Abstract
<jats:p>Введение. 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. При изготовлении деревянных конструкций с соединениями на МЗП используются различные виды прессов для обеспечения внедрения в древесину зубьев. Так, при использовании магнитных столов применяется пресс-скоба, при использовании технологических линий – роликовый пресс, а при недостаточной высоте помещения для размещения кран-балки пресс-скобы – портальный пресс. В случае досборки конструкций в построечных условиях используют мобильную пресс-скобу. Тип пресса и максимальное развиваемое усилие определяют возможности технологической линии: максимальную площадь (нетто) запрессовываемой пластины, геометрические параметры конструкции. Оценка усилия, необходимого для запрессовки, позволяет осуществлять подбор оборудования для максимальной экономической эффективности производства и исключения брака, обусловленного недопрессовкой пластин. Применение методов численного моделирования дает возможность оценить усилие на этапе конструирования МЗП, а также убедиться, что металлическая зубчатая пластина обладает необходимой для запрессовки прочностью. Цель исследования – определение усилия, необходимого для запрессовки МЗП-1,2 известной конструкции, с использованием методов численного моделирования. Методы. Ключевыми методами исследования в работе являются моделирование и сравнение. Компьютерное моделирование было применено для разработки конечно-элементной модели соединения на МЗП, сравнению подвергнуты результаты численного эксперимента с имеющимися эмпирическими данными о величинах усилий запрессовки МЗП. Результаты исследования. В рамках исследования разработана конечно-элементная модель фрагмента МЗП-1,2. При помощи методов численного моделирования определено усилие, необходимое для запрессовки одного зуба в древесину сосны обыкновенной. Выводы. В результате исследования установлено, что прочность МЗП-1,2, по данным численного моделирования, достаточна для запрессовки, а необходимое усилие при запрессовке МЗП в положении поперек волокон составляет 1090 Н/зуб. Полученные результаты коррелируют с данными производителей МЗП с учётом разброса характеристик древесины.</jats:p> <jats:p>Introduction. A metal toothed plate (MTP) is a connecting element manufactured as a steel plate by cold stamping, featuring a system of sharp metal teeth of various shapes and lengths on its working side. These teeth are integral to the plate and bent at a right angle relative to its surface. The primary application of MTPs is in the fabrication of timber trusses. In the production of timber structures with MTP connections, various press types are used to embed the teeth into the wood. Magnetic tables employ press clamps; production lines utilize roller presses; and portal presses are used when ceiling height is insufficient for an overhead crane to accommodate a press clamp. For on-site assembly, mobile press clamps are employed. The press type and maximum developed force determine the production line capabilities: the maximum net area of the plate to be pressed, and the geometric parameters of the structure. Estimating the required pressing force enables equipment selection for maximum production cost efficiency and prevents defects caused by incomplete plate embedment. Numerical modeling methods allow assessment of the pressing force at the MTP design stage and verification that the metal toothed plate possesses adequate strength for pressing. The research aims to determine the force required for embedding an MTP-1.2 of known configuration using numerical modeling methods. Materials and methods. The key research methods employed are modeling and comparison. Computer modeling was applied to develop a finite element model of an MTP connection; numerical simulation results were compared with available empirical data on MTP pressing force magnitudes. Research outcomes. A finite element model of an MTP-1.2 fragment was developed. Numerical modeling methods were used to determine the force required to embed a single tooth into Scots pine wood. Conclusions. The study established that, according to numerical modeling data, the strength of the MTP-1.2 is sufficient for pressing. The required pressing force for an MTP embedded perpendicular to the grain is 1,090 N per tooth. The obtained results correlate with manufacturer data, accounting for the variability of wood properties.</jats:p>