弯管力矩计算公式重点讲义资料
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第二节管材弯曲一、材弯曲变形及最小弯曲半径二、管材截面形状畸变及其防止三、弯曲力矩的计算管材弯曲工艺是随着汽车、摩托车、自行车、石油化工等行业的兴起而发展起来的,管材弯曲常用的方法按弯曲方式可分为绕弯、推弯、压弯和滚弯;按弯曲加热与否可分为冷弯和热弯;按弯曲时有无填料(或芯棒)又可分为有芯弯管和无芯弯管。
图6—19、图6—20、图6—21和图6—22分别为绕弯、推弯、压弯及滚弯装置的模具示意欧阳与创编 2021.03.08图。
图6—19在弯管机上有芯弯管1—压块 2—芯棒 3—夹持块 4—弯曲模胎5—防皱块 6—管坯欧阳与创编 2021.03.08欧阳与创编2021.03.08图6—20 型模式冷推弯管装置 图6—21 V 形管件压弯模1—压柱 2—导向套 3—管坯 4—弯曲型模 1—凸模 2—管坯 3—摆动凹模欧阳与创编2021.03.08图6—22 三辊弯管原理1—轴 2、4、6—辊轮 3—主动轴 5—钢管一、材弯曲变形及最小弯曲半径管材弯曲时,变形区的外侧材料受切向拉伸而伸长,内侧材料受到切向压缩而缩短,由于切欧阳与创编 2021.03.08向应力θσ及应变θε沿着管材断面的分布是连续的,可设想为与板材弯曲相似,外侧的拉伸区过渡到内侧的压缩区,在其交界处存在着中性层,为简化分析和计算,通常认为中性层与管材断面的中心层重合,它在断面中的位置可用曲率半径ρ表示(图6—23)。
管材的弯曲变形程度,取决于相对弯曲半径D R 和相对厚度D t (R 为管材断面中心层曲率半径,D 为管材外径,t 为管材壁厚)的数值大小,D R 和D t 值越小,表示弯曲变形程度越大(即D R 和D t 过小),弯曲中性层的外侧管壁会产生过度变薄,甚至导致破裂;最内侧管壁将增厚,甚至失稳起皱。
同时,随着变形程度的增加,断面畸变(扁化)也愈加严重。
因此,为保证管材的成形质量,必须控制变形程度在许可的范围内。
管材弯曲的允许变形程度,称为弯曲成形极限。
第二节管材弯曲一、材弯曲变形及最小弯曲半径二、管材截面形状畸变及其防止三、弯曲力矩的计算管材弯曲工艺是随着汽车、摩托车、自行车、石油化工等行业的兴起而发展起来的,管材弯曲常用的方法按弯曲方式可分为绕弯、推弯、压弯和滚弯;按弯曲加热与否可分为冷弯和热弯;按弯曲时有无填料(或芯棒)又可分为有芯弯管和无芯弯管。
图6—19、图6—20、图6—21和图6—22分别为绕弯、推弯、压弯及滚弯装置的模具示意图。
图6—19在弯管机上有芯弯管1—压块2—芯棒3—夹持块4—弯曲模胎5—防皱块6—管坯图6—20型模式冷推弯管装置图6—21V形管件压弯模1—压柱2—导向套3—管坯4—弯曲型模1—凸模2—管坯3—摆动凹模图6—22三辊弯管原理1—轴2、4、6—辊轮3—主动轴5—钢管一、材弯曲变形及最小弯曲半径管材弯曲时,变形区的外侧材料受切向拉伸而伸长,内侧材料受到切向压缩而缩短,由于切向应力θσ及应变θε沿着管材断面的分布是连续的,可设想为与板材弯曲相似,外侧的拉伸区过渡到内侧的压缩区,在其交界处存在着中性层,为简化分析和计算,通常认为中性层与管材断面的中心层重合,它在断面中的位置可用曲率半径ρ表示(图6—23)。
管材的弯曲变形程度,取决于相对弯曲半径D R 和相对厚度D t (R 为管材断面中心层曲率半径,D 为管材外径,t 为管材壁厚)的数值大小,D R 和D t 值越小,表示弯曲变形程度越大(即D R 和D t 过小),弯曲中性层的外侧管壁会产生过度变薄,甚至导致破裂;最内侧管壁将增厚,甚至失稳起皱。
同时,随着变形程度的增加,断面畸变(扁化)也愈加严重。
因此,为保证管材的成形质量,必须控制变形程度在许可的范围内。
管材弯曲的允许变形程度,称为弯曲成形极限。
管材的弯曲成形极限不仅取决于材料的力学性能及弯曲方法,而且还应考虑管件的使用要求。
对于一般用途的弯曲件,只要求管材弯曲变形区外侧断面上离中性层最远的位置所产生的最大伸长应变m ax ε不致超过材料塑性所允许的极限值作为定义成形极限的条件。
第二节管材弯曲一、材弯曲变形及最小弯曲半径二、管材截面形状畸变及其防止三、弯曲力矩的计算管材弯曲工艺是随着汽车、摩托车、自行车、石油化工等行业的兴起而发展起来的,管材弯曲常用的方法按弯曲方式可分为绕弯、推弯、压弯和滚弯;按弯曲加热与否可分为冷弯和热弯;按弯曲时有无填料(或芯棒)又可分为有芯弯管和无芯弯管。
图6—19、图6 —20、图6 —21和图6 —22分别为绕弯、推弯、压弯及滚弯装置的模具示意图。
图6 —19 在弯管机上有芯弯管1 —压块2—芯棒3—夹持块4—弯曲模胎5—防皱块6—管坯1 2 3图6 —20 型模式冷推弯管装置图6 —21 V形管件压弯模1 —压柱2—导向套3—管坯4—弯曲型模 1 —凸模2 —管坯3 —摆动凹模5 —钢管图6 — 22 三辊弯管原理1 —轴 2、4、6 —辊轮 3 —主动轴 一、材弯曲变形及最小弯曲半径 律管材弯曲时,变形区的外侧材料受切向拉伸而伸长,内侧材料受到切向压缩而缩短,由于切向应 力 J 及应变G 沿着管材断面的分布是连续的,可设想为与板材弯曲相似,外侧的拉伸区过渡到内侧的压缩区,在其交界处存在着中性层,为简化分析和计算,通常认为中性层与管材断面的中心层重合,它在断面中的位置可用曲率半径'表示(图6 —23)o 管材的弯曲变形程度,取决于相对弯曲半径RD和相对厚度t D(R为管材断面中心层曲率半径,D为管材外径,t为管材壁厚)的数值大小,RD和tD值越小,表示弯曲变形程度越大(即RD和tD过小),弯曲中性层的外侧管壁会产生过度变薄,甚至导致破裂;最内侧管壁将增厚,甚至失稳起皱。
同时,随着变形程度的增加,断面畸变(扁化)也愈加严重。
因此,为保证管材的成形质量,必须控制变形程度在许可的范围内。
管材弯曲的允许变形程度,称为弯曲成形极限。
管材的弯曲成形极限不仅取决于材料的力学性能及弯曲方法,而且还应考虑管件的使用要求。
对于一般用途的弯曲件,只要求管材弯曲变形区外侧断面上离中性层最远的位置所产生的最大伸长应变Fax不致超过材料塑性所允许的极限值作为定义成形极限的条件。
弯管力矩计算公式管道弯曲通常会给管道系统带来很大的压力和应力,因此计算弯管力矩是确保管道系统结构和材料的强度足够的重要一步。
在计算弯管力矩时,有两个主要因素需要考虑:1.流体的速度和质量流量:流体的速度和质量流量直接影响到弯管处的流体力学压力。
流体在管道中的流动会受到流体速度和管道直径大小的影响,流体速度越大,流体对管道壁面的冲击力就越大,所产生的弯管力矩也越大。
2.弯曲半径和弯管角度:弯曲半径和弯管角度也会对弯管力矩的大小产生影响。
弯曲半径越小,弯管的曲率半径越小,所产生的弯管力矩就越大。
同样地,弯管角度的大小也会直接影响到弯管力矩的值,弯管角度越大,所产生的弯管力矩也越大。
根据上述因素,弯管力矩计算公式可以表示为:M=Pd×R其中,M是弯管力矩,单位是牛顿·米(N·m);P是流体在管道中的流体压力,单位是帕斯卡(Pa);d是管道的内径大小,单位是米(m);R是弯管的曲率半径,单位是米(m)。
此外,还有一些其他的因素可以对弯管力矩进行修正,比如管道的壁厚、材料的弹性模量和屈服强度等,这些因素可以根据具体情况进行修正。
需要注意的是,弯管力矩计算公式只是一个近似计算公式,实际应用中还需要考虑更多的因素和修正,比如管道的支持和固定方式、管道的温度和膨胀等。
因此,在实际工程设计中,需要综合考虑所有可能的影响因素,并根据实际情况进行计算和修正,以确保管道系统的安全可靠运行。
总之,弯管力矩计算公式是用于计算管道弯曲处的力矩的一个近似公式,其主要考虑了流体速度、质量流量、弯曲半径和弯管角度等因素。
然而,实际应用中还需要考虑更多的因素和修正,以确保管道系统的结构和材料强度足够,并保证系统的安全可靠运行。
初中物理弯曲公式总结归纳弯曲是物理学中常见的力学现象之一,它在日常生活以及工程领域中都有着广泛的应用。
在研究和分析弯曲现象时,我们需要使用弯曲公式,这些公式帮助我们计算弯曲材料的应力、应变以及变形程度。
本文将对初中物理中常见的弯曲公式进行总结和归纳,帮助读者更好地理解和运用这些公式。
1. 弹性力学中的弯曲公式弹性力学是研究材料在受力时的弹性变形行为的学科。
在弹性力学中,弯曲公式的基本形式为M = σy * I / c,其中M表示弯矩,σy表示材料的屈服强度,I表示截面的惯性矩,c表示截面到受力点的距离。
2. 弯曲材料的受力情况在考虑弯曲公式时,我们需要明确材料的受力情况。
常见的弯曲情况有:2.1. 单点受力弯曲当材料只在一个点受到力的作用时,我们可以计算出该点的弯矩,并通过弯曲公式来推导材料的变形情况。
2.2. 均布受力弯曲当材料在整个长度上均匀受到力的作用时,我们需要考虑力的分布情况,并将弯矩进行积分求解。
通过弯曲公式可以计算出任意截面上的弯矩,并进一步分析材料的变形情况。
3. 弯曲公式的应用弯曲公式在工程领域中有广泛的应用,以下是一些常见的应用案例:3.1. 梁的设计和分析梁是承受弯曲力的结构元件,理解和运用弯曲公式是设计和分析梁结构的基础。
通过计算梁的弯矩分布情况,我们可以评估梁的稳定性和变形情况,确保梁在使用过程中能够满足强度和刚度的要求。
3.2. 弯曲杆件的变形控制当材料发生弯曲时,会产生一定的变形。
通过对弯曲公式的运用,我们可以预测杆件在受力时的变形情况,并为杆件的设计和控制提供依据。
例如,在机械设计中,我们经常需要考虑到某些杆件的变形对整个系统的影响,通过合理设计杆件的尺寸和材料,可以降低变形对系统性能的影响。
3.3. 桥梁和建筑物的结构分析对于大型桥梁和建筑物的结构分析,弯曲公式的应用尤为重要。
通过分析结构承受的弯矩分布情况,我们可以评估结构的稳定性和安全性,并优化结构的设计方案,确保其能够承受预期的力学载荷。
钢管折弯扭力计算公式钢管是一种常用的建筑材料,它在建筑结构中扮演着重要的角色。
在设计和施工过程中,我们经常需要计算钢管的扭力,以确保其在使用过程中不会发生变形或破裂。
本文将介绍钢管折弯扭力的计算公式及其应用。
首先,我们需要了解一些基本概念。
钢管的折弯扭力是指在外力作用下,钢管发生弯曲和扭转的能力。
在实际工程中,我们通常需要计算钢管在扭转过程中所受的最大扭矩,以确保其在设计要求范围内。
扭矩的计算需要考虑到钢管的几何形状、材料性质和外力作用等因素。
钢管的折弯扭力计算公式可以表示为:T = K S R。
其中,T表示扭矩,单位为牛顿米(Nm);K为系数,与钢管的材料性质和几何形状有关;S为截面积,单位为平方米(m^2);R为弯曲半径,单位为米(m)。
在实际工程中,我们需要根据具体的钢管材料和几何形状来确定系数K的数值。
一般来说,钢管的材料性质可以通过材料的弹性模量和屈服强度来确定。
而钢管的几何形状则包括截面形状和尺寸等因素。
通过确定系数K的数值,我们就可以根据上述公式来计算钢管的折弯扭力。
在实际工程中,我们还需要考虑到外力作用对钢管的影响。
外力作用可以包括静载荷、动载荷和地震荷载等。
在计算扭矩时,我们需要将外力作用对钢管的影响考虑在内,以确保钢管在使用过程中不会发生变形或破裂。
除了计算钢管的折弯扭力,我们还需要对钢管的弯曲和扭转性能进行实验验证。
通过实验,我们可以验证计算公式的准确性,并且可以确定钢管在实际使用中的安全性能。
在进行实验时,我们需要考虑到实验样品的选择、加载方式、测量方法等因素,以确保实验结果的准确性。
综上所述,钢管的折弯扭力计算公式是钢结构设计和施工中的重要内容。
通过计算钢管的折弯扭力,我们可以确定钢管在使用过程中的安全性能,并且可以为工程设计和施工提供参考依据。
在实际工程中,我们需要根据具体情况来确定钢管的折弯扭力,并且需要进行实验验证,以确保钢管的安全使用。
希望本文能够对读者有所帮助,谢谢阅读!。
弯管机弯曲力矩的计算方式是怎样的?
管材弯曲力矩的计算是确定全自动弯管机力能参数的基础。
根据塑性力学理论分析,推导出管材均匀弯曲时的弯矩理论表达式如下:管材弯曲力矩:
实际管材弯曲时的弯矩、不仅取决于管材的性能、断面形状及尺寸、弯曲半径等参数,同时还与弯曲方法、使用的模具结构等有很大
的关系。
因此,目前还不可能将诸多因素都用计算公式表示出来,在生产中只能做出估算。
管材弯曲力矩可用下式估算:
通常,弯管机液压油缸的选择是在保证系统各项静动态特性都满足预定要求的前提下,寻找出尽可能可靠、经济、耐用的液压油缸。
鉴于待加工的管材由于直径和材料的不同,所需的液压油缸的最大推力也不尽相同。
为了选择最合适的液压油缸,我们对最常用的几
种铜管所需的推力进行了计算。
管材的弯曲力矩估算公式为:
赵伟-2012-5-30日于海安县中江机电科技江苏有限公司。
第二节管材弯曲一、材弯曲变形及最小弯曲半径二、管材截面形状畸变及其防止三、弯曲力矩的计算管材弯曲工艺是随着汽车、摩托车、自行车、石油化工等行业的兴起而发展起来的,管材弯曲常用的方法按弯曲方式可分为绕弯、推弯、压弯和滚弯;按弯曲加热与否可分为冷弯和热弯;按弯曲时有无填料(或芯棒)又可分为有芯弯管和无芯弯管。
图6—19、图6—20、图6—21和图6—22分别为绕弯、推弯、压弯及滚弯装置的模具示意图。
仅供学习与参考图6—19在弯管机上有芯弯管1—压块2—芯棒3—夹持块4—弯曲模胎5—防皱块6—管坯仅供学习与参考仅供学习与参考图6—20 型模式冷推弯管装置 图6—21 V 形管件压弯模 1—压柱 2—导向套 3—管坯 4—弯曲型模 1—凸模 2—管坯 3—摆动凹模图6—22三辊弯管原理1—轴2、4、6—辊轮3—主动轴5—钢管一、材弯曲变形及最小弯曲半径管材弯曲时,变形区的外侧材料受切向拉伸而伸长,内侧材料受到切向压缩而缩短,由于切向应仅供学习与参考仅供学习与参考力θσ及应变θε沿着管材断面的分布是连续的,可设想为与板材弯曲相似,外侧的拉伸区过渡到内侧的压缩区,在其交界处存在着中性层,为简化分析和计算,通常认为中性层与管材断面的中心层重合,它在断面中的位置可用曲率半径ρ表示(图6—23)。
管材的弯曲变形程度,取决于相对弯曲半径D R 和相对厚度D t (R 为管材断面中心层曲率半径,D 为管材外径,t 为管材壁厚)的数值大小,D R 和D t 值越小,表示弯曲变形程度越大(即D R 和D t 过小),弯曲中性层的外侧管壁会产生过度变薄,甚至导致破裂;最内侧管壁将增厚,甚至失稳起皱。
同时,随着变形程度的增加,断面畸变(扁化)也愈加严重。
因此,为保证管材的成形质量,必须控制变形程度在许可的范围内。
管材弯曲的允许变形程度,称为弯曲成形极限。
管材的弯曲成形极限不仅取决于材料的力学性能及弯曲方法,而且还应考虑管件的使用要求。
图2-10 弯角在弯模上形成过程第二节 弯管参数计算弯管参数计算分两部分:一部分是关于管段实长、弯曲角和旋转角的计算;一部分是关于弯头的起弯点和管长总长度以及无余量下料长度的计算。
求解弯管参数的方法有图解法和计算法两种。
图解法是利用平面投影图,根据所给出的具体条件,在图上增加必要的辅助线,利用几何关系做出所需的参数,然后用长度标注、角度标注在计算机中直接量出。
计算法是根据所给出的管路各点的坐标值(或相对值),应用几何和三角函数或矢量代数进行人工计算,也可应用计算机进行计算。
计算的精确度只决定于给定的坐标值,与图形的绘制准确程度无关。
一、三角函数计算管子弯曲形状参数(一)弯角管子的弯角是指一根管子要弯成一定形状时,管子的一端所弯过的角度,一般用α表示,见图2-9所示。
如果用弯管机弯管,先将管子夹持在点A , 随着弯模旋转,A 移至A ',如图2-10。
这时管段 P A 和Q A '与弯模处于相切位置,A 和A '是切点(即管子起弯点),弯角α就等于弯模所旋转的角度,即A AO '∠=α。
所以在使用弯管机弯管时,只要掌握好弯模旋转的角度,就能得到所需要的弯角。
管子的弯角数αn 与管段数n 的关系为αn =n -1。
一般地讲弯角︒<180α,具体计算方法如下: 1、 当弯角所在平面平行于投影面时,则投影 角与弯角相等,如图2-11所示。
x y tg =α xy arctg =α 2、当弯角所在平面不平行投影面时,则投影角不等于弯角,如图2-12所示。
图中:QF 是QR 在管段PSQ 所在平面内的投影;RF 垂直于上述平面;RF 垂直于SQ 并与SQ 的延长线相交于E 。
显然,EF ⊥QE ,并且QE=x ,EF=y ,RF=z 。
xz y QE RF EF QEREtg 2222+=+==α xz y arctg22+=α 显然,xyarctg=α是上述公式中当Z =0的特殊情况。
第二节管材曲折一.材曲折变形及最小曲折半径二.管材截面外形畸变及其防止三.曲折力矩的盘算管材曲折工艺是跟着汽车.摩托车.自行车.石油化工等行业的鼓起而成长起来的,管材曲折经常运用的办法按曲折方法可分为绕弯.推弯.压弯和滚弯;按曲折加热与否可分为冷弯和热弯;按曲折时有无填料(或芯棒)又可分为有芯弯管和无芯弯管.图6—19.图6—20.图6—21和图6—22分离为绕弯.推弯.压弯及滚弯装配的模具示意图.图6—19在弯管机上有芯弯管1—压块 2—芯棒 3—夹持块 4—曲折模胎5—防皱块 6—管坯图6—20 型模式冷推弯管装配 图6—21 V 形管件压弯模1—压柱 2—导向套 3—管坯 4—曲折型模 1—凸模 2—管坯 3—摆动凹模图6—22 三辊弯管道理1—轴 2.4.6—辊轮 3—自动轴 5—钢管一.材曲折变形及最小曲折半径管材曲折时,变形区的外侧材料受切向拉伸而伸长,内侧材料受到切向紧缩而缩短,因为切向应力θσ及应变θε沿着管材断面的散布是持续的,可假想为与板材曲折类似,外侧的拉伸区过渡到内侧的紧缩区,在其接壤处消失着中性层,为简化剖析和盘算,平日以为中性层与管材断面的中间层重合,它在断面中的地位可用曲率半径ρ暗示(图6—23).管材的曲折变形程度,取决于相对曲折半径D R 和相对厚度D t (R 为管材断面中间层曲率半径,D 为管材外径,t 为管材壁厚)的数值大小,D R 和D t 值越小,暗示曲折变形程度越大(即D R 和D t 过小),曲折中性层的外侧管壁会产生过度变薄,甚至导致决裂;最内侧管壁将增厚,甚至掉稳起皱.同时,跟着变形程度的增长,断面畸变(扁化)也愈加轻微.是以,为包管管材的成形质量,必须掌握变形程度在许可的规模内.管材曲折的许可变形程度,称为曲折成形极限.管材的曲折成形极限不但取决于材料的力学机能及曲折办法,并且还应斟酌管件的运用请求.对于一般用处的曲折件,只请求管材曲折变形区外侧断面上离中性层最远的地位所产生的最大伸长应变max ε不致超出材料塑性所许可的极限值作为界说成形极限的前提.即以管件曲折变形区外侧的外表层包管不裂的情形下,能弯成零件的内侧的极限曲折半径min r ,作为管件曲折的成形极限.min r 与材料力学机能.管件构造尺寸.曲折加工办法等身分有关.图6—23管材曲折受力及其应力应变状况a受力状况 b应力应变状况不合曲折加工方法的最小曲折半径见表6—2.表6—2管材曲折时的最小曲折半径(单位:mm)r曲折办法最小曲折半径min压弯(3~5)D绕弯(2~2.5)D滚弯6D推弯~3)D注:D为管材外径钢材和铝管在最小曲折半径见表6—3.表6—3钢管和铝管的最小曲折半径(单位:mm)管材外径 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22最小曲折半径r8 12 16 20 28 32 40 45 50 56min管材外径24 28 30 32 35 38 40 44 48 50最小曲折半径r68 84 90 96 105 114 120 132 144 150min二.管材截面外形畸变及其防止管材曲折时,不免产生截面外形的畸变,在中性层外侧的材料受切向拉伸应力,使管壁减薄;中性层内侧的材料受切向紧缩应力,使管壁增厚.因位于曲折变形区最外侧和最内侧的材料受切向应力最大,故其管壁厚度的变更也最大(图6—24).在有填充物或芯棒的曲折中,截面根本上能保持圆形,但壁厚产生了变更,在无支持的自由曲折中,不管是内沿照样外侧圆管截面变成了椭圆(圆6—24a,b),且当曲折变形程度变大(即曲折半径减小)时,内沿因为掉稳起皱;方管在有支持的曲折(图6—24c,d)中,截面变成梯形.图6—24管材曲折后的截面外形关于圆管截面的变更情形,在临盆中经常运用椭圆率来权衡.椭圆率%100minmax⨯-=DDD(6—21)式中maxD——曲折后管材统一横截面的随意率性偏向测得的最大外径尺寸,min D ——曲折后管材统一横截面的随意率性偏向测得的最小外径尺寸.图6—25是椭圆率线图,这是把椭圆率对应于无量纲曲率R R 0 (0R 为管外半径,R 为曲折断面中间层曲率半径)的变更暗示在对数坐标上,以比值0R t .作为参变量的直线族来暗示的.由图可知,曲折程度越大,截面椭圆率亦越大,是以,临盆中经常运用椭圆率作为磨练弯管质量的一项重要指标,依据管材曲折件的运用机能不合,对其椭圆率的请求也不雷同.例如用于工业管道工程中的弯管件,高压管不超出5%;中.低压管为8%;铝管为9%;铜合金.铝合金管为8%.图6—25椭圆率截面外形的畸变可能引起断面面积的减小,增大流体流淌的阻力,也会影响管件在构造中的功效后果.是以,在管件的曲折加工中,必须采纳措施将畸变量掌握在请求的规模内.防止截面外形畸变的有用办法是:1)在曲折变形区用芯棒支持断面,以防止断面畸变.对于不合的曲折工艺,应采取不合类型的芯棒.压弯和绕弯时,多采取刚性芯棒,芯棒的头部呈半球形或其他曲面外形.曲折时是否须要芯棒,用何种芯棒,可由图6—26.图6—27肯定.图6—26芯棒的构造情势图6—27选用芯棒线图2)在曲折管坯内充填颗粒状的介质.流体介质.弹性介质或熔点低的合金等,也可以代替芯棒,防止断面外形畸变的感化.这种办法运用较为轻易,也比较普遍,多用于中小批量的临盆.3)在与管材接触的模具概况,按管材的截面外形,做成与之吻合的沟槽减小接触面上的压力,阻碍断面的歪扭,是一个相当有用的防止断面外形畸变的措施.4)运用反变形法掌握管材截面变更(图6—28),这种办法经常运用于在弯管机上的无芯弯督工艺,其特色是构造简略,所以运用普遍.采取反变形法进行无芯弯管,等于管坯在预先给定以必定量的反向变形,则在曲折后,因为不合偏向变形的互相抵消,使管坯截面根本上保持圆形,以知足椭圆度的请求,从而包管弯管质量.图6—28无芯弯管示意图1—曲折模胎 2—夹持块 3—辊轮 4—导向轮 5—管坯图6—28 无芯弯管示意图1—曲折模胎 2—夹持块 3—辊轮 4—导向轮 5—管坯R(R为中间层曲率半反变形槽断面外形如图6—29,反变形槽尺寸与相对曲折半径D径,D为管材外径)有关.见表6—4.表6—4 反变形槽的尺寸图6—29 反变形槽1—曲折模胎 2—反变形辊轮管材厚度的变更,重要取决于管材的相对曲折半径D R 和相对厚度D t .在临盆中,曲折外侧的最小壁厚min t 和内侧的最大壁厚max t ,平日可用下式作估算:式中 t —管材原始厚度 (mm); D —管材外径(mm);R —中间层曲折半径(mm).管材厚度变薄,下降了管件的机械强度和运用机能,是以,临盆上经常运用壁厚减薄率作为权衡壁厚变更大小的技巧指标,以知足管件的运用机能.管壁的减薄率%100min⨯-=t t t式中 t —管材原始厚度 (mm);t—管材曲折后最小壁厚 (mm).min管材的运用机能不合,对壁厚减薄率也有不合的请求.如用于工业管道工程的管件,对高压管不超出10%;对中.低压管不超出15%,且不小于设计盘算壁厚.减小管材厚度变薄的措施有:1) 下降中性层外侧产生拉伸变形部位拉应力的数值.例如采纳电阻局部加热的办法,下降中性层内侧金属材料的变形抗力,使变形更多地分散在受压部分,达到下降受拉部分应力程度的目标.2) 转变变形区的应力状况,增长压应力的成分.例如改绕弯为推弯,可以大幅度地从根本上战胜管壁过渡变薄的缺点.三.曲折力矩的盘算管材曲折力矩的盘算是肯定弯管机力能参数的基本.依据塑性力学理论剖析,推导出管材平均曲折时的弯矩理论表达式如下:管材曲折力矩:式中sσ—屈从应力;t—管壁厚度;r—管材曲折半径;B—应变刚模数;ρ—曲折中性层曲率半径.现实管材曲折时的弯矩.不但取决于管材的机能.断面外形及尺寸.曲折半径等参数,同时还与曲折办法.运用的模具构造等有很大的关系.是以,今朝还不成能将诸多身分都用盘算公式暗示出来,在临盆中只能做出估算.管材曲折力矩可用下式估算:式中D—管材外径;σ—材料抗弯强度;bW—抗弯断面系数;μ—斟酌因摩擦而使弯矩增大的系数.系数μ不是摩擦系数,其值取决于管材的概况状况,曲折方法,尤其是取决于是否采取芯棒.芯棒的类型及外形,甚至有关芯棒的地位等多种身分.一般来说,采取刚性芯棒.不必润滑时,可取μ=5~8;若用刚性的搭钮式芯棒时,可取μ=3.第三节管材翻卷成形一.管材外翻卷成形二.管材内翻卷成形管材翻卷成形是从传统的冲压翻边.缩口工艺成长起来的特种成形工艺,它是经由过程模具对管件施加轴向压力使管材口部边沿产生局部曲折的变形进程.运用此项技巧制作零件具有工艺简略.工序少.成本低.质量好等一系列长处,甚至可以临盆出用其他冲压办法难以得到的零件.此工艺已在汽车.航空航天等工业范畴得到普遍运用.管材翻转成形有两种根本方法,即外翻卷和内翻卷(图6—30).图6—30管材翻卷成形示意图a.b外翻 c.d内翻1—管坯 2—导流环 3—锥模 4—圆角模外翻卷管坯在轴向压力感化下,从内向外翻转,成形后增大其周长.内翻卷管坯从外向内鄱卷,成形后减小其周长.运用翻卷工艺除了能有用地成形多种筒类双壁管或多层管零件外,还可以加工凸底杯形件.阶梯管.异形管以及半双管.环形双壁汽筒.空心双壁螺母.热交流器.汽车消声器.电子工业中的波导管等.今朝上述零件一般采取多工步冲压和焊接办法加工,难度大,费用高,外不雅质量差.采取翻卷工艺可包管零件运用靠得住性,轻量化,节俭原材料.图6—31翻卷工艺加工成形的制件a双层管 b阶梯管 c异形管 d凸底杯今朝,依据材料,许多金属材料都可以在模具上以各类不合的翻卷方法成形,如铝合金.铜及铜合金.低碳钢.奥氏体不锈钢等,从110⨯φ到声5250⨯φ规格的管坯都可以成功地翻卷成双层管.一.管材外翻卷成形翻卷成形,较其他成形工艺而言,其变形进程更为庞杂,它包含扩口.卷曲.翻卷几种变形进程及其互相转换.实现这种成形工艺的模具有多种,个中简略.经常运用的是锥形模和圆角模.1. 锥形翻管模锥形翻管模构造如图6—32所示.这种模具构造简略,在一套模具上可成形不合规格的管材,这一点是在其他管材成形模具上很难做到的.别的作为周详管材翻卷成形的预成形工序,锥形模成形也得到普遍运用.图6—32锥形翻管模a翻管模构造 b锥形翻督工艺参数1—压头 2—管坯 3—锥模翻管时,管坯的一端置于锥模上,另一端由压力机滑块施加轴向压力,以实现管坯翻卷.设计这种模具时,模具的半锥角α是最症结的参数,α的大小除了决议翻管成形的可行性外还影响着翻管的几何尺寸,即翻管系数K (K =1D D,D 和1D 分离为管坯外径与翻管外径).显然,消失一临界半锥角0α,当模具的半锥角α≥0α时,翻卷才干正常进行.μ.H 戈尔布诺夫依据主应力法导出:02000sin 11cos sin 2αααπαD t --=斟酌材料强化和扩口刚性端的影响,可将上式修正为:()⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=+-110323cos n s AL t n L D σα式中 L ——扩口平直端长度;Dt t t L 4tan tan 17.022+•=ααD ——管坯平均直径;t ——管坯壁厚;n ——材料硬化指数;A ——材料强化系数,s σ——材料屈从强度.对于D =42mm 的3A21铝管,由上式算出,0α=55°~60°.经由过程试验证实,当α≥60°(α≈68°)时,翻管能顺遂进行,这时,轴向压力为最小;当α=55°~60°时,管坯端部卷曲而不进入翻卷阶段;当α<55°时,管端在锥模上只扩口而不卷曲.锥模翻卷时,管端轻易滑动,造成翻管部分与原始管坯不合轴和翻卷产生轴向曲折,很可贵到知足装配请求质量的双层翻管零件.于是在锥模基本上又成长了圆角翻管模.2. 圆角翻管模圆角翻管模是运用模具工作部分为半径r的圆环强制轴向受压的管端沿其圆弧变形来得到翻管.图6—33是厚度为t,平均直径为D的管坯在半径为r的圆角模上翻卷的示意图,管坯在轴向载荷感化下,管端沿模具的圆弧卷曲而向上翻卷得到直径为1D的翻卷管件.图6—33 圆角模翻管示意图设计圆角翻管模最重要的参数是模具的圆角半径r ,它既决议翻管件的几何尺寸,也影响翻管力的大小. 对于142⨯φ的3A21退火铝管,由理论剖析和试验成果得知,翻管掉稳的临界模具圆角半径(最小圆角半径)约为2mm;最佳圆角半径约为3mm;最大圆角半径约为4mm.由此标明,轴向载荷感化下的翻管的稳固性及翻管质量取决于模具圆角半径r,r小于某一临界值时,管端不沿模具圆弧而卷曲;当r过大时,则管端产生决裂而无法顺遂翻管.r只有在恰当规模内才干实现翻管成形.二.管材内翻卷成形同管材的外翻卷成形一样,管材内翻卷也可在锥形模和圆角模长进行(图6—34),与其他性成形工艺比拟,轻易消失掉稳.因为内翻卷时,变形后管径变小,管壁增厚,翻管力变大,对翻卷成形带来艰苦.依据理论盘算与实践,翻管锥模的临界半锥角β≥120°时,翻卷进程能顺遂进行,在临盆中平日取值为β≥120°~125°.P r≈4mm.管材翻卷工艺只有在翻卷所需载荷小于轴向掉稳极限时才干产生,因为翻卷成形载荷很大程度上取决于模具的几何参数,就圆角模而论,取决于圆角半径r,故可肯定一个翻卷成形的可行性区域(图6—35).图6—34管材内翻卷模构造示意图a锥形模 b圆角模图6—35管材外翻卷与内翻卷可行性区域由图6—35可以看出,内翻卷的区域很小,而翻卷载荷比外翻卷的载荷在数值上要高,几乎达到50%.现有材料标明,国表里已从理论和实践上研讨了外翻卷成形的最佳工艺参数,并发明了完成翻卷成形所需的轴向压应力最小的管材内径.外径与壁厚之间的关系.管材外翻时,壁厚的变更不显著,而内翻时,因为周向的压应力使模具圆角处的壁厚不竭增厚直至达到一恒定值,可为原始厚度的倍.所以要完成其内翻成形,就须要更大的轴向载荷.在前述的两种翻卷(传统翻卷)工艺中,有其缺少之处:①第二层管壁的开端卷曲部分其实不服行于本来的管壁,而老是转向双壁管的内腔;D);②新管壁与本来管壁间有必定距离,该距离取决于原管材的相对直径(t⑧对于内翻卷成形,第二层管壁有较大程度增厚,从而导致了翻卷时轴向压力增大.前述工艺中消失的问题是成形机理所致,使其得到的管件在几何外形上受到限制,尤其是管材内翻卷成形工艺稳固性差,难度大,须要进行改良,于是消失了管材内翻卷成形的拉应力翻卷成形法.拉应力翻卷成形的特色是在管材内翻卷成形的第一阶段停滞翻卷,并给翻出的边沿以反向曲折,使其转向内腔外侧,然后经由过程凸模感化于内壁反曲折边沿上的拉力使其管坯内翻卷成形,而不是以感化于外壁的轴向压力而翻卷成形,使其轴向压应力下降,这种工艺能得到更大的内壁高度,恒定的壁厚以及更高的产品精度.拉应力翻卷成形法拓宽了内翻卷成形工艺运用规模,如临盆管接头.,滚动轴承座及其它(图6—36).图6—36内翻卷成形工艺在临盆轴承座上的运用拉应力翻卷成形法可分三步进行,如图6—37所示.第一步(图6—37a),传统的内翻卷,在管端边沿分开圆角模的四分之一时卷边停滞,这时管子边沿与模具内壁之间的距离将形成最终产品的径向支持,必须等于请求的宽度.第二步(图6—37b),平底凸模下行,迫使管材边沿翻边(与板材的孔翻边类似),其凸模与内翻模的间隙按管材壁厚而定(管材内翻卷壁厚略有增厚).第三步(图6—37c.d),成形凸模上升,使管材边沿向内翻卷,从而在成形凸模推进下,生成第二层管壁.由图可见,成形凸模感化于管边沿的是拉应力,而不是感化于全部管子上的压应力进行翻卷的,模具与变形材料之间没有相对滑动,并且成形载荷间保持一段距离,从而减小了管材传力区上的轴向压应力,即可防止了掉稳的消失.所以,拉应力翻卷在选择翻卷半径有更大的自由度,而模具半径在传统加工工艺中是一个重要的工艺参数(图6—35).图6—37 拉应力翻卷成形工艺(改良的内翻成形工艺)该工艺能顺遂进行的前提:翻孔F ≥翻卷F (6—22)翻孔力包含三项(图6—37d 符号):半径P r 处,使材料产生塑性变形的载荷;战胜凸模圆角a r 处凸模与管子边沿间的摩擦力所需载荷;使边沿材料从径向到轴向地位的曲折和反曲折所需载荷.在解析式中,用1σ暗示内壁变形应力.则 ()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=a P p p p r t D e D D D D t z t D F 2322221200111ππσπμ翻孔 (6—23)翻卷成形包含二项,材料翻卷到不合(曲率)半径地位所需载荷和变形区开端到停滞处时曲折及反曲折所需载荷.在解析顶用0σ暗示外壁的变形应力,m σ暗示变形区平均塑变应力.则⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛++⎪⎭⎫⎝⎛-+=222212112tDttDtrtDF Pdbdmσσππσ翻卷(6—24)结论:管材拉应力内翻卷成形办法,经由试验证实,固然在翻卷开端前须要二个预备阶段和须要时进行再结晶退火,但比起传统翻卷工艺来有如下长处:1)翻卷边沿转向型腔的中间,易于与其它零部件合营,如滚珠轴承座;2)翻卷载荷大大减小,3)成形极限大大进步,可以得到较小的翻卷半径b r的产品;4)无摩擦无需润滑;5)内壁厚近似等于外壁厚,只有载荷感化的边沿稍有增厚(图6—38).图6—38所示零件试验前提;管材为低碳钢,=外D 90mm,=0t ,H =150mm凹模直径(图6—37d),=d D 97mm凸模直径(图6—37d),p D =72mm6)因为无摩擦以及凸.凹模对零件壁的双重束缚,故零件具有较高的尺寸精度(图6—37d).图6—38 产品壁厚测量。
第二节管材弯曲一、材弯曲变形及最小弯曲半径二、管材截面形状畸变及其防止三、弯曲力矩的计算管材弯曲工艺是随着汽车、摩托车、自行车、石油化工等行业的兴起而发展起来的,管材弯曲常用的方法按弯曲方式可分为绕弯、推弯、压弯和滚弯;按弯曲加热与否可分为冷弯和热弯;按弯曲时有无填料(或芯棒)又可分为有芯弯管和无芯弯管。
图6—19、图6—20、图6—21和图6—22分别为绕弯、推弯、压弯及滚弯装置的模具示意图。
专业资料学习参考图6—19 在弯管机上有芯弯管1—压块2—芯棒3—夹持块4—弯曲模胎5—防皱块6—管坯专业资料学习参考专业资料学习参考图6—20 型模式冷推弯管装置 图6—21 V 形管件压弯模 1—压柱 2—导向套 3—管坯 4—弯曲型模 1—凸模 2—管坯 3—摆动凹模图6—22 三辊弯管原理1—轴2、4、6—辊轮3—主动轴5—钢管一、材弯曲变形及最小弯曲半径专业资料学习参考专业资料学习参考管材弯曲时,变形区的外侧材料受切向拉伸而伸长,内侧材料受到切向压缩而缩短,由于切向应力θσ及应变θε沿着管材断面的分布是连续的,可设想为与板材弯曲相似,外侧的拉伸区过渡到内侧的压缩区,在其交界处存在着中性层,为简化分析和计算,通常认为中性层与管材断面的中心层重合,它在断面中的位置可用曲率半径ρ表示(图6—23)。
管材的弯曲变形程度,取决于相对弯曲半径D R 和相对厚度D t (R 为管材断面中心层曲率半径,D 为管材外径,t 为管材壁厚)的数值大小,D R 和D t 值越小,表示弯曲变形程度越大(即D R 和D t 过小),弯曲中性层的外侧管壁会产生过度变薄,甚至导致破裂;最内侧管壁将增厚,甚至失稳起皱。
同时,随着变形程度的增加,断面畸变(扁化)也愈加严重。
因此,为保证管材的成形质量,必须控制变形程度在许可的范围内。
管材弯曲的允许变形程度,称为弯曲成形极限。
管材的弯曲成形极限不仅取决于材料的力学性能及弯曲方法,而且还应考虑管件的使用要求。
弯曲力矩公式(一)弯曲力矩公式弯曲力矩的定义•弯曲力矩是指作用在物体上的力对物体产生弯曲的效果,是弯曲问题中非常重要的物理量。
弯曲力矩的公式•弯曲力矩公式描述了物体受弯曲力矩作用时的力与距离之间的关系。
弯曲力矩公式的一般形式•弯曲力矩公式的一般形式可以表示为:M = F * d–其中,M表示弯曲力矩,单位是牛米(N·m)–F表示作用在物体上的力,单位是牛顿(N)–d表示力的作用点到物体某一点的距离,单位是米(m)弯曲力矩公式的具体应用•弯曲力矩公式广泛应用于工程学和物理学中的弯曲问题。
以下是一些具体的应用案例:弯曲力矩计算•例如,在一个梁上施加一个力,求得弯曲力矩。
假设施加的力为F=100N,作用点距离梁端点的距离为d=2m。
根据弯曲力矩公式,可以计算得到弯曲力矩:M = F * d = 100N * 2m = 200N·m弯曲力矩和形状的关系•弯曲力矩与物体的形状密切相关。
例如,在一个等距离分布的负载下,梁的形状会更加弯曲,弯曲力矩也会增加。
因此,在设计和工程计算中,需要考虑物体的形状对弯曲力矩的影响。
弯曲力矩和材料性质的关系•弯曲力矩还与材料的性质有关。
不同材料的抗弯刚度和抗弯强度不同,因此在计算弯曲力矩时需要考虑材料的特性。
弯曲力矩的平衡•在弯曲问题中,还需要考虑弯曲力矩的平衡。
例如,在一个悬臂梁上施加的力造成了一个弯曲力矩,这个力矩需要通过对立面的支持力来平衡,以避免物体的过度弯曲或破坏。
总结•弯曲力矩公式是描述物体受弯曲力矩作用下的力与距离关系的重要公式。
它在工程学和物理学中有广泛的应用,通过该公式可以计算出物体受力产生的弯曲力矩,并应用于相关问题的分析和解决。
弯管知识详解及计算下料方法弯管按其制作方法不同,可分为煨制弯管、冲压弯管和焊接弯管。
煨制弯管又分为冷煨和热煨两种。
本章着重介绍常用煨管设备的结构特点、性能及操作等方面的知识,以及煨制弯管的下料计算。
01弯管的一般知识弯管是改变管道方向的管件。
在管子交叉、转弯、绕梁等处,都可以看到弯管。
煨制弯管具有较好的伸缩性、耐压高、阻力小等优点。
因此,在施工中常被采用。
弯管的主要形式有:各种角度的弯头、U形管、来回弯(或称乙字弯)和弧形弯管等,如图1—1所示。
弯头是带有一个任意弯曲角的管件,它被用在管子的转弯处。
弯头的弯曲半径用R表示。
R较大时,管子的弯曲部分就较大,弯管就比较平滑;R较小时,管子的弯曲部分就较小,弯得就较急。
来回弯是带有两个弯曲角(一般为135°)的管件。
来回弯管子弯曲端中心线间的距离叫做来回弯的高度,用字母h表示。
室内采暖立支管与干管及散热器连接,管道与不在同一平面上的接点连接时,一般需采用来回弯。
U形管是成正半圆形的管件。
管子的两端中心线问的距离d等于两倍弯曲半径R。
U形管可代替两个90°弯头,经常用来连接上下配置的两个圆翼形散热器。
图1-1弯管的主要形式弧形弯管是带有三个弯曲角的管件。
中间角一般成90°,侧角成135°。
弧形弯管用于绕过其它管子,在有冷热水供应的卫生设备配管时,经常采用弧形弯管。
弯管尺寸由管径、弯曲角度和弯曲半径三者确定。
弯曲角度根据图纸和施工现场实际情况确定,然后制出样板,照样板煨制并按样板检查煨制管件弯曲角度是否符合要求。
样板可用圆钢煨制,圆钢的直径根据所煨管径的大小选用,10-14mm即可。
弯管的弯曲半径应按管径大小、设计要求及有关规定而定。
既不能过大,也末虚选得太小。
因为弯曲半径过大,不但用材料多,而且管子弯曲部分所占的地方也大,这样会给管道装配带来困难;弯曲半径选得太小时,弯头背部管壁由于过分伸长而减薄,使其强度降低,而在弯头里侧管壁被压缩,形成皱纹状态。
钢管弯度计算公式钢管是一种常见的建筑材料,用于各种工程项目中。
在实际的施工中,我们经常需要对钢管进行弯曲加工,以满足不同的设计要求。
为了准确地进行钢管的弯度计算,我们需要了解一些基本的公式和原理。
钢管的弯曲强度是指在一定的外力作用下,钢管发生弯曲变形的能力。
在进行钢管弯曲加工时,我们需要根据工程要求和材料特性来确定钢管的弯曲强度,以确保加工后的钢管能够满足设计要求。
为了准确地计算钢管的弯曲强度,我们可以使用以下的弯度计算公式:1. 弯曲应力公式。
钢管在受到外力作用时,会产生弯曲应力。
弯曲应力的大小与外力的大小、钢管的截面形状和材料的弹性模量有关。
我们可以使用以下的公式来计算钢管的弯曲应力:σ = M y / I。
其中,σ表示弯曲应力,M表示外力产生的弯矩,y表示钢管截面上任意一点到中性轴的距离,I表示钢管截面的惯性矩。
通过这个公式,我们可以计算出钢管在受到外力作用时产生的弯曲应力,从而评估钢管的弯曲强度。
2. 弯曲变形公式。
钢管在受到外力作用时,会产生弯曲变形。
弯曲变形的大小与外力的大小、钢管的长度和材料的弹性模量有关。
我们可以使用以下的公式来计算钢管的弯曲变形:δ = M L / (E I)。
其中,δ表示弯曲变形,M表示外力产生的弯矩,L表示钢管的长度,E表示钢管材料的弹性模量,I表示钢管截面的惯性矩。
通过这个公式,我们可以计算出钢管在受到外力作用时产生的弯曲变形,从而评估钢管的弯曲强度。
3. 弯曲角度公式。
钢管在进行弯曲加工时,我们通常需要计算出需要的弯曲角度。
弯曲角度的大小与外力的大小、钢管的长度和材料的弹性模量有关。
我们可以使用以下的公式来计算钢管的弯曲角度:θ = δ / R。
其中,θ表示弯曲角度,δ表示弯曲变形,R表示钢管的弯曲半径。
通过这个公式,我们可以计算出钢管在进行弯曲加工时需要的弯曲角度,从而指导实际的加工操作。
通过以上的弯度计算公式,我们可以准确地评估钢管的弯曲强度和变形情况,从而指导实际的施工操作。
弯管力矩计算公式弯管力矩是指在弯曲过程中作用在弯管上的力的力矩,也可以理解为弯管的变形能力。
在工程设计和计算中,弯管力矩是非常重要的参数之一、本文将详细介绍弯管力矩的计算公式及其相关知识。
弯管力矩的计算公式可以根据不同的情况进行推导和应用。
在开始计算之前,我们需要了解一些常用的参数,包括弯管的材料特性、几何尺寸和载荷类型等。
首先,弯管的材料特性包括弯曲模量(弯管材料抵抗弯曲的能力)和弯曲应力。
弯曲模量通常由材料力学试验得出,其单位为帕斯卡(Pa),表示为E。
弯曲应力是指材料在弯曲过程中受到的应力,其单位也为帕斯卡,表示为σ。
其次,几何尺寸是指弯管本身的长度、曲率半径和壁厚等参数。
长度通常表示为L,曲率半径表示为R,壁厚表示为t。
根据以上参数,下面是一些常用的弯管力矩计算公式:1.弯管的弯曲模量(E)和弯曲应力(σ)的关系:σ=E*ε式中,ε为弯曲应变,即材料在弯曲过程中的形变程度。
2.弯管的弯曲应变(ε)和弯曲角度(θ)的关系:ε=(R/L)*θ式中,R为曲率半径,L为弯管长度,θ为弯曲角度。
3.弯管的弯曲力(M)和弯曲应力(σ)的关系:M=σ*W式中,W为弯曲截面的抵抗力矩4.弯管的弯曲截面的抵抗力矩(W)的计算公式:W=(π*D*t^2)/4式中,D为弯管的外径,t为弯管的壁厚。
需要注意的是,以上公式仅适用于一些简化的情况,如弯管为圆环形状,并且弯曲过程中没有发生塑性变形等。
在实际工程和设计中,通常会根据具体情况选择适当的公式进行计算。
弯管力矩的计算对于工程设计和结构分析至关重要。
通过合理计算和分析弯管力矩,可以确保弯管在预期工况下的安全性和可靠性。
因此,在进行弯管设计和选材时,弯管力矩的计算是不可或缺的重要一环。
水管折弯力度计算公式在工程设计和施工中,水管的折弯力度是一个重要的参数。
它影响着水管的使用寿命和安全性。
因此,准确地计算水管的折弯力度是非常重要的。
本文将介绍水管折弯力度的计算公式,并讨论其在工程中的应用。
水管的折弯力度是指水管在受到外力作用下产生弯曲变形的能力。
通常情况下,水管在使用过程中会受到各种外力的作用,如水压、地下水平移、地震等。
因此,水管的折弯力度直接关系到水管的安全性和稳定性。
水管的折弯力度可以通过以下公式进行计算:M = σ S。
其中,M为水管的折弯力矩,单位为N·m;σ为水管的折弯应力,单位为N/m^2;S为水管的截面惯性矩,单位为m^4。
水管的折弯应力可以通过以下公式进行计算:σ = (M c) / I。
其中,M为水管的折弯力矩,单位为N·m;c为水管的截面最大距离,单位为m;I为水管的截面惯性矩,单位为m^4。
水管的截面惯性矩可以通过以下公式进行计算:I = (π (d^4 D^4)) / 64。
其中,d为水管的内径,单位为m;D为水管的外径,单位为m。
通过以上公式,我们可以计算出水管在受到外力作用下的折弯力度。
在工程设计中,我们可以根据水管的材质、截面形状和外力情况,选择合适的水管尺寸和材质,以确保水管具有足够的折弯力度,从而保证水管的安全性和稳定性。
除了计算水管的折弯力度,我们还需要考虑水管的安装和支撑方式。
合理的安装和支撑可以减小水管受到外力的影响,延长水管的使用寿命。
因此,在工程施工中,我们需要根据水管的折弯力度和外力情况,设计合适的支撑结构,以确保水管的安全使用。
在实际工程中,水管的折弯力度计算公式可以帮助工程师们更好地设计和选择水管,从而确保工程的安全性和稳定性。
通过合理地计算水管的折弯力度,我们可以避免水管在使用过程中出现折断、变形等安全问题,保障工程的顺利进行。
总之,水管的折弯力度是一个重要的参数,它直接关系到水管的安全性和稳定性。
通过合理地计算水管的折弯力度,我们可以选择合适的水管尺寸和材质,设计合适的支撑结构,从而确保工程的安全使用。
第二节管材弯曲一、材弯曲变形及最小弯曲半径二、管材截面形状畸变及其防止三、弯曲力矩的计算管材弯曲工艺是随着汽车、摩托车、自行车、石油化工等行业的兴起而发展起来的,管材弯曲常用的方法按弯曲方式可分为绕弯、推弯、压弯和滚弯;按弯曲加热与否可分为冷弯和热弯;按弯曲时有无填料(或芯棒)又可分为有芯弯管和无芯弯管。
图6—19、图6—20、图6—21和图6—22分别为绕弯、推弯、压弯及滚弯装置的模具示意图。
图6—19在弯管机上有芯弯管1—压块2—芯棒3—夹持块4—弯曲模胎5—防皱块6—管坯图6—20 型模式冷推弯管装置 图6—21 V 形管件压弯模 1—压柱 2—导向套 3—管坯 4—弯曲型模 1—凸模 2—管坯 3—摆动凹模图6—22三辊弯管原理1—轴2、4、6—辊轮3—主动轴5—钢管一、材弯曲变形及最小弯曲半径管材弯曲时,变形区的外侧材料受切向拉伸而伸长,内侧材料受到切向压缩而缩短,由于切向应力θσ及应变θε沿着管材断面的分布是连续的,可设想为与板材弯曲相似,外侧的拉伸区过渡到内侧的压缩区,在其交界处存在着中性层,为简化分析和计算,通常认为中性层与管材断面的中心层重合,它在断面中的位置可用曲率半径ρ表示(图6—23)。
管材的弯曲变形程度,取决于相对弯曲半径D R 和相对厚度D t (R 为管材断面中心层曲率半径,D 为管材外径,t 为管材壁厚)的数值大小,D R 和D t 值越小,表示弯曲变形程度越大(即D R 和D t 过小),弯曲中性层的外侧管壁会产生过度变薄,甚至导致破裂;最内侧管壁将增厚,甚至失稳起皱。
同时,随着变形程度的增加,断面畸变(扁化)也愈加严重。
因此,为保证管材的成形质量,必须控制变形程度在许可的范围内。
管材弯曲的允许变形程度,称为弯曲成形极限。
管材的弯曲成形极限不仅取决于材料的力学性能及弯曲方法,而且还应考虑管件的使用要求。
对于一般用途的弯曲件,只要求管材弯曲变形区外侧断面上离中性层最远的位置所产生的最大伸长应变m ax ε不致超过材料塑性所允许的极限值作为定义成形极限的条件。
即以管件弯曲变形区外侧的外表层保证不裂的情况下,能弯成零件的内侧的极限弯曲半径min r ,作为管件弯曲的成形极限。
min r 与材料力学性能、管件结构尺寸、弯曲加工方法等因素有关。
图6—23管材弯曲受力及其应力应变状况a受力状态b应力应变状态不同弯曲加工方式的最小弯曲半径见表6—2。
表6—2管材弯曲时的最小弯曲半径(单位:mm)注:D为管材外径。
钢材和铝管在最小弯曲半径见表6—3。
表6—3钢管和铝管的最小弯曲半径(单位:mm)二、管材截面形状畸变及其防止管材弯曲时,难免产生截面形状的畸变,在中性层外侧的材料受切向拉伸应力,使管壁减薄;中性层内侧的材料受切向压缩应力,使管壁增厚。
因位于弯曲变形区最外侧和最内侧的材料受切向应力最大,故其管壁厚度的变化也最大(图6—24)。
在有填充物或芯棒的弯曲中,截面基本上能保持圆形,但壁厚产生了变化,在无支撑的自由弯曲中,不论是内沿还是外侧圆管截面变成了椭圆(圆6—24a,b),且当弯曲变形程度变大(即弯曲半径减小)时,内沿由于失稳起皱;方管在有支撑的弯曲(图6—24c,d)中,截面变成梯形。
图6—24管材弯曲后的截面形状关于圆管截面的变化情况,在生产中常用椭圆率来衡量。
椭圆率%100min max ⨯-=D D D (6—21)式中 max D ——弯曲后管材同一横截面的任意方向测得的最大外径尺寸,min D ——弯曲后管材同一横截面的任意方向测得的最小外径尺寸。
图6—25是椭圆率线图,这是把椭圆率对应于无量纲曲率R R 0 (0R 为管外半径,R 为弯曲断面中心层曲率半径)的变化表示在对数坐标上,以比值0R t 。
作为参变量的直线族来表示的。
由图可知,弯曲程度越大,截面椭圆率亦越大,因此,生产中常用椭圆率作为检验弯管质量的一项重要指标,根据管材弯曲件的使用性能不同,对其椭圆率的要求也不相同。
例如用于工业管道工程中的弯管件,高压管不超过5%;中、低压管为8%;铝管为9%;铜合金、铝合金管为8%。
截面形状的畸变可能引起断面面积的减小,增大流体流动的阻力,也会影响管件在结构中的功能效果。
因此,在管件的弯曲加工中,必须采取措施将畸变量控制在要求的范围内。
防止截面形状畸变的有效办法是:1)在弯曲变形区用芯棒支撑断面,以防止断面畸变。
对于不同的弯曲工艺,应采用不同类型的芯棒。
压弯和绕弯时,多采用刚性芯棒,芯棒的头部呈半球形或其他曲面形状。
弯曲时是否需要芯棒,用何种芯棒,可由图6—26、图6—27确定。
图6—26芯棒的结构形式图6—27选用芯棒线图2)在弯曲管坯内充填颗粒状的介质、流体介质、弹性介质或熔点低的合金等,也可以代替芯棒,防止断面形状畸变的作用。
这种方法应用较为容易,也比较广泛,多用于中小批量的生产。
3)在与管材接触的模具表面,按管材的截面形状,做成与之吻合的沟槽减小接触面上的压力,阻碍断面的歪扭,是一个相当有效的防止断面形状畸变的措施。
4)利用反变形法控制管材截面变化(图6—28),这种方法常用于在弯管机上的无芯弯管工艺,其特点是结构简单,所以应用广泛。
采用反变形法进行无芯弯管,即是管坯在预先给定以一定量的反向变形,则在弯曲后,由于不同方向变形的相互抵消,使管坯截面基本上保持圆形,以满足椭圆度的要求,从而保证弯管质量。
图6—28无芯弯管示意图1—弯曲模胎2—夹持块3—辊轮4—导向轮5—管坯图6—28无芯弯管示意图1—弯曲模胎2—夹持块3—辊轮4—导向轮5—管坯R(R为中心层曲率半径,D为反变形槽断面形状如图6—29,反变形槽尺寸与相对弯曲半径D管材外径)有关。
见表6—4。
表6—4 反变形槽的尺寸图6—29 反变形槽1—弯曲模胎 2—反变形辊轮管材厚度的变化,主要取决于管材的相对弯曲半径D R 和相对厚度D t 。
在生产中,弯曲外侧的最小壁厚min t 和内侧的最大壁厚m ax t ,通常可用下式作估算:⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=D R D t t t 211min⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=D R D t t t 211max式中 t —管材原始厚度 (mm);D —管材外径 (mm);R —中心层弯曲半径 (mm)。
管材厚度变薄,降低了管件的机械强度和使用性能,因此,生产上常用壁厚减薄率作为衡量壁厚变化大小的技术指标,以满足管件的使用性能。
管壁的减薄率%100min ⨯-=t t t式中 t —管材原始厚度 (mm);t—管材弯曲后最小壁厚(mm)。
min管材的使用性能不同,对壁厚减薄率也有不同的要求。
如用于工业管道工程的管件,对高压管不超过10%;对中、低压管不超过15%,且不小于设计计算壁厚。
减小管材厚度变薄的措施有:1) 降低中性层外侧产生拉伸变形部位拉应力的数值。
例如采取电阻局部加热的方法,降低中性层内侧金属材料的变形抗力,使变形更多地集中在受压部分,达到降低受拉部分应力水平的目的。
2) 改变变形区的应力状态,增加压应力的成分。
例如改绕弯为推弯,可以大幅度地从根本上克服管壁过渡变薄的缺陷。
三、弯曲力矩的计算管材弯曲力矩的计算是确定弯管机力能参数的基础。
根据塑性力学理论分析,推导出管材均匀弯曲时的弯矩理论表达式如下:管材弯曲力矩:ρπσ343822Btr tr M s +=式中 s σ—屈服应力;t —管壁厚度;r —管材弯曲半径;B —应变刚模数;ρ—弯曲中性层曲率半径。
实际管材弯曲时的弯矩、不仅取决于管材的性能、断面形状及尺寸、弯曲半径等参数,同时还与弯曲方法、使用的模具结构等有很大的关系。
因此,目前还不可能将诸多因素都用计算公式表示出来,在生产中只能做出估算。
管材弯曲力矩可用下式估算:3ρσμD W M b =式中 D —管材外径;b σ—材料抗弯强度;W —抗弯断面系数;μ—考虑因摩擦而使弯矩增大的系数。
系数μ不是摩擦系数,其值取决于管材的表面状态,弯曲方式,尤其是取决于是否采用芯棒、芯棒的类型及形状,甚至有关芯棒的位置等多种因素。
一般来说,采用刚性芯棒、不用润滑时,可取μ=5~8;若用刚性的铰链式芯棒时,可取μ=3。
第三节管材翻卷成形一、管材外翻卷成形二、管材内翻卷成形管材翻卷成形是从传统的冲压翻边、缩口工艺发展起来的特种成形工艺,它是通过模具对管件施加轴向压力使管材口部边沿产生局部弯曲的变形过程。
利用此项技术制造零件具有工艺简单、工序少、成本低、质量好等一系列优点,甚至可以生产出用其他冲压方法难以得到的零件。
此工艺已在汽车、航空航天等工业领域得到广泛应用。
管材翻转成形有两种基本方式,即外翻卷和内翻卷(图6—30)。
图6—30管材翻卷成形示意图a、b外翻c、d内翻1—管坯2—导流环3—锥模4—圆角模外翻卷管坯在轴向压力作用下,从内向外翻转,成形后增大其周长。
内翻卷管坯从外向内鄱卷,成形后减小其周长。
利用翻卷工艺除了能有效地成形多种筒类双壁管或多层管零件外,还可以加工凸底杯形件、阶梯管、异形管以及半双管、环形双壁汽筒、空心双壁螺母、热交换器、汽车消声器、电子工业中的波导管等。
目前上述零件一般采用多工步冲压和焊接方法加工,难度大,费用高,外观质量差。
采用翻卷工艺可保证零件使用可靠性,轻量化,节省原材料。
图6—31翻卷工艺加工成形的制件a双层管b阶梯管c异形管d凸底杯目前,根据资料,很多金属材料都可以在模具上以各种不同的翻卷方式成形,如铝合金、铜及铜合金、低碳钢、奥氏体不锈钢等,从110⨯φ到声5250⨯φ规格的管坯都可以成功地翻卷成双层管。
一、管材外翻卷成形翻卷成形,较其他成形工艺而言,其变形过程更为复杂,它包括扩口、卷曲、翻卷几种变形过程及其相互转换。
实现这种成形工艺的模具有多种,其中简单、常用的是锥形模和圆角模。
1. 锥形翻管模锥形翻管模结构如图6—32所示。
这种模具结构简单,在一套模具上可成形不同规格的管材,这一点是在其他管材成形模具上很难做到的。
另外作为精密管材翻卷成形的预成形工序,锥形模成形也得到广泛应用。
图6—32锥形翻管模a翻管模结构b锥形翻管工艺参数1—压头2—管坯3—锥模翻管时,管坯的一端置于锥模上,另一端由压力机滑块施加轴向压力,以实现管坯翻卷。
设计这种模具时,模具的半锥角α是最关键的参数,α的大小除了决定翻管成形的可行性外还影响着翻管的几何尺寸,即翻管系数K (K =1D D,D 和1D 分别为管坯外径与翻管外径)。
显然,存在一临界半锥角0α,当模具的半锥角α≥0α时,翻卷才能正常进行。
μ、H 戈尔布诺夫根据主应力法导出:02000sin 11cos sin 2αααπαD t --=考虑材料强化和扩口刚性端的影响,可将上式修改为:()⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=+-110323cos n s AL t n L D σα式中 L ——扩口平直端长度;Dt t t L 4tan tan 17.022+∙=αα D ——管坯平均直径;t ——管坯壁厚;n ——材料硬化指数;A ——材料强化系数,s σ——材料屈服强度。