Pingipulgad

Sel aastal, kui õpilased istusid kodudes ning täitsid oma kooliülesandeid distantsilt, leidsin aega tegeleda ka uute tisleripinkide mudelit väljatöötamisega. Peagi on võimalik tutvuda nendega kodulehel www.tisleripingid.com. Samuti läheb ka koduleht uuendamisele.

Õpetajaid küsitledes selgus, et põhi mure tisleripinke kasutades on see, et tammepuidust pingipulgad kipuvad purunema. Asusingi siis uurima, mis on selle põhjuseks ning mida muuta, et pingipulgad muutuksid vastupidavamaks. Oma koolis juhtus ka vahest, et pingi pulk läks katki, aga tihti oli see tingitud selle valest kasutamisest. Nii seadsingi oma sammud TTÜ Puidumaja poole, kus olid olemas seadmed, millega on võimalik puidu tugevust mõõta. Esimesena testisime puidu paindetugevust, sest oma koolis märkasin, et pingipulkade purunemine on tingitud sellest, et pingipulk tõstetakse lauaplaadist liiga kõrgele välja. Selle testimiseks kasutasime uhiuut Inglismaal toodetud elektromehhaanilist katseseadet Zwick /Roell Z050 mis võimaldab mõõta kuni 10 kN jõudu. (joonis.1)

Joonis 1. Katseseade.

Katsekehadeks kasutasime tamme-, kase-, vahtra- ja pöögiliiste. Katse tulemused näitasid, et puidu vastupidavus paindejõududele oli kõige väiksem tamme ja kõige suurem pöögil kusjuures tamme paindetugevus võrreldes vahtra ja kasega oli pea kolm korda väiksem.

Seejärel otsustasin vaadata kuidas käitub reaalne pingipulk tavakeskkonnas. Selleks panin pingipulgad tisleripingi küljepuus olevatesse pesadesse ning mõõtsime jõudu, millega pingipulka on võimalik purustada. (joonis 2)

Joonis 2. Küljepuus olevate pingipulkade tugevuse testimine.

Katsest selgus, et puidu paindetugevus mängis rolli põhiliselt siis, kui pingipulk oli lauaplaadist väljas rohkem kui 15 mm. Võiksema väljaulatuvuse korral muutus olulisemaks puidu survetugevus. Jälgides puidu purunemist tekkis mul hüpotees, et pingipulga esitahu kaldenurga muutmisel nürimaks, paraneb pingipulga vastupidavus painejõududele. Valmistasingi siis osa pingipulki muudetud nurgaga. (Joonis 3)

Joonis 3. Pingipulgad (A siiani valmistatud vedrulehtedega pingipulgad, B õpilastele tunnis valmistamiseks mõeldud pingipulk ja C muudetud nurgaga pingipulk)

Seekord võtsime vaatluse alla järgmistest puiduliikidest pingipulgad. Kask, vaher, saar, tamm ja pöök. Igast puiduliigist pingipulgaga viisime läbi viis katset, kus pingipulk ulatus pingiplaadist välja 10, 15, 20, 25 ja 30 mm. Tamme puhul katsetasime vana ja uue disainiga pingipulki. Tabelist on võimalik näha mõõtmistulemusi. M täht tähistab tammepuidust pingipulga puhul uut disaini. Teistest materjalidest pingipulgad olid valmistatud kõik uuendatud kujuga.

FmaxF at break
NN
Tamm105040,824
Tamm155164,458
Tamm205358,526
Tamm254807,671
Tamm304089,1163187,895
Tamm10M5582,43
Tamm15M5455,439
Tamm20M5433,5714888,075
Tamm25M5268,9864735,271
Tamm30M4907,9574412,014
Vaher104210,7213771,539
Vaher155816,8585225,098
Vaher207455,6686656,971
Vaher255510,8395104,702
Vaher303287,8892932,088
Saar104080,7613656,471
Saar155500,3734950,221
Saar203978,7443525,583
Saar255017,7564802,164
Saar304973,9154409,401
Pöök103485,0583122,609
Pöök156696,4296023,397
Pöök205559,9474998,424
Pöök254702,124169,222
Pöök305884,9535254,154

Katsest selgus, et:

  1. Uuendatud kujuga pigipulk talub tamme puhul väikese väljaulatuvuse korral üle 50 kg koormust ning suure väljaulatuvuse korral isegi üle 100 kg koormust kui vana disainiga pingipulk. Teaduslikult usaldusväärse tulemuse saavutamiseks oleksin pidanud tegema igast puiduliigist pulgaga 25 katset. Ressursside kokkuhoiu mõttes piirdusin viie katsega, aga sellegipoolest joonistuvad siit selged tendentsid välja.
  2. Vaatamata sellele, et tammepuidust katsekehad purunesid tunduvalt väiksema paindekoormuse juures, siis me uuendatud kujuga pingipulkade puhul puiduliikide vahel väga olulisi erinevusi ei märganud. (Üksikud näidud olid kõrgemad: vaher20 ja pöök15) Tammepuidust pingipulga eelis on siis, kui see ulatub pingiplaadist vähe välja.  Ka suurema väljaulatuvuse korral, ei ole tammepuidust pingipulga vastupidavus teistest puiduliikidest oluliselt nõrgem.
  3. Pingipulk peab kõige paremini vastu koormusele, kui see ulatub pingiplaadist välja 10- 20 mm. Rõngassooneliste puiduliikide (tamm ja saar) puhul on vastupidavus suurem, kui pulk on madalamal, mitterõngassooneliste  puiduliikide ( kask, vaher, pöök) puhul siis kui ulatub see rohkem välja.
  4. 500 kg koormus valdavat enamust pingipulkasid ei suutnud purustada. See tähendab, et kui tekitada pingikruviga koormus 1 tonn, siis enamus pingipulkasid peaks terveks jääma.
Joonis 4. Muudetud nurgaga pingipulga joonis.

%d bloggers like this: