в себя такой дефект как, например, частичное или полное кольцевое отслоение годичных слоев, а также выявления мест, где этот дефект отсутствует, но существует вероятность его появления.
При этом техническим результатом является достижение возможности величины предела прочности древесины при продольном сдвиге (скалывании) по дуге годичного слоя.
Техническая задача достигается тем, что способ скалывания древесины вдоль волокон, заключающийся в передаче силы давления через пуансон испытательной машины на торец образца, установленного в зажимной скобе, причем перед испытанием намеченную дугу скалывания на образце совмещают с дугой выемки такого же радиуса на пуансоне, при этом направление передачи давления на образец и встречная реакция образца находятся в криволинейной плоскости, проходящей по дуге скалываемого годичного слоя, а скалываемая часть образца в скобе образует консоль.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:
- перед испытанием намеченную дугу скалывания на образце совмещают с дугой выемки такого же радиуса на пуансоне;
- направление передачи давления на образец и встречная реакция образца находятся в криволинейной плоскости, проходящей по дуге скалываемого годичного слоя;
- скалываемая часть образца в скобе образует консоль.
Поэтому можно предположить, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».
Заявляемое техническое решение может быть реализовано при помощи известных технических средств, поэтому оно соответствует критерию «промышленная применимость».
Предлагаемый способ скалывания позволяет определять величину предела прочности древесины при продольном сдвиге (скалывании) по дуге годичного слоя и прогнозировать качество изделий деревообработки и деревянных деталей строительных конструкций, включающих в себя такой дефект как, например, частичное или полное кольцевое отслоение годичных слоев, а также выявлять места, где этот дефект отсутствует, но существует вероятность его появления.
При проведении патентно-информационных исследований заявляемая совокупность признаков не была выявлена, поэтому заявляемое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Предложенное техническое решение поясняется примером его использования и прилагаемыми чертежами, где на фигуре №1 показан общий вид положения узлов перед скалыванием вдоль волокон по дуге годичного слоя: 1 - испытательная машина, 2 - пуансон с выемками, 3 - зажимная скоба, 4 - образец; на фигуре №2 показано совмещение дуги скалывания годичного слоя (кольца) скалываемой части образца 4 с дугой выемки соответствующего радиуса на пуансоне 2 перед скалыванием вдоль волокон по дуге годичного слоя; на фигуре №3 показан общий вид торцовой поверхности закрепленной части образца 4 после скалывания вдоль волокон по дуге годичного слоя; на фигуре 4 показан общий вид торцовой поверхности незакрепленной (скалываемой) части образца 4 после скалывания вдоль волокон по дуге годичного слоя.
Способ реализуется следующим образом:
На испытательную машину 1 (фиг. 1) устанавливают пуансон 2 и зажимную скобу 3, в которую закрепляют испытываемый образец 4, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда; опускают (сближают без соприкосновения) пуансон 2 к образцу 4 (фиг. 1) и совмещают дугу 5, скалываемого годичного слоя образца 4, с дугой выемки такого же радиуса на пуансоне 2 (фиг. 2), что позволяет расположить направление передачи давления на образец и встречную реакцию образца в криволинейной плоскости, проходящей по дуге 5 скалываемого годичного слоя; далее подают давление на образец и проводят испытания до его разрушения, т.е. продольного сдвига годичных слоев по дуге годичного слоя; общий вид торцовой поверхности закрепленной части образца 4 после скалывания вдоль волокон по дуге годичного слоя представлен на фиг. 3; общий вид торцовой поверхности незакрепленной (скалываемой) части образца 4 после скалывания вдоль волокон по дуге 5 годичного слоя представлен на фиг. 4; величину разрушающего усилия считывают по шкале силоизмерителя испытательного устройства; по силе разрушения и криволинейной площади разрушения вычисляют величину предела прочности при скалывании вдоль волокон по дуге годичного слоя.
1. ГОСТ 16483.5-73. Древесина. Методы определения предела прочности при скалывании вдоль волокон.