Как измерить длину трубы с изгибом

Внутренняя поверхность

Такой показатель применяется в процессе гидродинамических расчетов, когда определяется площадь поверхности трубы, которая постоянно контактирует с водой.

При определении данного параметра следует учитывать:

1. Чем больше диаметр водопроводных труб, тем меньше скорость проходящего потока зависит от шероховатости стенок конструкции.

На заметку! Если трубопроводы с большим диаметром характеризуются малой протяженностью, то величиной сопротивления стенок можно пренебречь.

1. При гидродинамических расчетах шероховатости поверхности стенок придается не меньшее значение, чем ее площади. Если вода проходит по ржавому внутри водопроводу, то ее скорость меньше скорости жидкости, которая протекает по сравнительно гладкой полипропиленовой конструкции.

1. Сети, которые монтируются из не оцинкованной стали, отличаются непостоянной площадью внутренней поверхности. При эксплуатации они покрываются ржавчиной и зарастают минеральными отложениями, из-за чего сужается просвет трубопровода.

Важно! Обратите внимание на этот факт, если захотите сделать холодное водоснабжение из стального материала. Проходимость такого водопровода сократится в два раза уже после десяти лет эксплуатации.

Расчет развертки трубы в данном случае делается с учетом того, что внутренний диаметр цилиндра определяется, как разность внешнего диаметра профиля и увеличенной вдвое толщины его стенок.

В результате площадь поверхности цилиндра определяется по формуле:

S= π (D-2N)L, где к уже известным параметрам добавляется показатель N, определяющий толщину стенок.

Чтобы знать, как посчитать развертку трубы, достаточно вспомнить курс геометрии, которую осваивают в средних классах. Приятно, что школьная программа находит применение во взрослой жизни и помогает решать серьезные задачи, связанные со строительством. Пусть они окажутся полезными и для вас!

Гибка круглой или профильной трубы по радиусу своими руками

Если вы впервые планируете осуществить гибку труб по радиусу, следует прислушаться к советам профессионалов:

1. Заготовки диаметром более 10 см нуждаются в предварительном разогревании для придания металлу податливости. С этой целью выполняется их отжиг. В обязательном порядке необходимо использовать наполнитель (к примеру, сухой мелкофракционный песок), который минимизирует риск возникновения вмятин, трещин и др. В качестве заглушек можно воспользоваться глиной или деревом.
2. Не стоит забывать, что в процессе нагревания в трубе возникают газы, поэтому для предотвращения ее разрыва в заглушках следует сделать небольшие отверстия (диаметром 3-4 мм), через которые будут выходить газы.
3. Выполнять гибку рекомендуется по радиусу, равному диаметру трубы, умноженному на 3.
4. При разогреве заготовки необходимо ориентироваться на изгиб, т. е. на участок, который будет подвергаться деформации, остальные части трубы прогревать не требуется.
5. Для разогрева используется газовая горелка или паяльная лампа. Металл необходимо прогревать до бордово-красного оттенка. Если же он нагреется слишком сильно, то его охлаждают с помощью воды.
6. При обработке труб со швами важно контролировать их отсутствие на деформируемом участке. Оптимально, если стык располагается выше места изгиба.
7. Для удаления наполнителя необходимо вынуть заглушки, простучать по трубе и высыпать песок.
8. Для придания эстетического вида готовому изделию его необходимо зачистить от возникших окалин.
9. При гибке трубы малого радиуса (не более 4 см) необходимости в разогреве может не возникнуть. Заготовка просто фиксируется в трубогибочном устройстве и обрабатывается.

Гибку по радиусу профильных труб необходимо выполнять с учетом:

• диаметра рабочего элемента (влияющего на технологию гибки);
• толщины стенок (от нее зависит используемое оборудование – большая величина поперечного сечения стенок требует приложения больших усилий при гибке);
• материала изготовления профильных труб (с учетом этого показателя определяют минимальный радиус гибки);
• показателя будущей окружности.

Несмотря на кажущуюся сложность, процесс такой обработки металла достаточно прост. Однако соблюдение техники безопасности является одним из ключевых требований. Тем, кто впервые решил попробовать свои силы в такой работе, стоит попрактиковаться на старых трубах, так как не всегда можно добиться нужного радиуса с первой попытки.

Максимальные нагрузки на профильную трубу

Некоторые читатели задаются вопросом: «Зачем делать такие сложные расчеты, если мне нужно сварить перила для крыльца». В таких случаях нет необходимости в сложных расчетах с учетом нюансов, так как можно прибегнуть к готовым решениям (таб. 1, 2).

Таблица 1. Нагрузка для профильной трубы квадратного сечения

Таблица 2. Нагрузка для профильной трубы прямоугольного сечения (рассчитывается по большей стороне)

Пользуясь готовыми расчетами, помните, что в таблицах 2 и 3 указана максимальная нагрузка, от воздействия которой труба согнется, но не сломается. При ликвидации нагрузки (прекращение сильного ветра) профиль вновь обретет первоначальное состояние. Превышение максимальной нагрузки даже на 1 кг ведет к деформации или разрушению конструкции, поэтому покупайте трубу с запасом прочности, в 2 – 3 раза превышающим предельное значение.

Методы гибки трубы по радиусу

К технологии гибки профильных труб по радиусу сегодня предъявляются довольно высокие требования на предмет качества, производительности и себестоимости. Повышение уровня качества гибки достигается за счет автоматизации и отладки процессов, повышения уровня квалификации специалистов. В настоящее время существуют разные технологии обработки заготовок.

• Горячая гибка труб по радиусу.

Если для гибки труб по радиусу невозможно использовать трубогибочные установки или приспособления для холодной обработки, заготовки подвергаются предварительному прогреванию. Эта технология сгибания является трудоемкой. Для ее выполнения необходим наполнитель, в роли которого выступает просеянный речной песок, в котором отсутствуют органические вкрапления и слишком мелкие фракции (поскольку в процессе термической обработки они подвержены спеканию и последующему пригоранию к стенкам трубы).

Для обработки необходима температура около 900 °С. Важно следить за тем, чтобы не появились пережоги. Кроме того, обработку следует ограничить одним нагревом, поскольку последующие действия отрицательно скажутся на качестве готового изделия. На размер разогреваемого участка трубы влияют такие параметры, как ее сечение и радиус гибки. После завершения работы необходимо извлечь из нее заглушки и песок, очистить и промыть внутреннюю часть изделия.

• Холодная гибка труб по радиусу.

У холодной гибки трубы по радиусу есть ряд преимуществ, отличающих ее от горячей обработки. Во-первых, речь идет о большей технологичности и производительности, благодаря которым снижается себестоимость готовой продукции. Технология холодной гибки по радиусу используется при работе с трубами, изготовленными из пластичных цветных металлов. Высокая ковкость, присущая меди и алюминию, позволяет выполнять их обработку, предварительно не разогревая.

Гибка труб по радиусу отрицательно сказывается на их качестве, что особенно актуально для конструкций, изготовленных из мягких металлов или имеющих тонкие стенки. В связи с этим обработка таких изделий производится при помощи механического стабилизатора – дорна.

В первом случае речь идет о направляющем элементе, изготовленном из твердых металлов, рабочая сторона которого имеет закругленный торец. Оснастка размещается непосредственно в точке изгиба. В конструкции гибкого дорна также присутствует твердый стержень.

С одной стороны он дополнен несколькими изгибающимися сегментами шарообразной или полусферической формы. Будучи размещенной в месте изгиба, конструкция обеспечивает сохранность формы прохода. По окончании обработки по радиусу гибкий дорн выталкивают из области гиба, а внутренняя поверхность изделия дополнительно калибруется шариками.

Нормативные документы

Необходимые нам данные содержатся в отечественных стандартах:

1. ГОСТ 8645-68 содержит сортамент прямоугольных стальных труб.
2. Для квадратного сечения сортамент отыщется в ГОСТ 8639-82.

Полные таблицы слишком объемны для небольшой статьи, поэтому приведем лишь некоторые значения в качестве примера.

Расчет по плотности

С некоторой погрешностью расчет веса профильной трубы может быть выполнен и без таблиц сортамента. Достаточно знать все основные размеры изделия и плотность стали, которая, как мы уже выяснили, при расчетах принимается равной 7850 кг/м3, или 7,85 г/см3.

Инструкция по расчету не вызовет сложностей у любого человека, помнящего основы геометрии.

1. Рассчитываем площадь поверхности погонного метра профтрубы. Она равна произведению периметра (суммы всех четырех сторон) и единицы.

Внимание: чтобы получить результат в тоннах без сложных пересчетов, лучше сразу перевести размеры в метры.

1. Умножаем площадь на толщину стенки и получаем объем металла в погонном метре.
2. Умножив объем на плотность стали, мы получим массу погонного метра.

Давайте в качестве примера выполним расчет для прямоугольного сечения 180х150 при толщине стенки 12,0 мм.

1. Площадь будет равной (0,15 0,15 0,18 0,18) х 1 = 0,66 м2.
2. Объем — 0,66 м2 х 0,012 м= 0,00792м3.
3. Масса — 0,00792х7850= 62,172 кг.

Результат несколько отличается от прописанного в ГОСТ (55,71 кг) за счет того, что при разворачивании реальной профтрубы в плоскую заготовку мы получим заметное утончение там, где были ее продольные грани. Погрешность будет тем меньше, чем тоньше стенки и чем больше размер сечения.

Поведение круглого, квадратного и прямоугольного сечения, виды разрушений

1. Ставшая тонкой внешняя стенка тяготеет к выгибу, направленному к срединной оси трубы. Это приводит к тому, что ее поперечное сечение деформируется.
2. Когда предел прочности изделия превышается, оно разрывается по внешней плоскости изгибания.

Толщина трубных стенок на внутренней части гиба становится больше, из-за появления сжимающего напряжения. Когда предел прочности изделия на сжимание превышается, оно утрачивает локальную жесткость. Это приводит к образованию глубоких складок на внутренней плоскости изогнутой трубы.

https://www.youtube.com/watch?v=QObQZfhQPR0

Как ведут себя квадратный и прямоугольный профиль:

1. Их трубные стенки подвержены сжимающему и растягивающему напряжению, как на наружной, так и на внутренней плоскости изгиба, по максимуму.
2. У материала повышенная склонность к деформациям, мастеру трудно их контролировать.
3. Профильный материал на внутренней стороне изгиба склонен к вертикально направленному расширению. При этом он течет горизонтально вдоль торца изделия. Эти напряжения вдавливают вертикально расположенные трубные стенки. При этом квадрат поперечного сечения деформируется. Он приобретает конфигурацию трапеции.
4. Поперечное сечение прямоугольной и квадратной формы плохо передает зажимные усилия между изгибочной и зажимающей колодкой.
5. Профиль стремится проскользнуть вдоль колодки в начале изгибания. При этом он может ее тереть, что ведет к износу оборудования.

Поведение материала с круглым сечением, когда происходит его изгиб:

1. Материал меньше деформируется на участках наивысшего напряжения. Места максимального сжимания/растягивания расположены по касательной осевой линии к поперечному сечению.
2. Круглая форма дает металлу возможность равномерно растекаться по всем направлениям в ходе изгибания. Благодаря этому мастеру легче контролировать процессы деформации материала.
3. Благодаря поперечному сечению округлой формы труба хорошо передает усилия между изгибочной и зажимающей колодкой.
4. При гибке круглых труб по радиусу, они практически не проскальзывают в инструменте.

Построение развертки усеченного конуса, выполненного листовым телом

1. Создадим эскиз на плоскости XY (кликнуть левой кнопкой мыши на плоскость XY и выбрать из всплывающего меню команду «Создать эскиз»);
2. Построим в эскизе окружность произвольного диаметра с центром в начале координат

   

3. Выйдем из эскиза кликнув по индикатору режима и создадим смещенную от XY плоскость. Расстояние выберем любое.Команда»Смещенная плоскость»размещена на инструментальной панели «Вспомогательные объекты» (размещение команды показано на рисунке). После вызова команды необходимо кликнуть по плоскости XY и задать расстояние на Панели параметров, после чего подтвердить создание плоскости командой «Создать объект»
4. Создаем на смещенной плоскости эскиз, в эскизе выполняем построение окружности произвольного диаметра с привязкой центра к началу координат (аналогично пунктам 1-2). Выходим из эскиза кликнув левой кнопкой мыши по индикатору режима. В итоге деталь должна иметь следующий вид:

   

5. Строим усеченный конус командой «Линейчатая обечайка», которая расположена на панели «Элементы листового тела» в наборе «Листовое моделирование».Запустив команду указываем Эскиз1 и Эскиз2, можно указать их в дереве, можно просто кликнуть по окружностям в окне модели. Также требуется задать толщину стенки усеченного конуса на Панели параметров. Для подтверждения создания тела нажимаем кнопку «Создать объект»
6. Усеченный конус построен, теперь необходимо выполнить его развертку. Для этого воспользуемся командой «Развернуть» с Панели быстрого доступа. После вызова команды кликнем по конической грани и нажмем «Создать объект» . Перейти от развертки к усеченному конусу можно отжав режим развертка
7. Остается перенести данную развертку с 3D в чертеж. Для этого создаем новый документ чертеж. Заходим по пути: Главное текстовое меню — Вставка — Вид с модели — Вид с модели…Указать деталь с разверткой (обязательно файл с деталью сохранить, иначе он не появится в списке). Поставить на Панели параметров галочку «Развертка». В результате будет построен вид с разверткой.

Расчет развертки трубы при гибке. длина развертки. формула расчета развертки трубы.

При определении общей длины разверт­ки необходимо трубу разбить на прямые и гнутые участки. Для опре­деления границы прямых и гнутых участков трубы из центров окружностей согнутых участков проводятся радиусы r1;r2;r3;r4 в точку их сопряжения с прямой. Тогда общая длина развертки гну­той трубы (рис. 1) будет:

Lобщее=l s,

l — сумма длин прямых участков трубы;

s — сумма длин согнутых по радиусу участков трубы.

На рис. 1 видно, что:

l=l1 l2 l3.

Длина развертки согнутой трубы рассчитывается по средней ли­нии. За среднюю линию принимается ось симметрии трубы. Поэтому длина согнутых частей трубы рассчитывается по радиусам:

r1;r2;r3;r4 – внутренние радиусы гибки трубы;

d — наружный диаметр трубы.

Длина развертки гнутой трубы в соответствии с правилами геомет­рии равняется:

s= (2·π·R·α)/360,

R — радиус средней линии трубы;

α —угол загиба гнутой трубы.

Для угла в 180°s=π·R;

Для угла в 90° s= (π·R)/2.

Сумма длин гнутых частей трубы в данном случае равняется:

s2=π·R2;

s3=π·R3;

s4=(2π·R4·150)/360 = 5/6·π·R4.

s1 =π·(R1 R2 R3 5/6·R4),

Lобщее= (l1 l2 l3) π·(R1 R2 R3 5/6·R4).

Точно так же производится расчет разверток металла кругового профиля.

Источник

Таблица 48

Отношение r/s	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	1,0	1,2
Коэффициент x	0,323	0,340	0,356	0,367	0,379	0,389	0,400	0,413	0,421	0,426
Отношение r/s	1,5	2	3	4	5	6	7	8	9	10 и более
Коэффициент x	0,441	0,445	0,463	0,469	0,477	0,780	0,485	0,490	0,495	0,500

При завивке шарниров (петель) вследствие наличия внешних сил трения, препятствую­щих деформированию, коэффициент х определяется по табл. 48а.

Таблица по усилиям гибки для листогибочного пресса

Нижеприведенная таблица отображает примерное справочное усилие в соответствии с открытием матрицы, минимальной полкой, толщиной металла и радиусом. Данная таблица действительна для 1 метра конструкционной стали

910121518206512,56,510861,3258111071,71,5469131292357111615122,7469131620153,34710131926184,257,5101421302256,5812192432235,47,511,617233037255,81014,520263342296,71317232935,545327,5162127334850368,319243043586043102025364964705011,52131425569805713,5273748607590641532425466951007117384860861341309322374666103149180130303348751071332001453343679711925018042547795

Формулы и таблицы

Чтобы сделать расчет трубы на прогиб, определяем длину детали. Она высчитывается по данной формуле:

R – это радиус изгиба в мм;

α – величина угла;

І – прямой участок в 100/300, необходимый для захвата изделия (в работе с инструментом).

Осуществляя расчет на изгиб профильной трубы, учитываем размер сгибаемого элемента. Он определяется по следующей формуле:

Значение числа π = 3,14;

α – угол изгиба в градусах;

R – величина радиуса (значение в расчет берется в мм);

DH – диаметр по внешней стороне трубы.

Минимальные радиусы сгиба для медных и латунных изделий поданы в таблице. Данные соответствуют Гостам №494/90 и №617/90. Кроме того, здесь также поданы величины по внешнему диаметру, минимальная длина статично свободной части.

Сделать расчет круглой трубы на изгиб поможет следующая таблица. Она включает данные, относящиеся к стальным аналогам (показатели соответствуют ГоСТ № 3262/75).

Чтобы не ошибиться в расчетах, следует также учесть диаметр, толщину стенок труб.

Отзывы

29 комментариев на «Гибка трубы. Длина развертки в Excel!»

Марина 22 Сен 2021 12:13

Как хорошо, что такие люди как Вы есть. Спасибо за Ваше неравнодушие.

Александр спасибо вам огромное, что подробно расказываете и выкладываете расчет. Гибка труб — действительно нужное знание для инженеров и конструкторов. Пригодится даже в дом. хозяйстве. Успехов.

Большое спасибо за ценный материал.

А можно ли применить этот подход, если пруток — квадратного сечения? Например пересчитать площадь сечения в эквивалентный диаметр?

Александр, конечно, можно. Вы только что читали статью «Расчет длины развертки», где приведена формула для прямоугольного сечения. Квадрат — это тоже прямоугольник!

Доброе время суток. А как насчет материала 316 (нерж).

Так как формула расчета взята из классического сопромата, то применима для любых материалов, обладающих упругостью и пластичностью.

Перечитайте третий абзац статьи.

Большое Вам спасибо за безвозмездную помощь.

Гнем трубу буквой П. Исходные данные:

Внешний диаметр — 45мм

Внутренний диаметр — 42,6мм (стенка трубы 1,2мм)

Длина первого прямого участка — 375,5мм

Осевой радиус — 70мм

Длина второго прямого участка — 175мм

Осевой радиус — 70мм

Длина третьего прямого участка — 375,5мм

По Вашим расчетам получаем длину разверки — 1203,3мм

Если считать развертку по длине осевой линии: 375,5мм х 2шт 175мм 109,95 (длина дуги=пирн/180) х 2шт = 1145,9мм

1203,3-1145,9 = 57,4мм — расхождение

По моим расчетам получаем длину развертки — 1134,9мм!

Не знаю откуда Вы взяли 1203,3?

Если считать по осевой линии — 1145,9.

Заготовку следует взять на 11,0 мм короче, чем получается по осевой линии.

Добрый день! Как рассчитать длину трубы, имея уже согнутую заготовку. Исходные данные:

Диаметр трубы — 32мм, толщина стенки 1,2мм, согнута в одной плоскости буквой П. Если рулеткой измерять периметр по наруже, получаем 1147мм(сумма трех сторон с радиусами).

Добрый день! Владимир, вспомните геометрию.

Не зная радиусов и линейных размеров ответить на Ваш вопрос нельзя.

В формуле используются какие либо коэффициенты привязаные к материалу? Нужно рассчитать длину медной трубы.

Если Вы внимательно посмотрите на входящие в формулу параметры, то увидите, что они все чисто геометрические. Нет и намека на характеристики материала.

Дело в том, что классический сопромат рассматривает (в основном) материалы, обладающие при растяжении зоной упругой деформации, площадкой текучести, участком пластической деформации приводящим к точке разрушения. Так вот схожими по виду (не по величинам нагрузок и деформаций) диаграммами растяжения обладают все, так называемые, пластичные материалы. К ним относятся многие металлы, а вот закаленные стали, стекло, бетон — нет. Так их никто и не гнет!

Эта формула — теоретически выведенная для материалов с идеальной площадкой текучести. Но как и идеального газа (помните физику?), так и идеального металла в природе нет. Но с очень близкими диаграммами растяжения — полно.

Если точность в 3. 5% Вас не устраивает, то можно найти массу таблиц разных исследователей, которые определяют длину разверток для различных материалов опытным путем.

Резюме: эта формула для всех пластичных металлов. Её можно найти во многих учебниках по сопромату.

На практике многие вообще считают развертки труб по средней линии. Полученные погрешности «съедаются» низкой точностью оборудования и еще десятком факторов.

Спасибо Вам! За изложенный материал, где все так доходчиво расписано.

Расчет точен только при сгибе на 90 градусов. Если угол выше 90, длина кривого участка в 1,5-2 больше реальной длины.

Андрей, приведите свой пример.

В примере, приведенном в статье, 2-ой кривой участок с углом 135 градусов считается верно!

Может подскажите какие формулы использовать для расчета длинны развертки не круглой, а квадратной или прямоугольной трубы.

Если нужны формулы для очень точного расчета с учетом смещения нейтрального слоя относительно центра тяжести сечения, то — не подскажу.

Если радиусы изгиба в

5 и более раз больше размера сечения и не требуется точность «до миллиметра», то — считайте по осевой линии (линии центров тяжести сечений).

Спасибо, вы мне помогли сохранить время!))

Александр, добрый день.

Спасибо огромное за ваши труды!

А не подскажите в каком учебнике можно посмотреть вывод формулы для расчёта радиусов нейтральных слоёв у труб?

Заранее спасибо за ответ!

В каком-то из учебников по сопромату. По-быстрому вспомнить и найти в каком именно — не получилось.

Добрый день, мне необходимо согнуть круглую трубу (диаметр 25, стенка 1мм) в форму прямоугольника 50*40 см. Как произвести расчет?

Как посчитать? Так, как написано выше в статье.

Только для такой тонкостенной трубы необходимо задать достаточно большой радиус изгиба, иначе сечение при изгибе деформируется. В итоге такой небольшой прямоугольник Вам получить будет трудно. В углах будут слишком большие радиусы.

Решения — горячая штамповка, гибка с дорном, гибка с набивкой сечения песком, вварка в углы горячештампованных крутых отводов.

Последний вариант — самый простой и дешевый.

(Минимальные радиусы холодной гибки труб из различных металлов смотрите в справочниках.)

Задайте угрл 359 градусов, должно получить длина первого участка приблизительно в 2 раза больше радиуса, но не как в 5 раз больше радиуса

Смеющийся Архимед по ночам не снится? 🙂

Чисто практические решения повседневных (спонтанно появляющихся) задач. Но — проработанные, и не на глазок.

Вопрос смежный с темой этой странички: Расчёт роликов для гибки трубы с учётом свойств материала и диапазонов деформации (На грани смятия маленькие) (большие, практически без остаточной упругой деформации).

Материалы: от мельхиора и меди, до нержавейки и жаропрочной стали.

На данный момент подгонка осуществляется корректирующим точением заведомо большего огибаемого ролика (долго зачастую).

Борис, спасибо за высокую оценку материалов сайта.

Но в чем вопрос? Не очень понятно без схемы.

Собственно схема не нужна.

Диаметр обкатываемого ролика отличается от искомого на величину упругой деформации (чаще речь идёт о гибке на 180 градусов). Причём просто подгонка межосевого расстояния не всегда возможна, поскольку гнутые элементы «вложены» друг в друга и зазор между трубами лимитирован по всей длине, в том числе и в радиусной части.

Приходится ловить радиус гибки с точностью до десяток.

Применение «в лоб» коэффициента упругости из свойств материала не помогает. И коэффициент соотношения радиуса гибки к радиусу ролика плавает в зависимости от крутизны гиба.

Собственно пока писал — осознал, что вывести зависимость поможет только собственная статистика.

Источник