Как построить развертку трубы?
Ardenergy.ru

Канализация и водоснабжение

Как построить развертку трубы?

Как и для чего рассчитывают развертку трубы — расчет

Рассчитать площадь поверхности или сечения трубопровода помогает формула длины развертки заготовки трубы. Расчет основывается на величине будущей трассы и диаметре планируемой конструкции. В каких случаях требуются такие вычисления и как они делаются, расскажет данная статья.

Когда нужны расчеты

Какую площадь должна иметь поверхность трубопровода, важно знать в следующих случаях.

  • При расчете теплоотдачи «теплого» пола или регистра. Здесь высчитывается суммарная площадь, которая отдает помещению тепло, исходящее из теплоносителя.
  • Когда определяются потери тепла по пути от источника тепловой энергии к обогревательным элементам – радиаторам, конвекторам и т.д. Чтобы определить количество и размеры таких приборов, нужно знать величину калорий, которой мы должны располагать, а она выводится с учетом развертки трубы.
  • Для определения необходимого количества теплоизоляционного материала, антикоррозийного покрытия и краски. При строительстве магистралей протяженностью в километры, точный расчет экономит предприятию немалые средства.
  • При определении рационально оправданного сечения профиля, которое могло бы обеспечить максимальную проводимость водопроводной или отопительной сети.

Определение параметров трубы

При решении вопроса, как рассчитать развертку трубы, принимают во внимание такие параметры проектируемой магистрали.

Площадь сечения

Сечение круглого профиля – это круг, диаметр которого определяется, как разница величины наружного диаметра изделия за вычетом толщины стенок.

В геометрии площадь круга рассчитывается так:

S = π R^2 или S= π (D/2-N)^2, где S – площадь внутреннего сечения; π – число «пи»; R – радиус сечения; D — наружный диаметр; N — толщина стенок трубы.

Обратите внимание! Если в напорных системах жидкость заполняет весь объем трубопровода, то в самотечной канализации постоянно смачивается только часть стенок. В таких коллекторах применяется понятие площади живого сечения трубы.

Внешняя поверхность

Поверхность цилиндра, которым и является круглый профиль, представляет собой прямоугольник. Одна сторона фигуры – длина отрезка трубопровода, а вторая – величина окружности цилиндра.

Расчет развертки трубы осуществляется по формуле:

S = π D L, где S – площадь трубы , L – длина изделия.

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!

Расчет развертки трубы при гибке. Длина развертки. Формула расчета развертки трубы.

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:

L общее = 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),

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

Точно так же производится расчет разверток металла кругового профиля.

Гибка трубы. Длина развертки в Excel!

При проектировании и изготовлении гнутых деталей из труб и прутков всегда возникает задача определения длины развертки – длины прямолинейной заготовки до начала технологического процесса гибки.

. расчета длины разверток деталей, согнутых из листового металла прямоугольного сечения, представляю расчет в Excel длины развертки деталей из прутков и труб круглого сечения.

Программа расчета написана по формуле классического сопромата! Практические результаты будут немного отличаться от рассчитанных значений из-за целого ряда факторов, о которых уже упоминалось в статье о гибке листовых заготовок (ссылка на эту статью в предыдущем абзаце). Однако точность при гибке трубы для изготовления опытного образца представленная ниже программа обеспечит.

Ниже этого текста на рисунке представлена расчетная схема.

Радиусы нейтральных слоев каждого из изогнутых участков рассчитываются по формуле:

Читать еще:  Как определить резьбу по диаметру трубы?

rni =((4* Ri 2 D 2 ) 0,5 +(4* Ri 2 d 2 ) 0,5 )/4

Нейтральный слой – это поверхность, ближе которой к центру радиуса изгиба материал трубы при гибке сжимается, а дальше которой от центра радиуса изгиба – растягивается.

Длина кривых участков при гибке трубы определяется по формуле:

Здесь угол αi должен быть в градусах.

Общая длина развертки вычисляется суммированием длин прямых и изогнутых участков:

L = ∑( Li + li )

Программа расчета в Excel длины развертки при гибке труб.

Для выполнения расчетов используем программу MS Excel. Можно воспользоваться табличным процессором Calc из свободно распространяемых пакетов Apache OpenOffice или LibreOffice.

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.

Результаты расчетов:

16. Длину первого изогнутого участка L1 в миллиметрах вычисляем

в ячейке D20: =ЕСЛИ(D7=0;0;ПИ()*D8/180*((4*D7^2-$D$4^2)^0,5+(4*D7^2-$D$5^2)^0,5)/4) =469,4

17. Длину второго изогнутого участка L2 в миллиметрах вычисляем

в ячейке D21: =ЕСЛИ(D10=0;0;ПИ()*D11/180*((4*D10^2-$D$4^2)^0,5+(4*D10^2-$D$5^2)^0,5)/4) =467,0

18-19. Так как в рассматриваемом примере нет третьего и четвертого кривых участков, то

в ячейке D22: =ЕСЛИ(D13=0;0;ПИ()*D14/180*((4*D13^2-$D$4^2)^0,5+(4*D13^2-$D$5^2)^0,5)/4) =0,0

в ячейке D23: =ЕСЛИ(D16=0;0;ПИ()*D17/180*((4*D16^2-$D$4^2)^0,5+(4*D16^2-$D$5^2)^0,5)/4) =0,0

20. Общая длина развертки детали L в миллиметрах суммируется

в ячейке D24: =D6+D9+D12+D15+D18+D20+D21+D22+D23 =1536,3

Длина развертки изогнутой трубы рассчитана с помощью программы MS Excel.

Заключение.

Гибка трубы и/или прутка – не простая технологическая задача, таящая целый ряд «подводных камней». Надеюсь, предложенный расчет в Excel упростит вам, уважаемые читатели, ее решение. Возможность задания на каждом шаге различных длин прямых участков, углов и радиусов гибки, несомненно, расширит область применения представленной программы.

Уважаемые читатели! Вопросы, отзывы, и замечания оставляйте, пожалуйста, в комментариях внизу страницы.

УВАЖАЮЩИМ труд автора скачать файл можно ПОСЛЕ ПОДПИСКИ НА АНОНСЫ СТАТЕЙ (подписные формы — чуть ниже и наверху страницы).

ОСТАЛЬНЫМ — можно скачать просто так.

Ссылка на скачивание файла: raschet-dliny-razvertki-truby (xls 103KB).

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

24 комментария на «Гибка трубы. Длина развертки в Excel!»

    Марина 22 Сен 2014 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!

Читать еще:  Как соединить металлическую и металлопластиковую трубу?

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.)

Как построить развертку трубы?

Для ремонта трубопроводов часто необходима замена отвода. Для его изготовления в условиях мастерской необходимо знать его характеристики:

  • D – диаметр отвода (равен наружному диаметру соединяемых труб).
  • R – радиус отвода (определяется специалистом-проектантом, исходя из местных условий).
  • Y – угол отвода (определяется специалистом-проектантом, исходя из местных условий).
  • N – количество элементов отвода (крайние включительно). Определяет плавность изменения направления.

Если эти данные Вам предоставят, делаем отвод по чертежам. Если каких-либо данных нет – делаем копию отвода.

Как сделать сварной отвод по чертежам?

Cварные отводы , состоящие из звеньев и стаканов изготавливаются из труб или из листового материала, которые предварительно размечаются, с тем чтобы определить линии сопряжений, по которым элементы обрезаются, затем стыкуются и свариваются.

Изготовление шаблона и разметка по нему производятся следующим образом: на листе бумаги, картона, паронита или толи вычерчивают развертку всего элемента фасонной части или его конца с линией сопряжения. Затем развертка обрезается ножницами, образуя шаблон, который накладывается на размечаемую трубу и обводится мелом; по мелу вырезается нужный элемент или его часть.

Предлагаемая нами таблица Excel позволяет получить размеры для построения шаблона (развёртки) для изготовления элементов отвода с любыми . характеристиками.

Введите в жёлтые ячейки таблицы характеристики отвода, количество точек построения (от 10 до 40 шт.) и вы мгновенно получите ординаты и абсциссы точек построения.

Перенесите эти точки на паронит или картон и плавно соедините их между собой. Вы получили лекало для разметки крайнего полузвена отвода.

Зеркально отображаем развёртку крайнего полузвена относительно горизонтальной оси и получаем всем известную “рыбку”. С её помощью размечают средние элементы отвода.

Правильно изготовленное лекало, свёрнутое кольцом и уложенное на плоскость не имеет зазоров.

При разметке звеньев необходимо иметь в виду следующее:

1. Число звеньев n , ширина шейки b , радиус отвода R должны соответствовать техническим условиям и месту, куда устанавливается фасонная часть. Так, например, “Технические условия на производство и приемку работ по устройству газовых сетей городов, населенных пунктов и промышленных предприятий” СН 117-60, пункт 159, предусматривают, что радиусы сварных отводов должны быть не менее одного диаметра. В “Технических условиях на производство и приемку работ по устройству тепловых сетей” СН 108-60, пункт 125в, указывается, что радиусы сварных отводов должны быть не менее 1,5 диаметров. Теми же ТУ СН 108-60, пункт 126, предусмотрено, что ширина шейки b должна быть не менее 50 мм.

2. При пользовании предложенными методами разметки не должно получаться отходов или неиспользованных труб. При вырезке звеньев из листового материала в целях рационального его использования разметку звеньев следует производить так, чтобы они располагались на листе, как указано на рис. 2. В этом случае после вырезки и сварки звеньев сварные швы будут располагаться как на шейке, так и на затылке звена или стакана. В тех случаях, когда отводы изготовляются из толстого листового материала (толщиной более 2 мм), рекомендуется материал предварительно свальцевать и превратить в трубу, а затем произвести разметку, вырезку и сварку нужных элементов.

Совет 1. Никогда не верьте ГОСТовскому диаметру трубы. Перед тем, как изготавливать шаблон, определите длину шаблона. Плотно оберните выбранный материал вокруг трубы, сделайте засечку, разверните будущий шаблон и замерьте длину окружности. Меняя при вводе в таблицу значение диаметра трубы добейтесь совпадения измеренной длины с расчётной длиной шаблона. На трубе, предназначенной для изготовления отвода мелом нанести диаметрально противоположные образующие. Разметку, сварку производить с точной к ним привязкой.

Читать еще:  Водяной клапан для самотечной системы

Совет 2. Очень важно. Резка труб должна производиться так, чтобы пламя резака (струя кислорода) двигалось в плоскости предполагаемого сечения. Представьте, что вы режете колбасу ножом. Такова должна быть плоскость реза. А на практике резак всегда держат перпендикулярно трубе и на шейках вырезанных звеньев получаются огрехи: на малой шейке – подрез металла, а на большой – “шишка”. При стыковке секторов с этими “шишками” в середине появляется пустота, зависящая от толщины стенки трубы. Если сварщик примет решение оставить “шишки” и заварить пустоты, то накладывая “шишку” на “шишку” Вы неизбежно измените длину большой шейки и, как следствие, угол отвода. Изделие будет испорчено. “Сдуйте” шишки или сточите, сделайте доводку, сверяясь по шаблону и после этого разделывайте кромки под сварку. Поставьте элемент на плоскость – зазоры должны быть минимальными.

Стыковку звеньев производить согласно рис. 3, так, чтобы звенья, обозначенные цифрами, стыковались в одну группу, а буквами – в другую группу; затем одним разворотом и сваркой соединяются обе группы. Этим достигается лучшее сопряжение звеньев, особенно в тех случаях, когда трубы имеют в поперечном сечения некоторые, хотя и допустимые отклонения от правильной окружности.

Программа умеет сама строить шаблон изделия с заданными Вами характеристиками. Распечатайте его и пользуйтесь.

Посмотрите демонстрационный ролик

(Рисунки, описания, формулы были взяты из книги И.Х. Бродянского “Разметка сварных фасонных частей трубопроводов”, 1963 г.)

Приспособление для разметки труб. Расчет и изготовление шаблона

В крупных заготовительных мастерских разметку и резку труб производят на разметочно-отрезном агрегате, который позволяет получать детали трубопроводов с допуском ± 1 мм.

В небольших заготовительных мастерских и на монтажной площадке разметку труб производят на разметочных стеллажах, применяя обычный разметочный и измерительный инструмент: линейки, рулетки, чертилки, шаблоны и др.

Разметка трубы заключается в определении ее заготовительной длины и нанесении необходимых осей. Разметив трубу для резки, на ней намечают начала всех изгибов, отверстия для врезки отборов и тройников.

Для изготовления гнутого отвода и определения длины заготовки должны быть известны радиус (R) и угол (а) загиба трубы, длина свободных концов или длина прямого участка между отводами. Длину заготовки (рис. 1) определяют по формуле

Где LОбщ – длина заготовки, м;

L= π/180*αR – длина изогнутом части, м;

L1 = L – S – длина прямого участка, м;

L2 = L1-S‑длина второго прямого участка, м; [S – скид, мм (табл. 5)].

Рисунок 1. Разметка трубы для изгиба

  • а – разметка отвода;
  • б – участок трубопровода.

При пересечении двух труб тройник реза намечают по приспособлению, которое изготавливают на листе плотной бумаги. Вначале вычерчивают в двух проекциях и в натуральную величину пересечение двух труб, как показано на рис. 2. На врезаемой части трубы строят полуокружность, которую обычно делят на шесть частей (точки 1, 2, 3, 4, 5, 6). Через эти точки проводят прямые параллельные оси трубы. На второй проекции делают аналогичные построения, прямые проводят до пересечения с контуром трубы, в которую нужно сделать врезку (точки 0, 1, 2, 3). Проводя из этих точек параллельные прямые, как показано на рисунке, получим точки 0l, 1l, 2l, 3l, 4l, 5l, 6l.

Рис. 5. Разметка пересечения двух труб

  • а – построена для изготовления шаблона;
  • б – шаблон.

Таблица 5. Скиды и длины изогнутых частей трубы для любого радиуса

Примечания; 1. Для определения величины скида или длины изогнутой части необходимо их значения, указанные в таблице, умножить на радиус гнутья (в мм)гнутья и углов гиба

0,6981 1,0472 1,2915 0,364 0,5774 0,7673 40 60 75 0,1745 0,3491 0,5236 0,0875 0,1763 0,2679 10 20 30 0,0087 0,0349 0,0698 0,0045 0,0175 0,0349 30′ 2 4 Рисунок 3. Универсальный циркуль

  • 1 – упор;
  • 2 – угломер;
  • 3 – гайка;
  • 4 – осевая стойка;
  • 5 – мерная линейка;
  • 6 – ползун;
  • 7 – штанга – чертилка;
  • 8 — натяжное устройство.

Для разметки отверстий в трубах под врезку можно пользоваться универсальным циркулем (рис. 3.). Циркуль закрепляют на трубе и поворотом на 360° штанги-чертилки, установленной на определенном делении мерной линейки, очерчивают контур вырезаемого отверстия. Вырезку отверстий в трубах и резку врезаемых патрубков в небольших мастерских и на монтажной площадке проводят газопламенным методом.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector