Как найти радиус инерции трубы

Как найти радиус инерции трубы или кольца?

Радиус инерции трубы (кольца) относительно центральной оси z равен радиусу инерции относительно центральной оси y и рассчитывается по формуле:

_iy =  i_z =  D √(1+(d/D)²)  /4 ,

где

i_y  — радиус инерции относительно центральной оси y в мм;

i_z  — радиус инерции относительно центральной оси z в мм;

D — наружный диаметр сечения в мм;

d — внутренний диаметр сечения в мм.

Момент сопротивления трубы или кольца (формула и расчет)

Момент инерции трубы или кольца (формула и расчет)

Нормативные документы, стандарты на трубы среди прочих характеристик выделяют «момент» и «радиус» инерции. Эти величины важны при решении задач по определению напряжений в изделиях с заданными геометрическими параметрами либо при выборе наилучшей сопротивляемости кручению или изгибу. Момент и радиус инерции круглых труб используются также для расчета прочности конструкции.

Суть теории прочности

Теории прочности применяются для проведения оценки стойкости конструкций при воздействии объемного либо плоского напряженных состояний. Эти задачи отличаются высокой сложностью, поскольку при двух-, трехосном напряженном состоянии соотношения между касательными и нормальными напряжениями очень разнообразны.

Математическое описание системы влияния – тензор напряжений – содержит 9 компонентов, 6 из которых являются независимыми. Упростить задачу можно рассмотрением не шести, а трех главных напряжений. При этом требуется нахождение такой их комбинации, которая была бы равноопасна простому сжатию либо растяжению т. е. линейному напряженному состоянию.

Суть теорий (критериев, гипотез) прочности основана на определении преимущественного влияния того либо иного фактора и подборе соответствующего эквивалентного напряжения, а потом – сопоставлении его с более простым одноосным растяжением.

Среди причин наступления опасного состояния выделяют:

• нормальные напряжения;
• линейные деформации;
• касательные напряжения;
• энергия деформации и др.

Появление больших остаточных деформаций для пластичных материалов и трещин – для хрупких лежит на границе области упругого деформирования. Это дает возможность при вычислениях использовать формулы, которые выведены при условиях применимости закона Гука.

Виды деформации конструкции

Часто трубы различной формы сечения (квадратной или круглой) являются основой различных конструкций. При этом они могут подвергаться одному из таких возможных воздействий:

• растяжению;
• сжатию;
• сдвигу;
• изгибу;
• кручению.

Вне зависимости от материала исполнения трубы по своей природе не являются абсолютно жесткими изделиями и под действием внешних сил могут деформироваться (т. е. в какой-то степени поменять свои размеры и форму). В определенный момент точки конструкции могут поменять положение в пространстве.

Обратите внимание! Интенсивность изменения размеров может быть описано при помощи линейных деформаций, а формы – сдвиговых деформаций.

После снятия нагрузки деформации могут либо полностью, либо частично исчезнуть. В первом случае они называются упругими, во втором – пластические или остаточные. Свойство трубы после разгрузки принимать первоначальную форму называют упругостью. Если известны деформации во всех точках и условия крепления изделий, то есть возможность определить перемещения абсолютно всех элементов конструкции.

Нормальная эксплуатация сооружений предполагает, что деформации отдельных его частей должны быть упругими, а перемещения, которые ими вызываются, не должны превосходить допустимые значения. Такие требования, выраженные математическими уравнениями, называются условиями жесткости.

Элементы теории кручения трубы

В основу теории кручения трубы круглого сечения положены следующие предположения:

• в поперечных сечениях изделия не возникают другие напряжения, кроме касательных;
• при повороте поперечных сечений радиус не искривляется, оставаясь плоским.

При закручивании правое сечение претерпит поворот относительно левого на угол dφ. При этом бесконечно малый элемент трубы mnpq сдвинется на величину nn´/mn.

Опустив промежуточные вычисления, можно получить формулу, по которой определяется крутящий момент:

Mk=GθIp,

где G – вес; θ – относительный угол закручивания, равен dφ/dz; Ip – момент инерции (полярный).

Положим, что сечение трубы характеризует наружный (r1) и внутренний (r2) радиус и величина α= r2/ r1. Тогда момент (полярный) инерции можно определить по формуле:

Ip=(π r1⁴/32)(1- α⁴).

Если расчеты проводятся для тонкостенной трубы (когда α≥0,9), то можно применять приближенную формулу:

Ip≈0,25π rср⁴t,

где rср – средний радиус.

Касательные напряжения, возникающие в поперечном сечении, распределяются вдоль радиуса трубы по линейному закону. Их максимальные значение соответствуют точкам, которые наиболее удалены от оси. Для кольцевого сечения, может быть также определен полярный момент сопротивления:

Wp≈0,2r1³(1-α⁴).

Понятие момента инерции круглой трубы

Момент инерции – это одна из характеристик распределения массы тела, равная сумме произведений квадратов расстояний точек тела от данной оси на их массы. Эта величина всегда положительна и не равна нулю. Осевой момент инерции играет важную роль при вращательном движении тела и напрямую зависит от распределения его массы относительно выбранной оси вращения.

Чем большей массой обладает труба и чем дальше она отстоит от некоторой воображаемой оси вращения, тем больший момент инерции ей принадлежит. Значение этой величины зависит от формы, массы, размеров трубы, а также положения оси вращения.

Параметр важен при выполнении расчетов на изгиб изделия, когда на него влияет внешняя нагрузка. Зависимость между величиной прогиба и моментом инерции носит обратно пропорциональный характер. Чем больше значение этого параметра, тем меньше будет величина прогиба и наоборот.

Не следует путать понятия момента инерции тела и плоской фигуры. Последний параметр равен сумме произведений квадратов расстояний от плоских точек до рассматриваемой оси на их площади.

Понятие радиуса инерции трубы

В общем случае радиус инерции тела относительно какой-либо оси х – это такое расстояние i, квадрат которого при умножении на массу тела равняется его моменту инерции относительно этой же оси. Т. е. справедливо выражение

I_x=m i².

К примеру, для цилиндра относительно его продольной оси радиус инерции равен R√2/2, для шара относительно любой оси – R√2/√5.

Обратите внимание! В сопротивлении труб продольному изгибу основную роль играет ее гибкость, а следовательно – наименьшее значение радиуса инерции сечения.  

Величина радиуса геометрически равна расстоянию от оси к точке, в которой необходимо сосредоточить всю массу тела, чтобы момент инерции в этой одной точке равнялся моменту инерции тела. Также выделяют понятие радиуса инерции сечения – его геометрическую характеристику, которая связывает момент инерции и площадь.

Формулы расчета для некоторых простых фигур

Различные формы поперечного сечения изделий имеют разный момент и радиус инерции. Соответствующие значения даны в таблице (x и y – горизонтальная и вертикальная оси соответственно).

Таблица 1

Форма сечения	Момент  инерции	Радиус инерции
Кольцевидная (r1 – наружный диаметр, r2 – внутренний диаметр, α= r1/ r2)	Jх=Jу=πr24(1-α4)/64 или Jх= Jу≈0,05 r24(1- α4)	iх=iу=r2√(r12+r22)/4
Тонкостенный квадрат (b – сторона квадрата, t – толщина стенки, t≤ b /15)	Jх= Jу=2b3t/3	iх= iу= t/√6=0,408t
Полый квадрат (b – сторона квадрата, b1 – сторона внутренней полости квадрата)	Jх=Jу=(b4-b14)/12	iх=iу=0,289√(b2+b12)
Полый прямоугольник, ось х параллельна меньшей стороне (a – большая сторона прямоугольника, b – меньшая сторона, a1 – большая сторона внутренней полости прямоугольника, b1 – меньшая сторона внутренней полости)	Jх=(ba3-b1a13)/12 Jу=(ab3-а1b13)/12	iх=√ ((аb3-а1b13)/(12(bа-а1b1)) iу=√ ((bа3-b1а13)/(12(bа-а1b1))
Тонкостенный прямоугольник, ось х параллельна меньшей стороне (t – толщина стенки фигуры, h – большая сторона, b – меньшая сторона)	Jх=th3(3b/h+1)/6 Jу= tb3(3h/b+1)/6	iх=0,289h√((3b/h+1)/(b/h+1)) iу=0,289b√((3h/b+1)/(h/b+1))

Особенности прогиба изделий

Изгиб – это такой вид нагружения, во время которого в поперечных сечениях трубы (стержня) появляются изгибающие моменты. Выделяют такие разновидности изгиба:

• чистый;
• поперечный.

Первый тип изгибов происходит, когда единственным силовым фактором является изгибающий момент, второй – когда вместе с изгибающим моментом появляется поперечная сила. Когда нагрузки при этом находятся в какой-либо плоскости симметрии, то при таких условиях труба испытывает прямой плоский изгиб. Во время сгибания волокна, которые расположены с выпуклой стороны, испытывают растяжение, а с вогнутой – сжатие. Имеет место также некоторый слой волокон, которые не изменяют первоначальной длины. Они находятся в нейтральном слое.

Обратите внимание! Наибольшему растягивающему либо сжимающему напряжению подвержены наиболее удаленные от нейтральной оси точки.

Если волокно располагается на расстоянии у от нейтрального слоя с радиусом кривизны μ, то относительное его удлинение равно у/μ. Используя закон Гука и опустив все промежуточные вычисления, получим выражение для напряжения:

σ=yM_x/I_x,

где M_x – изгибающий момент, I_x – момент инерции, связанный с i_x (радиусом инерции трубы (квадратной, круглой)) соотношением i_x=√(I_x/A), А – площадь.

Стандарт на проверку прочности трубопроводов

Нормативными документами определены методы расчета трубопроводов на вибрацию, сейсмические воздействия и прочность. Например, ГОСТ 32388 от 2013 года распространяет свое действие на технологические трубопроводы, которые работают под давлением, наружным давлением либо вакуумом и выполненные из легированных, углеродистых сталей, меди, титана, алюминия и сплавов из них.

Также стандарт касается труб из полимеров с температурой до ста градусов и давлением (рабочим) до 1 тыс. кПа, которые транспортируют газообразные и жидкие вещества.

Документом определены требования к нахождению толщины стенок труб под воздействием избыточного внутреннего и внешнего давления. Кроме того, устанавливаются методы расчета на устойчивость и прочность таких трубопроводов. ГОСТ предназначен для тех специалистов, которые осуществляют строительство, проектирование или реконструкцию технологических магистралей газовой, нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической и иных смежных отраслей промышленности.

Прочность и устойчивость труб являются важными показателями качества и долговечности изделий. Расчеты параметров, определяющих такие характеристики, отличаются громоздкостью и сложностью.

Вычисления внутреннего и внешнего угла изгиба трубы с учетом значений пружинения

Радиус изгиба трубной заготовки рассчитывается так:

∆λ – значение угла пружинения

Расчеты параметра ∆λ:

Ro (мм) – осевой радиус изгиба

n и m – компоненты исчисляются так:

S – толщина стенки детали, мм

Rн – внешний радиус изгиба заготовки, мм

Rо – средний осевой радиус изгиба трубы, мм

Rв – внутренний радиус изгиба трубы, мм

П – модуль упрочнения материала трубы, кг/мм²

Е – модуль упругости материала трубы, кг/мм²

σо – экстрополированный предел текучести материала трубы, кг/мм²

Внешний и внутренний радиусы изгиба заготовки исчисляется следующим образом:

dн – значение внешнего сечения заготовки (мм)

Источник

Гибка труб

При необходимости изготовить гнутые металлические конструкции понадобится такая услуга, как гибка труб по радиусу. Потребность в сгибании труб возникает при решении многих разнообразных инженерных задач: при прокладке трубопроводов любых видов, при создании различных систем гидравлического и пневматического режима, а также в машиностроении, в строительстве, в бытовых ремонтных работах.

Изгиб трубы иногда можно сделать вручную, однако если вам требуется точность изгиба радиуса и много гнутых деталей всевозможного назначения, обращайтесь в нашу организацию. Мы профессионально, в срок и недорого выполняем гибку труб на заказ в Москве по чертежам заказчика.

Кому необходима гибка круглых металлических труб?

Круглые трубы заданного радиуса используются при создании каркасов, рам, профильных компенсаторов, гребенок, различных других видов металлических и стальных гнутых деталей, которые, в свою очередь, находят применение в производстве оборудования, бытовой техники, инструментов и прочего.

Гибка круглой трубы понадобится:

• предприятиям, изготавливающим лестницы, балконные ограждения;
• строительным компаниям, устанавливающим заборы, ворота;
• организациям, делающим торговые и тентовые конструкции;
• мебельным производственным компаниям.

Если вам необходимо сделать гибку трубы качественно, с идеальной геометрией, обращайтесь в нашу организацию. Мы выполняем под заказ детали всевозможного назначения, в том числе принимаем заказы на большие объемы.

Услуги гибки профильных труб

Согласно проектной документации мы изготавливаем также профильные гнутые трубы по заданному радиусу. Гибка профильной трубы по радиусу, цена на которую доступна практически каждому потребителю, часто необходима в машиностроении, при производстве строительной и любой другой промышленной техники, а также при изготовлении механизированных инструментов.

Услуги гибки труб из нержавеющей стали

При декоративном оформлении интерьеров и экстерьеров зданий в больших объемах используются нержавеющие конструкции, соответственно, востребована такая услуга, как гибка нержавеющей трубы.

Гнутые нержавеющие изделия необходимы строительным компаниям и службам водоканала. Патрубки, сливы, змеевики и прочие сантехнические изделия содержат детали с элементами изгиба труб. Эти и другие изделия мы готовы изготовить по чертежам заказчика.

Профессиональное оборудование для гибки труб

Качественные услуги по гибке, гнутьё труб требуют наличия соответствующего оборудования. Наша организация располагает станками для холодной и горячей технологии гибки стальных труб различного диаметра.

Специальные механизированные устройства обеспечивают следующие преимущества:

• при сгибании труб исключаются заломы, сплющивания и трещины;
• трубогибы позволяют получать изделия с максимально точным соблюдением заданных параметров.

Техническое оснащение позволяет работать с круглыми и профильными видами труб, изготовленными из различного материала, в том числе предлагаем на заказ сделать гибку труб нержавеющей стали. Производственное оборудование с автоматизированной системой управления повышает уровень качества и позволяет нам выполнять заказы любой сложности, в срок и в больших объемах.

Изделия из нержавейки требуют особого внимания к сохранению наружного нержавеющего слоя. Мы готовы порадовать вас безупречной работой и приятной ценой на гибку трубы.

В чем состоит наше качество?

Промышленное оборудование позволяет нам осуществлять гибку труб и профилей качественно, без складок на металле, которые выглядят в виде гофры. Предприятие оснащено специальными вальцевыми станками, на которых осуществляются основные процессы гибки стальных, нержавеющих и других видов труб.

Полный набор технологического оборудования, в том числе дорогостоящие индустриальные трубогибы, позволяют нам осуществлять сложную гибку стальных труб в заданном радиусе, с точным соблюдением расстояния между закруглениями. Профессионализм мастеров дает право гарантировать качество готовых изделий, в том числе со сложной оригинальной конфигурацией.

Гибка стальных труб производится ручным или механическим способом. Выбор зависит непосредственно от диаметра материала, из которого произведена вещь и от величины действующего угла.

Гнутые изделия применяются в аппаратном строении, при производстве теплообменников, в машиностроении и химической отрасли. Их применение уменьшает количество сварочных и трубопроводных швов.

При выполнении действуют две разнонаправленные силы: сила растяжения с внутренней стороны, а также сила сжатия с внешней стороны участка. Это вызывает сложности в процессе внесения изменений. Если не учесть тонкости, можно сильно испортить техническое изделие.

Существуют некоторые методы для быстрого осуществления работы над профильной трубой:

• изгибание при помощи специального станка – данный способ приемлем только на специализированном оборудовании;
• заказ изгиба в , где опытные специалисты произведут сгиб под нужным углом в короткие сроки.

Заглушки необходимого размера изготавливаются, учитывая то, какой диаметр имеет инструмент. Для изделия, изготовленного из стали, заглушки наименьшего диаметра изготавливаются из резины или грубой древесины.

Механические устройства позволяет упростить процедуру, обеспечивая следующие преимущества круглого сечения:

• такой вид сечения позволяет металлу «течь» равномерно в процессе;
• проще производить контроль деформации;
• абсолютно точное соблюдение по требованиям к радиусу изгиба.

В любом случае, одна из наиболее важных задач процесса пластики в технологии – это равнозначность самого сечения с отсутствием гофр, которые могут появиться от того, что на них действуют тангенциальные силы. Также от влияния радиальных сил при изгибании может произойти искажение сечения. Качество данной услуги обеспечивается расчетом режимов.

Процедура не требует реализации нагрева профильного изделия, что уменьшает энергетические затраты. Цена услуги устанавливается со стоимостью всех произведённых операций.

Технология

Гибкие материалы: Гибкий кирпич — основные характеристики

Какую выбрать технологию – холодную или деформирование уже готовых, разогретых элементов? Это зависит только от типа и особенностей деталей. Для толстостенных изделий возможно осуществление услуги с использованием вторых деталей, так как эксплуатация холодной технологии обозначает, что металлический прокат сделан из материала, который довольно пластичен и может изменить форму из – за внешних сил.

Эта техническая задача требует преодоления возможных проблем:

• исключить утяжку на поверхности радиуса;
• предотвратить разрыв тонкостенных заготовок;
• снизить вероятность появления царапин.

Гибка труб, в отличие от сварки, выглядит достаточно аккуратно. Этот процесс увеличивает рентабельность производства нашей компании, а также сокращает кропотливость изготовления продукции.

Технология гибки труб

Существует 2 основные технологии гибки труб, это дорновая и бездорновая. Чтобы понять какую лучше технологию использовать, нужно знать будущий радиус гиба и толщину стенок.

Бездорновая гибка – применяется при радиуса гиба более 3D, где D – диаметр. Чтобы, при гибки труба не деформировалась, нужно произвести несколько операций, а именно набить трубу песком. Такая технология, не может похвастаться высоким качеством, и считается устаревшей.

Дорновая гибка – осуществляется на специальном станке. Труба располагается на дорне и под действием станка гнётся под заранее заданным углом.

Дорновая гибка осуществляется несколькими способами:
• Гибка поджимом – осуществляется с помощью линейки или каретки. Данный способ предотвращает деформацию стенок при гибке труб как с большим, так и с маленьким диаметром.
• Проталкивание – осуществляется при помощи вальцов (3 или 4). Наиболее популярна под названиями: «трехвальцовая» и «четырёхвальцовая».

Использование пружины

Первое, что необходимо сделать – подобрать пружину. Для гибки медной трубы большого диаметра, следует выбирать прочную металлическую пружину из толстой проволоки с частыми витками. Несколько особенностей изгиба с помощью пружины:

• металлическая пружина вставляется внутрь;
• лучше, чтобы длина пружины соответствовала длине трубы;
• если пружина короче, в нее необходимо вставить проволоку, чтобы в дальнейшем ее было легко извлечь;
• в качестве инструмента для нагрева можно использовать паяльную лампу или газовую горелку;
• нагревательный элемент подставляют на место изгиба, как только труба поменяет цвет, значит, ее можно гнуть.

Компенсатор в виде пружины не позволит изделию деформироваться. Если нужно согнуть тонкую трубку, пружину подбирают диаметром больше самого изделия. Труба вставляется внутрь пружины, далее порядок действий повторяется.

Исходные данные

Расчетная схема:

Длина пролета (L) — расстояние между опорами или длина консоли.

Расстояния (A и B) — расстояния от опор до мест приложения нагрузок. Для 3 схемы А равна длине консоли балки.

Нормативная и расчетная нагрузки — нагрузки, на которые рассчитывается прямоугльная труба. Определить их можно, используя следующие статьи сайта:

• калькулятор по сбору нагрузок на балку перекрытия;
• пример сбора нагрузок на балку перекрытия;
• пример сбора нагрузок на стропила.

Fmax — максимально допустимый прогиб, подбираемой по таблице E.1 СНиПа «Нагрузки и воздействия», в зависимости от вида конструкции. Некоторые значения этого показателя приведены в таблице 1.

Количество труб — чаще всего здесь выбирается «одна», но если есть потребность в ее усилении путем укладки трубы того же профиля рядом, то необходимо указать «две».

Расчетное сопротивление Ry— данный параметр зависит от марки стали. Основные значения этого показателя приведены в таблице 2.

Размер трубы — здесь необходимо определиться с ГОСТом (8645-68 или 30245-2003) и размером трубы. При желании можно выбрать профиль по обоим этим стандартам одновременно, а в результатах сравнить значения.

Исходные данные:

Положим, что в рассматриваемом примере деталь состоит из трех прямых и двух изогнутых участков (как на схеме вверху).

1. Записываем наружный диаметр трубы D в миллиметрах

в ячейку D4: 57,0

2. Значение внутреннего диаметра трубы d в миллиметрах заносим

в ячейку D5: 50,0

Внимание!!! Если рассчитывается длина развертки прутка сплошного круглого сечения, то d=0!

3. Длину первого прямого участка L1 в миллиметрах вводим

в ячейку D6: 200,0

4. Осевой радиус сгиба первого кривого участка R1 в миллиметрах записываем

в ячейку D7: 300,0

5. Угол сгиба первого кривого участка α1 в градусах пишем

в ячейку D8: 90,0

6. Длину второго прямого участка детали L2 в миллиметрах вводим

в ячейку D9: 100,0

7. Осевой радиус сгиба второго изогнутого участка R2 в миллиметрах записываем

в ячейку D10: 200,0

8. Угол сгиба второго изогнутого участка α2 в градусах пишем

в ячейку D11: 135,0

9. Длину третьего прямого участка детали L3 в миллиметрах вводим

в ячейку D12: 300,0

10-15. Ввод исходных данных в Excel для нашего примера завершен. Ячейки D13…D18 оставляем пустыми.

Программа позволяет рассчитывать развертки деталей, содержащих до пяти прямых участков и до четырех изогнутых. Гибка трубы с большим количеством участков требует для расчета развертки незначительной модернизации программы.

Как рассчитать минимально допустимый радиус

Минимальный радиус гиба трубы, при котором появляется критическая степень деформации, определяет соотношение:

Rmin=20∙S

В нем:

• Rmin означает минимально возможный радиус гиба изделия;
• S обозначает толщину, которой обладает трубопровод (в мм).

Следовательно, радиус по срединной трубной оси равен: R=Rmin 0,5∙Dn. Тут Dn означает условный диаметр круглого стержня.

Обязательное условие, чтобы грамотно вычислить минимальный радиус изгиба — это необходимость принять во внимание соотношение:

Кт=S:D

Тут:

• Кт означает коэффициент тонкостенности изделий;
• D указывает на наружный диаметр труб.

Следовательно, универсальная формула для вычисления минимально допустимого радиуса гибки:

R=20∙Кт∙D 0,5∙Dn.

Когда заданный радиус получается больше, нежели значение, получаемое по приведенной выше формуле, то используется метод холодной гибки труб. Если он меньше рассчитанной величины, материал следует предварительно нагреть. Иначе его стенки при гибке деформируются.

Следует учесть тот случай, когда параметр тонкостенности составляет 0,03<�Кт< 0,2

1. Тогда минимально допустимый радиус гибки полого стержня, без использования специального инструмента, должен составлять: R ≥9,25∙((0,2-Кт)∙0,5).
2. Когда минимальный радиус гиба меньше рассчитанного значения, тогда использование оправки обязательно.

Поправка радиуса гибки труб после снятия нагрузки, с учетом пружинения (инерция распрямления), рассчитывается по формуле:

Ri=0,5∙Ki∙Do.

Тут:

• Do означает сечение оправки;
• Ki является коэффициентом упругого деформирования для конкретного материала (по справочнику).

Так:

1. Для примерного вычисления упругой деформации для стальной, медной трубы с проходом до 4 см принимается величина коэффициента 1,02.
2. Для аналогов с внутренним диаметром больше 4 см эта цифра будет равной 1,014.

Чтобы точно знать угол, на который следует гнуть материал, учитывая радиус инерции трубы, применяется формула:

∆=∆c∙(1 1:Ki)

Тут:

• ∆c является углом поворота срединной оси;
• Ki — это коэффициент пружинения по справочнику.

Когда искомый радиус больше сечения полого стержня в 2-3 раза, берется коэффициент пружинения 40-60.

Смотреть видео

Какими свойствами должна обладать труба при гибке

Способность к сгибанию определяется физическими свойствами данного материала. Благодаря своей пластичности заготовка может легко деформироваться, а также сломаться в месте сгиба, поэтому при самостоятельной гибке стоит придерживаться установленных температур и делать все постепенно.

Главное условие для сгибания – нагрев. Некоторые трубкы из меди, имеющие тонкие стенки, зачастую можно согнуть без применения газовой горелки или паяльной станции. Большое количество продукции из меди обладает толстыми стенками, поэтому без нагрева здесь не обойтись. Несколько условий для сгибания изделий:

• температура – нельзя нагревать медь выше 1083 градуса: при таких показателях материал начинает плавиться, это деформирует изделие;
• наличие компенсирующего элемента – в качестве компенсатора можно использовать песок, пружину, другие вещества и предметы;
• постепенное выполнение процедуры.

При отсутствии компенсатора шансы на деформацию резко возрастают. Песок или пружина внутри изделия малого диаметра не позволит ему принять неправильную форму или допустить появления гофрирования.

Метод спирали

Самостоятельная гибка спирали вызывает трудности. Здесь уже нельзя ограничиться применением песка или металлической пружины: на помощь приходит еще одна методика. Для того чтоб согнуть спираль потребуется:

• резиновая киянка;
• две опоры;
• сыпучее вещество, например песок: также можно использовать лед в холодное время года;
• нагревательный инструмент.

Полость засыпают песком или наполняют льдом. Можно также предварительно налить воду внутрь и заморозить ее. Затем концы помещают на опоры и нагревают места изгиба. Пока медь становится пластичной, ей придают нужную форму с помощью киянки.

Методы сгибания труб по радиусу

Существует несколько методов гибки труб по радиусу.

С помощью ручных трубогибов. При единичном изготовлении гнутых труб используется ручной инструментарий. При этом материал может нагреваться либо обрабатываться в холодном виде. Приспособления представляют собой оправку, оснащаемую перемещающимся роликом, который гнет материал. Их принцип функционирования основан на сжатии стержня. Перед работой учитывается радиус инерции круглой или квадратной трубы.

Работать прямо на стройплощадке можно при помощи мобильных устройств разной конструкции.

Арбалетные трубогибы обладают более сложной конструкцией. В них труба укладывается на две опоры, которые поворачиваются вокруг своей оси. Гибочный модуль, сопряженный с передвигающимся штоком, давит на участок стержня, находящийся меж опорами.

В арбалетных приспособлениях возможна гибка полых стержней сечением до 10 см на углы до 90 градусов.

Штоки, которые давят на заготовку, могут быть:

• винтовыми механическими;
• гидравлическими, оснащенными ручным приводом;
• гидравлическими, оборудованными электродвигателем.

Наиболее производительны электрические приспособления. В них гибка заготовок осуществляется на съемных модулях, имеющих разный радиус. Изделие сгибается под нужным углом с помощью поворачивающейся оправки. Если строительная площадь не имеет электроснабжения, устройство может работать от аккумулятора.

С помощью такого инструмента может производиться гибка заготовок под углом до 180 градусов.

Необходимость гибки труб при проведении ремонтных работ: преимущества

Гнутые трубы распространены при осуществлении монтажных и ремонтных работ водопровода, систем отопления. Мастера зачастую сами выбирают метод сгибания, предпочитая его стандартной сварке. Необходимость согнуть металл возникает тогда, когда нужно обойти небольшой участок на стене или полу с препятствиями.

Перед тем, как согнуть самостоятельно медную трубку, лучше узнать о преимуществах их применения:

• снижение трудоемкости;
• повышение гидроаэродинамических характеристик трубных проходов;
• уменьшение количества дополнительного материала;
• лучшая герметизация;
• привлекательный внешний вид.

Трубопровод с гнутой медью лишен риска поломки и протечки, как это бывает, если вместо сгибания использовались соединительные элементы. Место изгиба не подвергается трению, нагрузкам и другим факторам воздействия, поэтому шансы на повреждение целостности сведены к минимуму.

Особенности применения меди

Когда речь заходит об организации отопительной или водопроводной системы, то лучше медной трубки вряд ли можно что-то придумать. Этот материал отлично контактирует с жидкостью разной температуры, поэтому одинаково хорошо может использоваться как на водопроводе, так на отоплении. К особенностям медных изделий относят:

• универсальность: кроме перечисленных сфер применения выделяют обустройство теплых полов, а также вентиляционные системы;
• продукцию из меди применяют везде, где используется жидкость;
• устойчивость к гниению, коррозии: вода не подвергается размножению грибка и не цветет;
• пластичность: при условии соблюдения определенных температур, медная труба отлично поддается сгибанию;
• широкий диапазон температур: внутри водопровода можно применять жидкость температурой от -100 до 250 градусов.

Если установить медные изделия на водопровод, то вода из него не будет иметь металлический привкус. Это еще одна особенность материала, которая дополняется приятными декоративными качествами: трубопровод из меди можно оформить в ретро-стиле.

Пластиковые трубы

Основным элементом для изменения конфигурации пластиковых труб является строительный или бытовой фен, для облегчения работ можно использовать песок. Изделия сложной формы гнут следующим образом:

• На деревянную плиту с помощью шуруповерта вкручивают саморезы по нужной конфигурации заготовки.
• Вставляют трубный конец между двумя шурупами и производят нагрев стенки трубы феном, обеспечивая направление изделия с поворотами и гибкой по заданному маршруту.
• По окончании работ выкручивают саморезы и извлекают заготовку.

Рис. 13 Способы гибки труб из металлопластика наружным и внутренним кондуктором

Можно воспользоваться еще одной простой технологией:

• Насыпают в пластиковую трубу песок и плотно закрывают ее концы.
• Помещают изделие на некоторое время в кипящую воду и затем извлекают на поверхность.
• Придают заготовке нужную форму, фиксируя ее в нужном положении и дожидаясь охлаждения.

Рис. 14 Как сгибают пластиковые элементы

Существующие промышленные и бытовые методы получения необходимого радиуса изгиба позволяет проводить данные операции с любыми материалами различных диаметров. Для проведения работ применяют специальные приспособления ручного или электромеханического принципа действия, в которых часто используются гидравлические узлы.

Источник

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.

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.

Применение песка

Для сгибания вручную можно использовать речной песок, он будет хорошим компенсатором. Работать лучше в просторном помещении или на улице, так как потребуется много места. Из материалов пригодится металлическая пробка – она послужит заглушкой одного конца изделия. Кусок древесины с нужным диаметром будет выступать в роли окружности для гибки. Процедура выглядит так:

1. Труба с одной стороны закрывается заглушкой.
2. Внутрь изделия засыпают песок.
3. Медь нагревают с помощью лампы или горелки.
4. Изделие становится пластичным, поэтому чтобы его не деформировать используют округлую древесину и делают загиб на ней.

С помощью такого не сложного, но эффективного метода, можно без трубогиба самостоятельно согнуть медную трубку.

Электромеханические трубогибы

Электромеханические агрегаты в основном используются в промышленности и обеспечивают выполнение следующих технологических процессов.

Бездорновая гибка. Станки применяются при работе с заготовками, для радиусов гиба 3 – 4 D., способны изгибать толстостенные трубы для мебельной и строительной отрасли, магистральных трубопроводов. Станки имеют самую простую конструкцию и управление по сравнению с другими видами, отличаются малыми габаритными размерами и весом.

Бустерная обработка. Агрегаты, работающие по специальной технологии продвижения каретки с деталью дополнительным узлом, разработаны для получения сложных гибов без утоньшения стенок. Применяются для изготовления змеевиков различной формы в тепловой энергетике, котельной и водонагревательной индустрии.

Дорновая гибка. Агрегаты данного типа позволяют производить высококачественное изгибание тонкостенных элементов с наружным диаметром до 120 мм. Промышленные станки могут иметь автоматическое или полуавтоматическое исполнение с числовым программным управлением.

Трехвалковая гибка. Конструкция широко используется для изгибания любых металлов и сплавов, отличается универсальностью: отлично справляется с профилем круглого или прямоугольного сечения, уголками и плоскими пластинами. Многофункциональность агрегата достигается за счет смены валков с различным видом рабочих поверхностей и размеров.

При помощи данного агрегата удобно гнуть элементы большой длины с одинаковым большим радиусом закругления на всем протяжении.

Рис. 9 Промышленные трубогибы

Таблица. Изгиб. Осевые моменты инерции сечений (статические моменты сечений), осевые моменты сопротивления и радиусы инерции плоских фигур.   Версия для печати.

(Моменты инерции сечений = статические моменты сечений J даны для главных центральных осей. Радиус инерции i=(J/F)^1/2, где F — площадь сечения).

Легенда: π — математическая константа (3,14) d, D — диаметр r — радиус с — отношение 2х диаметров друг к другу s — толщина	Легенда: h — высота α — диаметр b — ширина, длина О — центр
Форма поперечного сечения	Осевой момент инерции, J, см4	Момент сопротивления W, см3	Радиус инерции i, см
Круг
Кольцо c=d1/d
Тонкостенное кольцо s≤(D/10)
Полукруг Vo=2d/3π=0,2122d=0,4244r
Круговой сегмент
Круговой сектор		—
Круговое полукольцо
Сектор кругового кольца		—
Профиль с симметричными закруглениями			—
Эллипс
Квадрат
Полый квадрат
Полый тонкостенный квадрат s<(B/15)
Квадрат, поставленный на ребро		Срез верхнего и нижнего углов увеличивает Wx; при срезе углов на С=1/18 диагонали с каждой стороны момент сопротивления увеличивается до Wx=0,124b3
Полый квадрат, поставленный на ребро
Прямоугольник
Прямоугольник повернутый
Полый прямоугольник
Полый тонкостенный прямоугольник
Сечение из двух равных прямоугольников
Треугольник		При вычислении напряжения в вершине треугольника при вычислении напряжения в точке основания
Поставленный на ребро треугольник
Трапеция		При вычислении напряжений в точках верхнего основания в точках нижнего основания
Трапеция
Тавр		Для нижних волокон Для верхних волокон
Корытное сечение
Крестообразное сечение
Правильный шестиугольник
Правильный восьмиугольник