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.

	Fmax	F at break
	N	N
Tamm10	5040,824
Tamm15	5164,458
Tamm20	5358,526
Tamm25	4807,671
Tamm30	4089,116	3187,895
Tamm10M	5582,43
Tamm15M	5455,439
Tamm20M	5433,571	4888,075
Tamm25M	5268,986	4735,271
Tamm30M	4907,957	4412,014
Vaher10	4210,721	3771,539
Vaher15	5816,858	5225,098
Vaher20	7455,668	6656,971
Vaher25	5510,839	5104,702
Vaher30	3287,889	2932,088
Saar10	4080,761	3656,471
Saar15	5500,373	4950,221
Saar20	3978,744	3525,583
Saar25	5017,756	4802,164
Saar30	4973,915	4409,401
Pöök10	3485,058	3122,609
Pöök15	6696,429	6023,397
Pöök20	5559,947	4998,424
Pöök25	4702,12	4169,222
Pöök30	5884,953	5254,154

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.