Названная группа свойств предусматривает такие случает действия внешних механических сил, которые вызывают в древесине сложные напряжения и поэтому не могут быть отнесены к какому-либо из рассмотренных выше основных случаев действия сил. Технологическими эти свойства названы потому, что они имеют непосредственное значение в производстве.

Сопротивление древесины раскалыванию. Это свойство древесины имеет значение прежде всего при заготовке колотых сортиментов (кленка, обод, спица, гонт и пр. ). Явление раскалывания при помощи ударного действия клина довольно сложно, но самое разрушение в конечном счете происходит от растяжения поперек волокон, которое в данном случае будет внецентренным, т. е. результатом совокупного действия растяжения и изгиба. Согласно ОСТ НКЛ 250 образец для испытаний на раскалывание имеет форму и размеры, показанные на рис. 96.

Перед испытанием образцы должны быть выдержаны в лаборатории до устойчивой влажности 13% ± 3%, чем исключается введение поправок на влажность. В образце измеряется с точностью 0, 1 мм толщина а на уровне линии раскалывания. .

Для испытаний на образец надевают стремена, которые укрепляют в головках разрывной машины. Нагружение производится равномерно на весь образец со средней скоростью 60 /- 10 кг/мин. ; максимальный груз (Рmax) отсчитывается с точностью 0, 01 кг. Сопротивление раскалыванию вычисляется по формуле:

Таким образом, сопротивление в данном случае характеризуется грузом на 1 см ширины образца и не может быть применяемо при расчетах; получаемые при испытаниях цифры используются лишь для сравнительной оценки древесины.

Рис. 96. Форма и размеры (в мм) образца для испытаний на раскалывание (пунктиром показаны захватывающие образец стремена)

Для испытаний на раскалывание 5-тонная машина ГЗИП непригодна, так как в данном случае разрушающие нагрузки весьма малы (в большинстве случаев 10-30 кг). В силу этого испытания на раскалывание надо производить на машинах малой мощности; из наиболее простыхмашин может быть указан прибор, схема устройства которого показана на рис. 97, а общий вид - на рис. 98.

Рис. 97. Схема прибора для испытания на раскалывание: 1 - Образец; 2 - рычаг; 3 - ведерки; 4 - сосуд с дробью, песком и т. п.

Этот прибор относится к типу машин с непосредственным нагружением. Образцы 1 одним концом прикрепляют к неподвижному зажиму, а вторым - к короткому плечу рычага 2, на длинном плече которого висит ведерко. 3, куда постепенно насыпается дробь из резервуара 4, видного справа на рис. 98. Когда образец разрушится, ведерко с дробью упадет, и высыпание дроби из резервуара автоматически прекратится. Ведерко с дробью взвешивается на тарелочных весах с точностью 10 г, этот вес и является разрушающим грузом(Pmax).

Указанный прибор в том виде, в каком он изготовляется, предназначен для испытания цемента. Чтобы сделать его пригодным для испытаний древесины на раскалывание, необходимо заменить приспособление на изгиб цементных брусочков, монтированное у короткого плеча рычага, захватами для укрепления образцов на раскалывание; эти захваты имеют форму двух стремян, из которых нижнее прикрепляется к столу, а верхнее - к короткому плечу рычага.

Рис. 98. Общий вид прибора для испытания на раскалывание

Раскалывание может быть произведено по радиальной и тангентальной плоскостям; сопротивление древесины лиственных пород в первом случае будет меньше, чем во втором, причем разница заметнее для пород с хорошо развитыми сердцевинными лучами (дуб, бук).

Для древесины хвойных пород может наблюдаться обратное явление: сопротивление тангентальному раскалыванию оказывается меньше, чем радиальному. Это объясняется тем, что разрушение при тангентальном раскалывании происходит по ранней древесине, обладающей значительно меньшей прочностью. Сопротивления раскалыванию древесины некоторых пород приведены в табл. 50.

Таблица 60

Сопротивление раскалыванию

Испытания на раскалывание и получаемые характеристики в настоящее время постепенно теряют свое прямое значение, так как колотые сортименты заменяются пилеными, при получении которых в отход идет гораздо меньше древесины. Известное значение это механическое свойство имеет при проектировании механических колунов и при построении теории резания древесины.

Способность удерживать металлические крепления. Своеобразным и практически весьма ценным свойством древесины является способность ее удерживать металлические крепления (гвозди, шурупы, костыли, скобы и т. п. ). Когда гвоздь входит в древесину перпендикулярно волокнам, последние отчасти перерезаются, отчасти изгибаются, сжимаются; разделенные части древесины оказывают при этом на боковую поверхность гвоздя давление, которое вызывает трение, удерживающее гвоздь. Сопротивление, которое древесина оказывает выдергиванию гвоздя или шурупа, определяют следующим образом. В образец древесины, имеющий форму короткого бруска с прямоугольным сечением (размеры образца определяются величиной гвоздя или шурупа), вбивают гвоздь или ввертывают шуруп и закладывают в хомут с отверстием наверху (рис. 99), в которое должен проходить гвоздь. Хомут с образцом зажимают в нижней головке разрывной машины. В верхней головке зажимают захват (наподобие клещей), в щель которого вводят головку гвоздя или шурупа (рис. 99).

Рис. 99. Приспособление для испытаний на выдергивание гвоздей и шурупов: 1 - обойма с прорезью для закрепления образца; 2 - захват для выдергивания

Мерой сопротивления является усилие в кг, потребное для выдергивания гвоздя или шурупа данных размеров. Это усилие прежде всего зависит от направления: для гвоздя, забитого в торец, оно меньше в среднем для всех пород на 25% по сравнению с гвоздем, забитым поперек волокон; сопротивление выдергиванию гвоздей, забитых в радиальном и тангентальном направлениях, практически почти одинаково. Сказанное может быть иллюстрировано цифрами табл. 51, в которой приведено усилие в кг для выдергивания оцинкованного гвоздя толщиной 4 мм, забитого на глубину 32 мм.

Способность удерживать гвозди и шурупы зависит, кроме направления, от породы, объемного веса и влажности древесины. С повышением объемного веса сопротивление древесины выдергиванию гвоздя, или шурупа увеличивается.

Влажность древесины облегчает вбивание гвоздей; при высыхании способность удерживать гвоздь снижается, так как упругость волокон уменьшается, упругие деформации их переходят в пластические, и трение, удерживающее гвоздь, становится меньше. Во влажной древесине железные гвозди ржавеют и по мере их коррозии сила, удерживающая гвоздь, также ослабевает.

Таблица 51

Усилие для выдергивания гвоздя

Сопротивление древесины выдергиванию шурупов, естественно, при прочих равных условиях больше, чем для гвоздей так как в этом случае к трению присоединяется еще сопротивление волокон разрыву и перерезанию.

В качестве иллюстрации в табл. 52 приведены данные о способности древесины удерживать шурупы разной длины (железные, с плоской головкой).

Таблица 52

Сопротивление выдергиванию шурупов

Способность древесины к загибу. Существенное значение при гнутье древесины имеет способность ее к загибу. Чтобы оценить годность для этой цели древесины разных пород, проводятся, соответствующие испытания. При статическом изгибе образец деформируется (прогибается) свободно; характер деформации определяется в первую очередь особенностями данного материала. При загибе образец заставляют деформироваться определенным образом, т. е. характер деформации в этом случае будет принудительным, заранее заданным.

Способность к загибу экспериментально обследована весьма мало, и стандартного метода испытаний не имеется. Испытание можно производить следующим образом (рис. 100): образец в форме бруска размерами 10 мм X 30 мм X 500 мм подвергают последовательному загибу на сменных шаблонах уменьшающегося (через равные ступени) радиуса до появления в образце явных следов начала разрушения (отщеп, складка, излом). Радиус последнего шаблона, на котором произошло разрушение образца, и характеризует способность древесины к загибу. Эта способность различна для разных пород и зависит от влажности, увеличиваясь с ее повышением. Более высокой способностью к загибу отличается древесина кольцепоровых пород -

Дуба, ясеня и др. , а из рассеяннопоровых - бука; хвойные породы обладают заметно меньшей способностью к загибу.

Сопротивление древесины изнашиванию. При устройстве деревянных полов, деревянных мостовых, лестниц, лежневых дорог, в осях экипажей, ступицах, полозьях, лыжах, трущихся частях машин и пр. получает практическое значение сопротивление древесины изнашиванию, т. е. постепенному разрушению, износу поверхности под действием механических факторов, главным образом трения (истирание).

Рис. 100. Прибор для испытаний древесины на загиб: 1 - опоры; 2 - направляющие; 3 - закрепительный винт; 4 - шаблон; 5 - нажимной винт; 6 - рукоятка; 7 - мессура; 8 - образец

Лабораторным путем сопротивление изнашиванию измеряется количеством древесины, снятым с единицы поверхности образца определенным образом и отнесенным к единице силы, единице времени или какому-либо другому измерителю. Для этой цели может быть применен, например, аппарат с вращающимся металлическим кругом, поверхность которого снабженанасечками (рифленая); к этой поверхности прижимается образец древесины с определенным постоянным усилием.

Для испытаний древесины на изнашивание может быть также применен пескоструйный аппарат. На рис. 101 показаны образцы древесины после испытания на таком аппарате.

В обоих описанных способах испытания сопротивление изнашиванию характеризуется потерей (износом) древесины в единицу времени при определенных условиях. В табл. 53 приведены данные о сопротивлении древесины изнашиванию, полученные на пескоструйном аппарате, при действии в течение 2 мин. песчаной струи диаметром 4 см, при давлении 2 ат.

Рис. 101. Образец древесины дуба после испытания на изнашивание на пескоструйном аппарате: слева - радиальная поверхность; справа - торцевая поверхность.

Таблица 53

Сопротивление древесины изнашиванию

Сопротивление изнашиванию зависит от направления по отношению к волокнам, от объемного веса, влажности и твердости древесины. Износ боковой поверхности примерно на 60% больше, чем торцевой. С увеличением влажности сопротивление изнашиванию уменьшается, с увеличением объемного веса - увеличивается. Довольно тесная зависимость (прямая) наблюдается между твердостью и сопротивлением изнашиванию.

Коэфициент трения. Коэфициент трения древесины по древесине имеет существенное значение в сопряжениях, врубках и составных элементах деревянных конструкций. Для определения коэфициента трения может быть применен следующий простой метод (рис. 102).

Рис. 102. Определение коэфициента трения

По неподвижному куску древесины Б размерами 75 X 220 X 350 мм двигается второй кусок А размерами 85 Х 140 X 220 мм; верхний кусок, прижимаемый грузом, приводится в движение силой Р (вес ведерка, куда постепенно насыпалась дробь). Определив путем взвешивания величину Р в начале движения куска А и зная Р1 (вес верхнего куска древесины плюс лежащий на нем груз), подсчитывают коэфициент трения по формуле;

Трущиеся образцы можно располагать так, чтобы волокна в них были направлены под любым углом друг к другу. Трущиеся поверхности в образцах были: 1) обе из-под пилы. 2) одна из-под пилы, другая строганая и 3) обе строганые.

В результате опытов с воздушно-сухой древесиной ели и пихты было установлено следующее.

1. В пределах изменения груза Р1 от 3 до 25 кг коэфициент трения практически не зависит от груза при любом состоянии трущихся поверхностей (из-под пилы или строганые), при одинаковом направлении волокон и направлении их под углом 90°.
2. В зависимости от угла между направлением волокон в верхнем и нижнем образцах и состояния трущихся поверхностей коэфициент трения изменялся в соответствии с данными табл. 54.
3. Строгание древесины почти вдвое снижает коэфициент трения.
4. Увлажнение трущихся поверхностей вызывает повышение коэфициента трения.
5. Коэфициент трения для хвойной древесины из-под пилы изменяется от 0, 22 до 0, 55 (среднее из всех опытов 0, 32); при одной строганой поверхности - от 0. 32 до 0, 42; при обеих строганых поверхностях - от 0, 17 до 0, 28 (среднее 0, 24); после смачивания водой м = 0, 67.

Таблица 54

Коэфициент трения