Соединения на нагелях

Нагели являются одним из видов наиболее широко применяющихся до настоящего времени механических рабочих связей. Нагелем называется гибкий стержень или пластина, который соединяет элементы деревянных конструкций и препятствует их взаимному сдвигу, а сам в основном работает на изгиб.

Работу нагеля можно рассмотреть на примере соединения двух сдвигаемых элементов (рис.3.14). Силы, сдвигающие сплачиваемые элементы, стремятся опрокинуть нагель. Под действием этих сил нагель после некоторого поворота, обусловленного неплотностями и обмятием древесины, упирается в нее сначала по краям элементов, а затем начинает изгибаться. При изгибе нагеля увеличивается поверхность его контакта с древесиной, что выззывает появление в ней неравномерных напряжений смятия по всей длине нагеля (рис.3.14, в). Напряжения смятия древесины нагелем имеют разные знаки, и их равнодействующие образуют две пары взаимно уравновешенных продольных сил (рис.3.14, г), препятствующих повороту нагеля. По условию равновесия нагеля моменты этих пар равны: или

Рис. 3.13. Виды кольцевых и зубчатых шпонок: а - ногтевая Леннова; б -двусторонняя кольцевая типа " Аппель"; в - то же, односторонняя; г - тарельчатая типа " Христон"; д - коггевая системы Фрис и Нельсона; е - двусторонняя зубчато-колцевая Котова; ж - двусторонняя зубчатая типа " Гека"; з - то же, односторонняя; и- двусторонняя кольцевая типа " Аллигатор"

Таким образом, равновесие нагеля в отличие от равновесия шпонки обеспечивается только продольными силами, параллельными направлению сдвига соединяемых элементов. В нагельных соединениях отсутствуют по перечные силы, образующие распор, для восприятия которых в шпоночных соединениях приходится ставить растянутые связи.

Цилиндрические нагели изготавливаются в виде гладких стержней круглого сечения из стали, металлических сплавов, твердых пород древесины и их пластмасс. По характеру своей работы в соединениях сдвигаемых элементов к цилиндрическим нагелям относятся также болты, гвозди, глухари (винты большого диаметра с шестигранной или четырехгранной головкой) и шурупы (рис.3. 15). Цилиндрические нагели устанавливают в предварительно рассверленные гнезда. Диаметр отверстия для нагеля обычно принимают равным диаметру нагеля. Однако нормами некоторых стран с целью увеличения плотности соединений, особенно при переменной влажности и усушке древесины, предусматривается диаметр отверстия 0, 2-0, 5 мм меньше диаметра нагеля. Для шурупов и глухарей необходимо предварительное просверливание отверстия сверлом меньше диаметра нарезной части шурупов и глухарей. Обычные гвозди изготавливают из гладкой проволоки диаметром до 6 мм и, как правило, забивают в древесину без предварительного сверления гнезд.

Таблица 3.3