Столярные и плотничные соединения

Деталь - это наименьшая единица в деревообрабатывающем производстве, изготовленная из древесины. Детали выполняют по размерам, указанным в чертежах, чтобы после сборки получить изделия. Соединения деталей делают с большой точностью.

Соединения по их конструктивному характеру называют посадками. Соединения в конструкциях деревянных деталей определяются пятью видами посадок: напряженная, плотная, скользящая, свободная и очень свободная посадка.

Узлы - это части конструкций в местах соединения деталей. Соединения деревянных конструкций подразделяются на виды; торцевые, боковые, угловые Т-образные, крестовидные, угловые L-образные и ящичные угловые соединения.

Столярные соединения имеют более 200 вариантов. Здесь рассмотрены только соединения, которыми пользуются на практике столяры и плотники.

Торцевое соединение (наращивание) - это такое соединение деталей по длине, когда один элемент является продолжением другого. Такие соединения бывают гладкие, зубчатые с шипами. Дополнительно их закрепляют клеем, шурупами, накладками. Горизонтальные торцевые соединения выдерживают нагрузки на сжатие, растяжение и на изгиб (рис. 1, 2, ... 5.).

Торцевые соединения брусьев, сопротивляющиеся сжатию

а - с прямой накладкой вполдерева; б - с косой накладкой (на "ус"); в - с прямой накладкой вполдерева со стыком в тупой угол; г - с косой накладкой со стыком в шип
рис. 1

Торцевые соединения брусьев (наращивание), сопротивляющиеся растяжению

а - в прямой накладной замок; б - в косой накладной замок; в - с прямой накладкой вполдерева со стыком в косой шип (в ласточкин хвост)
рис. 2

Торцевые соединения брусьев, сопротивляющиеся изгибу

а - с прямой накладкой вполдерева с косым стыком: б - с прямой накладкой вполдерева со ступенчатым стыком; в - в косой накладной замок с клиньями и со стыком в шип
рис. 3

Сращивание врубкой с усилением клиньями и болтами

рис. 4

Торцевые соединения брусьев, работающие на сжатие

а - впритык с потайным выдолбленным шипом; б - впритык с потайным вставным шипом; в - С прямой накладкой вполдерева (соединение может быть укреплено болтами); г - с прямой накладкой вполдерева с закреплением проволокой; д - с прямой накладкой вполдерева с закреплением металлическими обоймами {хомутами); е - с косой накладкой (на "ус") с закреплением металлическими обоймами; ж - с косой накладкой и закреплением болтами; з - разметка косой накладки; и - впритык с потайным четырехгранным шипом
рис. 5

Пиломатериалы наращивают в длину, образуя на концах вертикальные и горизонтальные зубчатые соединения (клиновой замок) (рис. 6). Таким соединениям не нужно быть под давлением в течение всего процесса склеивания, так как здесь действуют значительные силы трения. Зубчатые соединения пиломатериалов, выполненные фрезерованием, отвечают первому классу точности.

Торцевые наращивания схемы фрезерования при торцевом склеивании заготовок

а - вертикальное (по ширине детали), зубчатое (клиновидное) соединение; б - горизонтальное (по толщине детали), зубчатое (клиновидное) соединение; в - фрезерование зубчатого соединения; г - выпиливание зубчатого соединения; д - выфрезерование зубчатого соединения; е - соединение в торец и склеивание
рис. 6

Соединения деревянных конструкций должны быть изготовлены тщательно, в соответствии с тремя классами точности. Первый класс предназначен для измерительного инструмента высокого качества, второй класс - для изделий мебельного производства, а третий - для стройдеталей, сельскохозяйственного инвентаря и тары.

Боковое соединение кромкой нескольких досок или реек называют сплачиванием (рис. 7). Такие соединения применяют в конструкциях полов, ворот, плотничных дверей и т. д. Дощатые, реечные щиты дополнительно укрепляют поперечинами и наконечниками. При обшивке потолков, стен верхние доски перекрывают нижние на 1/5...1/4 ширины. Наружные стены обшивают горизонтально уложенными досками внахлест (рис. 7, ж). Верхняя доска перекрывает нижнюю на 1/5...1/4 ширины, что обеспечивает отвод атмосферных осадков.

Сплачивание досок

а - на гладкую фугу; б - на вставную рейку; в - в четверть; г, д. е - в паз и гребень (с различными формами паза и гребня); ж - внахлест; з - с наконечником в паз; и - с наконечником в четверть; к - с перекрытием
рис. 7

Соединение конца детали со средней частью другой образует Т-образное соединение деталей. Такие соединения имеют большое число вариантов, два из которых показаны на рис. 8. Эти соединения (вязки) при меняют при сопряжении лаг перекрытий и перегородок с обвязкой дома. Соединение деталей под прямым или косым углом называют крестовидным соединением. Такое соединение имеет один или два паза (рис. 9). Крестообразные соединения применяют в конструкциях крыш и ферм.

Т-образные соединения брусков

а - с потайным косым шипом (в лапу или в ласточкин хвост); 6 - с прямой ступенчатой накладкой
рис. 8

Крестовые соединения брусков

а - с прямой накладкой вполдерева; 6 - с прямой накладкой неполного перекрытия; я - с посадкой в одно гнездо
рис. 9

Соединения двух деталей концами под прямым углом называют угловыми. Они имеют сквозные и несквозные шипы, открытые и впотемок, вполупотемок, внакладку, вполдерева и т. п. (рис. 10).

Угловые концевые соединения заготовок под прямым углом

а - с одинарным открытым сквозным шипом; б - с одинарным сквозным потайным шипом (впотемок); в - с одинарным глухим (несквозным) шипом впотемок; г - с одинарным сквозным полупотайным шипом (вполупотемок); д - с одинарным глухим шипом вполупотемок; е - с тройным открытым сквозным шипом; ж - в прямую накладку вполдерева; з - в сквозной ласточкин хвост; и - в проушины с подрезкой
рис. 10

Угловые соединения (вязки) применяют в оконных и дверных блоках, в соединениях парниковых рам и др.

Шиповое соединение впотемок имеет длину шипа не менее половины ширины соединяемой детали, а глубина паза на 2...3 мм больше длины шипа. Это необходимо, чтобы соединяемые детали легко сопрягались друг с другом и в гнезде шипа после склеивания ос тавалось место для излишков клея. Для дверных рам применяют угловое шиповое соединение впотемок, а для увеличения размеров соединяемой поверхности- вполупотемок. Двойной или тройной шип повышает прочность углового соединения. Однако прочность соединения определяется качеством его выполнения.

В мебельном производстве широко применяют разнообразные угловые ящичные соединения (рис. 11). Из них наиболее простое - открытое сквозное шиповое соединение. До изготовления такого соединения на одном конце доски шилом размечают по чертежу шипы. По разметке боковых частей шипа пилкой с мелкими зубьями делают пропил. Каждый второй пропил шипа выдалбливают стамеской. Для точности соединения сначала пропиливают и выдалбливают гнезда для шипов в одной детали. Ее накладывают на конец другой детали и размельчают. Затем пропиливают, выдалбливают и соединяют детали, зачищая соединение рубанком, как показано на рис. 11.

Ящичные угловые соединения с прямыми сквозными шипами

а - выпиливание шиповых пазов: б - разметка шипов шилом; в - соединение шипа с пазом; г - обработка рубанком углового соединения
рис. 11

При соединении деталей на "ус" (под углом 45°) угловую вязку закрепляют стальными вставками, как показано на рис. 12. При этом следят, чтобы одна половина вставки или скрепа входила в одну деталь, а другая половина - в другую. Клиновидную стальную пластинку или кольцо помещают в выфрезерованные пазы соединяемых деталей.

Угловые концевые соединения под прямым углом, укрепленные металлическими вставками - кнопками

а - S-образной вставкой; б - клиновидной пластинкой; в - кольцами
рис. 12

Углы рам и ящиков соединяют прямым открытым сквозным шиповым соединением (рис. 13, а, б, в). При повышенных требованиях к качеству (с наружной стороны шипы не видны) угловую вязку выполняют косым соединением впотемок, паз и гребень или косым соединением на рейку, как показано на рис. 13, г, д, е, ж и на рис 14.

Ящичные угловые соединения под пряным углом

а - прямыми открытыми сквозными шипами; б - косыми открытыми сквозными шипами; в - открытыми сквозными шипами в ласточкин хвост; г - в паз на вставную рейку впритык; д - в паз и гребень; е - на вставных шипах; ж - на шипах в ласточкин хвост вполупотемок
рис. 13

Косые (на "ус") ящичные соединения под прямым углом

а - косыми шипами впотемок; б - косым соединением на вставную рейку; в- косым соединением на шипы впотемок; г - косым соединением, укрепленным трехгранной рейкой на клею
рис. 14

Коробчатую конструкцию с горизонтальными или вертикальными поперечными элементами (полки, перегородки) соединяют с помощью угловых Т-образных соединений, показанных на рис. 15.

Прямые и косые соединения заготовок

а- на двойное соединение в косые паз и гребень; б - на прямой паз и гребень; в - на трехгранный паз и гребень; г-на прямой паз и гребень впотемок; д - на прямые сквозные шипы; е - на круглые вставные шипы впотемок; ж - на шип в ласточкин хвост; з - на паз и гребень, укрепленные гвоздями
рис. 15

В соединении элементов верхнего пояса деревянных ферм с нижним используют угловые врубки. При сопряжении элементов фермы под углом 45° или менее в нижнем элементе (затяжке) делают одну врубку (рис. 16, а), при угле более 45° - две врубки (рис. 16, 6). В обоих случаях торцевой пропил (врубка) перпендикулярен направлению действующих сил.

Узлы в элементах фермы

рис. 16

Дополнительно узлы закрепляют болтом с шайбой и гайкой, реже скобами.

Бревенчатые стены дома (сруба) из горизонтально уложенных бревен в углах соединяют врубкой "в лапу". Она может быть простой или с дополнительным шипом (лапа с приямком). Разметку врубки выполняют так: конец бревна обтесывают в квадрат, на длину стороны квадрата (вдоль бревна), чтобы после обработки получился куб. Стороны куба делят на 8 равных частей. Затем с одной стороны снизу и сверху удаляют 1/8 часть, а остальные стороны выполняют, как показано на рис. 17. Для ускорения разметки и точности изготовления врубок используют шаблоны.

Сопряжение бревен стен сруба

а - простая лапа; б - лапа с ветровым шипом; в - разметка лапы;: I - ветровой шип (приямок)
рис. 17

Дополнительные крепления столярных соединении

Металлические крепления столярных соединении

Автор: Х.А. Штерн
Столярно-плотничные работы
перевод: Б.П. Деменьтьева