Як зробити розрахунок на вигин труби – покрокове керівництво

Зміст:

Характеристики металу для гнуття
Виконання розрахунків на вигин
Технологія виконання вигину
Межі радіусів вигину труб
Формули та інші дані для отримання розрахунків
Як самостійно зігнути трубу

Профільні труби застосовуються в будівництві досить часто, і нерідко потрібно дещо змінити їх форму, щоб на виході отримати конструкцію необхідної конфігурації. У цій статті мова піде про те, як виконується розрахунок на прогин профільної труби, який знадобиться, щоб вироби не втратили своєї міцності й були практичними.

Характеристики металу для гнуття

Будь-який метал має свою точку опору, тобто максимальне та мінімальне навантаження, яке він може витримати.

Якщо піддати метал занадто великому тиску, це може спровокувати деформацію, непотрібні вигини або надлами в профілі. Виконуючи розрахунок на вигин труби, необхідно враховувати такі важливі характеристики як щільність металу, розміри та діаметр профільних або круглих труб, а також ряд інших параметрів. Таким чином, можна буде спрогнозувати, наскільки ефективним буде використання того чи іншого матеріалу в умовах навколишнього середовища.

Зверніть увагу, що напруга буде виникати не тільки безпосередньо в місці прогину профільної труби, але й на віддалених від центру згину ділянках. Вища дотична напруга буде спостерігатися саме в області центральної осі згину.

В процесі згинання труби відбувається стиснення внутрішнього шару металу, він стає меншим, а зовнішній шар, навпаки, збільшується за рахунок розтягування. А от центральний шар металу залишається незмінним, зберігає вихідні параметри, забезпечуючи тим самим міцність труби.

Виконання розрахунків на вигин

Виконання розрахунку круглої труби на вигин потрібно для того, щоб визначити максимально допустимий рівень напруги на кожну конкретну ділянку труби.

Кожен матеріал має свою величину нормальної напруги, яка не впливає на сам виріб і його функціональність. Для отримання правильних розрахунків, їх потрібно проводити за спеціальною формулою. Особливу увагу слід приділяти тому, щоб показники залишалися в межах максимально дозволених значень. Згідно з законом Гука, сила пружності, що утворюється, прямо пропорційна деформації.

Розраховуючи величину вигину, потрібно додатково використовувати наступну формулу напруги: M/W, де M – величина вигину осі, що відчуває на собі зусилля, а W – величина опору цієї осі в місці вигину.

Технологія виконання вигину

Порада: Використовуйте наші будівельні калькулятори онлайн, і ви виконаєте розрахунки будівельних матеріалів або конструкцій швидко та точно.

В процесі згинання в металі виникають певні показники напруги. З зовнішньої сторони утворюється розтягуюча напруга, а зсередини – напруга стиснення. У момент таких взаємодій змінюється вигин осі.

Під час згинання в зігнутому відрізку змінюється форма поперечного перерізу. У підсумку профіль у вигляді кільця змінює свою форму на овальну. Найбільш чіткий овал можна спостерігати посередині прогину. Деформація знижується на початку і в кінці прогину.

У труб, що мають діаметр не більше 20 мм, овальність на відрізку, що деформується, повинна бути не більше 15 %. А для труб з діаметрами рівними або більш як 20 мм – 12,5 %.

Варто відзначити, що зсередини вигину, де відбувається деформація стиснення, можуть з'являтися складки. Цей факт, як правило, негативно позначається на коректній роботі системи, оскільки складки знижують прохідність труб, збільшують величину гідравлічного опору і рівень засмічення.

Межі радіусів вигину труб

Керуючись держстандартами, можна визначити, що труби повинні мати мінімальний радіус вигину. При здійсненні згинання за допомогою нагрівання труби, заповненої піском, зовнішній переріз труби повинен бути як мінімум 3,5 DN. При зміні форми труби на трубозгинному пристрої без використання нагріву – більш 4DN.

При прогріві газовим пальником або в печі, щоб утворювалися складки наполовину, величина повинна дорівнювати 2,5 DN. У разі потреби в отриманні сильного згину, наприклад - для систем із зігнутими каналізаційними відводами, які виготовляються способом гарячої протяжки або штампуванням – понад 1 DN.

Труба може мати й меншу величину згину. Однак, допускати це можна лише в тому випадку, якщо труби виготовлялися при технології, коли їх стінки тоншають на 15 % від всієї товщини.

Всі розрахунки на міцність труби при згині повинні здійснюватися з максимальною відповідальністю.

Формули та інші дані для отримання розрахунків

Для проведення розрахунків на прогин, з'ясовуємо довжину деталі.

Отримати її можна за наступною формулою:

L=0,0175∙R∙α+l, де

• R – радіус вигину, що вимірюється в міліметрах;
• α – кут;
• І – рівний відрізок в 100/300, потрібний для захоплення виробу (при оперуванні інструментом).

Проводячи розрахунки для профільної труби, потрібно врахувати розмір елемента, що підлягає згинанню.

Для цього потрібно провести розрахунки за такою формулою:

А=π∙α/180(R+DH/2), де

• π – 3,14;
• α – кут вигину;
• R – радіус (вимірюється в міліметрах);
• DH – зовнішній переріз труби.

Мінімально допустимі градуси для вигину труб з міді та латуні можна знайти у відповідних таблицях. Всі дані відповідають ДСТУ № 494/90 і № 617/90. Додатково в них можна знайти величини зовнішніх перерізів, мінімальні статично вільні відрізки.

Є також таблиця, яка допоможе провести розрахунки труби на вигин – в ній знаходяться дані по сталевих трубах, які відповідають ДСТУ № 3262/75.

Для недопущення недоліків у розрахунках потрібно також враховувати перетин і товщину стінок.

Як самостійно зігнути трубу

У разі виникнення необхідності в згині труби власноруч, можна при розрахунку скористатися універсальною формулою (п'ять діаметрів труби).

Для прикладу розрахуємо вигин для труби діаметром 1,6 мм:

• Спочатку потрібно чітко уявити, яку окружність плануєте отримати в результаті (для точного згину потрібно ¼ кола).
• Далі потрібно дізнатися радіус. Для цього 16 множиться на 5 – виходить 80 мм.
• Тепер вираховуються стартові точки для вигину. В такому випадку потрібно скористатися формулою C=2π∙R:4. Тут З – той відрізок труби, який буде брати участь у роботі. Застосовується два π та величина зовнішнього радіуса труби.
• На останньому етапі величини заміщуються відомими показниками: 2∙3,14∙80:4. У підсумку виходить 125 мм, що дорівнює довжині відрізка, на якому мінімально допустимий радіус вигину буде дорівнювати 80 мм.

Якщо за наведеними формулами у вас не вийшло отримати розрахунки, їх можна зробити за допомогою програми-калькулятора.

Визначивши навантаження на круглу трубу і провівши всі розрахунки, можна починати роботи зі згинання, для чого краще скористатися спеціальним ручним трубозгином, який значною мірою спростить монтаж. Таких інструментів існує кілька різновидів. Сегментний пристрій дозволить проводити роботу, орієнтуючись на спеціальні шаблони, форма яких підбирається під певний діаметр і форму труб. Можливий згин труби до 180.

У дорнового трубозгина є рухливий елемент всередині, який не допускає деформацій.

Незалежно від використовуваного інструменту, пам'ятайте, що для отримання точного і якісного вигину, потрібно провести точні початкові розрахунки.