Профилираните тръби се превръщат във все по-популярен строителен материал. Използват се за изграждане на конструктивни елементи като подове, носещи рамки и греди. Това широко разпространение се дължи главно на лекотата на изграждане, експлоатация и поддръжка на конструкциите, както и на лекото тегло на самите продукти.
Важно е обаче да се помни, че профилната тръба трябва да има повишена якост на огъване и как да се изчисли ще бъде обсъдено по-късно в статията.
Предлагаме ви да се възползвате от него Онлайн калкулатор за изчисляване на якостта на огъване на греди с различни напречни сечения, изработени от тръби.
Характеристики и свойства на профилните продукти
Профилните тръби са тръби с напречно сечение, различно от кръгло. Най-често срещаните варианти са правоъгълни и квадратни. Както бе споменато по-рано, особената популярност на този вид се дължи на едно от ключовите му предимства: леката конструкция.
Освен това, уникалната им форма значително опростява закрепването както помежду им, така и към други повърхности. Този вид строителен продукт, съгласно стандартите на ГОСТ, се произвежда от широка гама от метали и сплави. Най-често използваните обаче са профилираните стоманени тръби, изработени от въглеродна и нисколегирана стомана.
Всеки метал има важно естествено свойство – своята точка на съпротивление. Тя може да бъде минимална или максимална. Последната, например, е причина за деформация в изградените конструкции, водеща до огъване и следователно до счупване.
При огъване е важно да се оценят характеристики като размер, напречно сечение, вид на продукта, неговата плътност, както и твърдостта и гъвкавостта на материала. Познаването на всички тези общи свойства на метала ни помага да разберем как ще се държи конструкцията по време на употреба.
Важно е да запомните, че когато огъвате продукт, вътрешните части на структурата се компресират, плътността им се увеличава и самите те намаляват по размер. Външният слой, съответно, става по-дълъг, по-малко плътен, но по-разтеглив.
Освен това, централните секции запазват първоначалните си характеристики дори след завършване на процеса. Следователно, винаги трябва да се помни, че в По време на процеса на огъване, напрежението неизбежно ще възникне дори в области, разположени възможно най-далеч от неутралната зона.Максималното налягане ще бъде в онези слоеве, които са много близо до тази неутрална ос.
Допустими радиуси на огъване въз основа на якостта на материала
Стандартите GOST регулират подробно както свойствата и характеристиките на елементите, така и процедурите за тяхното преобразуване. Това включва минималния радиус на огъване на профилна тръба. Той се определя въз основа на условията на огъване. При огъване с пясък, уплътнен в тръбата, или чрез нагряване, външният диаметър трябва да бъде най-малко 3,5DN.
Ако капитанът има възможност да кандидатства специализирано оборудване (например машина за огъване на тръби), което позволява извършването на необходимите операции без нагряване или други допълнителни действия, тогава в този случай диаметърът трябва да бъде поне 4DN.
Ако искате да направите доста стръмен завой, например да направите огънат канализационен клон или тръбопровод, тогава в този случай диаметърът трябва да бъде поне 1DN, тъй като огъването ще се извършва по други методи, главно с помощта на високи температури.
Разбира се, стойностите, определени от държавните стандарти, могат да бъдат леко намалени, но в този случай якостта на огъване на тръбата трябва да се изчисли много внимателно. Ако методът на огъване позволява известно намаляване на дебелината на стената с 15% от оригиналната, са възможни отклонения от стандарта GOST и самото огъване може да се извърши под посочените стойности, което няма да повлияе съществено на последващата якост.
Използвани формули и таблици
За да изчислите успешно отклонението на тръбата без неочаквани усложнения, трябва да определите дължината на детайла. Тази стойност се изчислява с помощта на проста формула:
L = 0,0175 × r × α + I
В този израз основните индикатори са представени от следните буквени изрази:
- r – радиус на огъване на профилната тръба (mm);
- α - съответства на ъгъла, който в крайна сметка искате да получите;
- I – разстояние 100/300, използвано при работа със специално оборудване за захващане на детайла.
При изчисляване на отклонението на тръба, важен етап от работата е изчисляването на огъващия елемент.
Гледайте видеото
Когато правим оценка, трябва да оценим размера на секцията, която трябва да бъде огъната. Формулата за това е изключително проста и изглежда така:
U = π × α / 180 (r + DH / 2)
Тук елементите, включени във формулата, могат да бъдат представени по следния начин:
- π в този случай се приема за равно на 3,14;
- α – представлява ъгъла на огъване, изразен в градуси;
- r – радиус на огъване (mm);
- DH – външен диаметър.
За удобство на капитана и за максимална безопасност по време на работа, както и по време на експлоатацията на издигнати конструкции от мед и месинг, ГОСТ съдържат минималните стойности за основните характеристики, използвани за изчисляване на якостта на огъване на профилна тръба.
За ваше удобство, основните характеристики, необходими за определяне на якостта на огъване на профилна тръба, са представени в таблицата.
Таблица 1.
Докато предишната таблица съдържаше предимно фиксирани стойности за медни и месингови елементи, следващата ще обхване данни за стоманени елементи. Тази таблица ви позволява да оцените натоварването на огъване на профилна тръба (ГОСТ № 3262/75).
Таблица 2.
Както бе споменато по-рано, дебелината на стената играе ключова роля при изчисляването на якостта на огъване на квадратна тръба (както и на кръгла тръба). Следователно, следващата таблица позволява да се вземат предвид както дебелината на стената, така и диаметърът ѝ при изчисленията.
Таблица 3.
Технология на процеса на огъване
Както вече беше правилно отбелязано, всяка деформация на метална конструкция причинява допълнително напрежение върху стените ѝ. Във вътрешния слой това се дължи на увеличаване на плътността на метала поради компресия, докато във външния слой е обратното: опън, който намалява плътността на метала.
По време на огъване формата на напречното сечение се променя, както се очаква. Това важи за кръгли, правоъгълни и квадратни тръби. При последните две тези промени не са много изразени, което не е така при кръглите тръби.
Ето как профилът на пръстена става овален. Прави впечатление, че най-голямата промяна във формата може да се наблюдава директно при завоя и колкото по-далеч от него, толкова по-близо до първоначалната си форма ще остане напречното сечение.
Гледайте видеото
Важно е обаче точно да се оцени силата на удара и степента на деформация на тръбата, за да се избегнат ненужни пукнатини и изкривявания. За детайл с диаметър до 20 мм степента на овална деформация не трябва да надвишава 15%.
С увеличаване на профила стойността намалява допълнително, достигайки само 12,5%. Друг важен фактор е наличието на гънки (тънкостенните продукти са особено податливи на това). Този фактор е особено важен, ако огъващата се конструкция ще служи като тръбопровод.
Получените гънки намаляват потока, увеличават съпротивлението на потока на флуида и увеличават запушването. Следователно, когато се използва огъваща се тръба за тези цели, трябва да се обърне внимателно внимание на избора на дебелина на стената.
Какво натоварване действа върху профилните тръби?
Изчисляването на якостта на огъване на тръбата се свежда до просто определяне на максималното напрежение в дадена точка от конструкцията. Важно е да се разбере материалът, от който е направен профилът, тъй като всеки материал има свой собствен коефициент на напрежение.
За да изчислите правилно, трябва да използвате правилната формула. В този случай важи законът на Хук, който гласи, че еластичната сила е право пропорционална на деформацията. Изчислителният израз е следният:
НАПРЕЖЕНИЕ = M / W , където:
- M е стойността на степента на огъване по оста, по която действа силата;
- W е стойността на съпротивлението на огъване, взета по същата ос.
Как мога да разбера дали изчисленията ми са правилни?
Както бе споменато по-рано, всеки метал или сплав има свои собствени нормални стойности на напрежение. Определянето на тези стойности е една от основните задачи, пред които сте изправени, когато решите да изградите конструкция с помощта на профили.
За да сте сигурни в правилността на резултатите, трябва да знаете няколко важни правила и, разбира се, да ги спазвате.
- Извършвайте всички изчисления точно, внимателно и без бързане. На всеки етап следвайте съответните формули, без да се опитвате да коригирате стойностите, за да отговарят на вашите собствени нужди.
- След като се изчисли якостта на огъване на профилна тръба, трябва да се внимава получените стойности да не надвишават установените максимални стойности.
- Вземете предвид материала, от който е направен профилът, дебелината на стените, за да предотвратите неговото разрушаване или деформация, което ще попречи на функционирането на конструкцията в бъдеще.
- Преди да се извършат изчисления, е необходимо да се начертае схема на бъдещия елемент. Този технически чертеж ще позволи по-точни изчисления, предотвратявайки грешки, свързани с неразбиране на формата на конструкцията.
Гледайте видеото
Спазвайки всички необходими правила и предпазни мерки, дори непрофесионалист може да бъде уверен, че всички изчисления на якостта на огъване на тръбите ще бъдат точни и резултатът ще бъде успешен. Постоянната проверка на вашите изчисления и наблюдението на всеки етап от работата е ключът към успешен резултат.
