Baldakio metalinių santvarų apskaičiavimas ir gamyba

Plieninių konstrukcijų skaičiavimas tapo kliūtimi daugeliui statybininkų. Naudodamiesi paprasčiausių lauko tvartų fermų pavyzdžiu, mes jums pasakysime, kaip teisingai apskaičiuoti apkrovas, taip pat pasidalinsime paprastais savaiminio surinkimo metodais, nenaudojant brangios įrangos..

Baldakio metalinių santvarų apskaičiavimas ir gamyba

Bendroji skaičiavimo metodika

Santvaros naudojamos ten, kur nepraktiška naudoti vientisą laikančiąją siją. Šioms konstrukcijoms būdingas mažesnis erdvinis tankis, išlaikant stabilumą, kad būtų galima suvokti smūgius be deformacijų dėl teisingo dalių išdėstymo.

Struktūriškai santvarą sudaro išorinis diržas ir užpildymo elementai. Tokios grotelės veikimo esmė yra gana paprasta: kadangi kiekvienas horizontalus (sąlygiškai) elementas negali atlaikyti visos apkrovos dėl nepakankamai didelio pjūvio, pagrindinio smūgio (sunkio jėgos) ašyje yra du elementai taip, kad atstumas tarp jų sudarytų pakankamai didelį visos konstrukcijos skerspjūvį. … Tai galima paaiškinti dar paprasčiau taip: apkrovų suvokimo požiūriu santvara laikoma pagaminta iš kietos medžiagos, o įdaras suteikia pakankamą stiprumą, pagrįstą tik apskaičiuotu pritaikytu svoriu..

Santvaros konstrukcija iš profilio vamzdžio Santvaros konstrukcija pagaminta iš suformuoto vamzdžio: 1 – apatinis diržas; 2 – petnešos; 3 – stelažai; 4 – šoninis diržas; 5 – viršutinis diržas

Šis metodas yra labai paprastas ir dažnai jo užtenka paprastų metalinių konstrukcijų statybai, tačiau atliekant grubius skaičiavimus medžiagos sunaudojama labai daug. Detalesnis esamo poveikio įvertinimas padeda sumažinti metalo sunaudojimą 2 ar daugiau kartų, šis metodas bus naudingiausias atliekant užduotį – suprojektuoti lengvą ir gana tvirtą santvarą, o po to surinkti..

Baldakio santvarų tipai Pagrindiniai baldakimo santvarų profiliai: 1 – trapecijos formos; 2 – su lygiagrečiais diržais; 3 – trikampis; 4 – arkos

Pirmiausia apibrėžkite bendrą savo ūkio konfigūraciją. Paprastai jis turi trikampį arba trapecijos formos profilį. Apatinis diržo elementas dedamas daugiausia horizontaliai, o viršutinis – kampu, užtikrinant teisingą stogo dangos sistemos nuolydį. Tokiu atveju stygos elementų skerspjūvis ir stiprumas turėtų būti parinkti arti, kad konstrukcija galėtų išlaikyti savo svorį su esama atramos sistema. Toliau pridedate vertikalius tiltus ir įstrižus ryšius savavališkai. Struktūra turi būti parodyta eskize, kad būtų galima pamatyti sąveikos mechaniką, nurodant realius visų elementų matmenis. Tuomet žaidžia Jos Didenybė fizikė.

Kombinuotų veiksmų ir palaikomųjų reakcijų nustatymas

Iš mokyklos mechanikos kurso statikos skyriaus paimsime dvi pagrindines lygtis: jėgų ir momentų pusiausvyrą. Mes juos naudosime atramų, ant kurių dedama sija, atsakymui apskaičiuoti. Skaičiavimų paprastumui bus laikoma, kad atramos yra vyriai, tai yra, kad jie neturi standžių jungčių (įterpimų) sąlyčio su sija taške.

Metalinės santvaros apskaičiavimas Metalo ūkio pavyzdys: 1 – ferma; 2 – juostinės sijos; 3 – stogo danga

Ant eskizo pirmiausia turite pažymėti stogo dangos sistemos nuolydį, nes būtent šiose vietose turėtų būti išdėstytos taikomosios apkrovos koncentracijos taškai. Paprastai breketų konvergencijos mazgai yra būtent apkrovos taikymo vietose, todėl apkrovą apskaičiuoti lengviau. Žinant bendrą stogo svorį ir santvarų skaičių tvarte, nesunku apskaičiuoti vienos santvaros apkrovą, o padengimo vienodumo koeficientas lems, ar veikiamosios jėgos koncentracijos taškuose yra lygios, ar jos skirsis. Pastarasis, beje, yra įmanomas, jei tam tikroje baldakimo dalyje viena dangos medžiaga yra pakeista kita, yra praėjimas arba, pavyzdžiui, teritorija, kurioje sniego apkrova yra netolygiai paskirstyta. Be to, poveikis skirtingiems santvaros taškams bus nevienodas, jei jo viršutinė sija bus apvalinta, tokiu atveju jėgos taikymo taškai turi būti sujungti segmentais, o lankas turėtų būti laikomas nutrūkusia linija..

Metalinės santvaros apskaičiavimas

Kai visos veikiančios jėgos yra pažymėtos ant santvaros eskizo, skaičiuojame atramos reakciją. Kiekvieno iš jų ūkis gali būti apibūdinamas kaip ne kas kita, kaip svertas, turintis atitinkamą įtaką. Norėdami apskaičiuoti jėgos momentą atramos taške, turite padauginti apkrovą kiekviename taške kilogramais iš šios apkrovos taikymo rankos ilgio metrais. Pirmoji lygtis sako, kad veiksmų suma kiekviename taške yra lygi atramos reakcijai:

  • 200 1,5 + 200 3 + 200 4,5 + 100 6 = R2 6 – momentų pusiausvyros lygtis mazgo atžvilgiu ir, kur 6 m yra peties ilgis)
  • R2 = (200 1,5 + 200 3 + 200 4,5 + 100 6) / 6 = 400 kg

Antroji lygtis lemia pusiausvyrą: dviejų atramų reakcijų suma bus tiksliai lygi taikomam svoriui, tai yra, žinant vienos atramos reakciją, nesunkiai rasite kitos vertės vertę:

  • R1 + R2 = 100 + 200 + 200 + 200 + 100
  • R1 = 800 – 400 = 400 kg

Nedarykite klaidos: čia taikoma ir svirties taisyklė, taigi, jei santvaros reikšmingas ilginimas yra už vienos iš atramų, tada šioje vietoje apkrova bus didesnė proporcingai atstumų nuo masės centro iki atramų skirtumui..

Diferencialinės jėgos skaičiavimas

Mes pereiname nuo bendro prie konkretaus: dabar reikia nustatyti kiekybinę pastangų, veikiančių kiekvieną ūkio elementą, vertę. Norėdami tai padaryti, mes išvardijame kiekvieną diržo segmentą ir užpildymo įdėklus su sąrašu, tada mes laikome kiekvieną iš jų kaip subalansuotą plokščią sistemą.

Metalinės santvaros apskaičiavimas

Skaičiavimų patogumui kiekvienas jungiamasis santvaros mazgas gali būti pavaizduotas kaip vektorinė diagrama, kurioje veiksmų vektoriai eina išilgai elementų ašių. Viskas, ko reikia skaičiavimams, yra žinoti mazgo susiliejančių segmentų ilgį ir kampus tarp jų..

Metalinės santvaros apskaičiavimas

Metalinės santvaros apskaičiavimas

Jums reikia pradėti nuo mazgo, kuriam apskaičiuojant palaikomąją reakciją buvo nustatytas maksimalus galimas žinomų kiekių skaičius. Pradėkime nuo kraštutinio vertikalaus elemento: jo pusiausvyros lygtis sako, kad susiliejančių apkrovų vektorių suma yra lygi nuliui, atitinkamai, priešingybė sunkio jėgai, veikiančiai išilgai vertikalios ašies, yra lygi atramos reakcijai, lygi pagal dydį, bet priešinga ženkle. Atkreipkite dėmesį, kad gauta vertė yra tik dalis bendros atramos, veikiančios tam tikrą mazgą, reakcijos, likusi apkrova kris ant horizontalių diržo dalių..

Metalinės santvaros apskaičiavimasMazgas b

  • -100 + S1 = 0
  • S1 = 100 kg

Toliau pereiname prie kraštutinio apatinio kampo mazgo, kuriame susikerta vertikalūs ir horizontalūs stygos segmentai, taip pat ir pasviręs petnešos. Vertikaliajam segmentui veikianti jėga, apskaičiuota ankstesnėje pastraipoje, yra atraminio spaudimo svoris ir reakcija. Jėga, veikianti pasvirusį elementą, apskaičiuojama nuo šio elemento ašies projekcijos į vertikalią ašį: iš atraminės reakcijos atimkite sunkio jėgos poveikį, tada „gryną“ rezultatą padalinkite iš kampo, kuriuo petnešos yra pasvirusios į horizontalę, nuodėmės. Horizontaliojo elemento apkrova taip pat nustatoma projekcija, bet jau horizontalioje ašyje. Naujai gautą pakreipto elemento apkrovą padauginame iš petnešos pasvirimo kampo cos ir gauname smūgio vertę į kraštutinį horizontalų stygos segmentą..

Metalinės santvaros apskaičiavimas Mazgas a

  • -100 + 400 – nuodėmė (33,69) S3 = 0 – pusiausvyros lygtis vienai ašiai prie
  • S3 = 300 / sin (33,69) = 540,83 kg – lazdele 3suspaustas
  • -S3 „Cos“ (33,69) + S4 = 0 – pusiausvyros lygtis vienai ašiai x
  • S4 = 540,83 cos (33,69) = 450 kg – lazdele 4ištemptas

Taigi, paeiliui pereinant iš mazgo į mazgą, reikia apskaičiuoti jėgas, veikiančias kiekviename iš jų. Atkreipkite dėmesį, kad priešingai nukreipti veiksmų vektoriai suspaudžia juostą ir atvirkščiai – ištempkite ją, jei nukreipti priešingai vienas nuo kito..

Elementų pjūvio nustatymas

Kai visos veikiančios apkrovos žinomos dėl santvaros, laikas nustatyti elementų sekciją. Jis nebūtinai turi būti vienodas visoms dalims: diržas tradiciškai gaminamas iš valcuotų gaminių, kurių pjūvis yra didesnis nei užpildymo dalių. Tai užtikrina dizaino saugumą.

Įtempimo strypo skerspjūvio apskaičiavimas

Kur: Ftr – ištemptos dalies skerspjūvio plotas; N – pastangos atsižvelgiant į projektavimo apkrovas Ry – projektinis medžiagų atsparumas; ?nuo – darbo sąlygų koeficientas.

Jei su plieninių dalių apkrova suskaidyti viskas yra gana paprasta, tada suspaustų strypų skaičiavimas atliekamas ne dėl stiprumo, o dėl stabilumo, nes galutinis rezultatas yra kiekybiškai mažesnis ir atitinkamai laikomas kritine verte. Jį galima apskaičiuoti naudojant internetinę skaičiuoklę arba tai galima padaryti rankiniu būdu, prieš tai nustačius ilgio mažinimo koeficientą, kuris nustato, kurioje viso ilgio lazdele gali sulenkti. Šis koeficientas priklauso nuo strypo kraštų pritvirtinimo būdo: suvirinimo užpakaliu metu tai yra vienetas, o esant „idealiai“ standžiajai guma – jis gali priartėti prie 0,5.

Baldakio metalinių santvarų apskaičiavimas ir gamyba

Kur: Ftr – suspaustos dalies skerspjūvio plotas; N – pastangos atsižvelgiant į projektavimo apkrovas ? – suspausto elemento išilginio lenkimo koeficientas (nustatomas iš lentelės); Ry – projektinis medžiagų atsparumas; ?nuo – darbo sąlygų koeficientas.

Jūs taip pat turite žinoti mažiausią sukibimo spindulį, apibrėžtą kaip koeficientas, padalijamas iš ašinio inercijos momento iš skerspjūvio ploto. Ašinį momentą lemia sekcijos forma ir simetrija, šią vertę geriau paimti iš lentelės.

Pjūvio spinduliavimo spindulys

Kur: ix – pjūvio inercijos spindulys; Jx – ašinis inercijos momentas; Ftr – skerspjūvio plotas.

Taigi, padaliję ilgį (atsižvelgiant į redukcijos koeficientą) iš mažiausio sukimosi spindulio, galite gauti kiekybinę lankstumo vertę. Norint, kad strypas būtų stabilus, įvykdoma sąlyga, kad apkrovos padalijimo iš skerspjūvio ploto koeficientas neturėtų būti mažesnis už leistinos gniuždomosios apkrovos ir atitraukimo koeficiento, kurį lemia konkretaus strypo lankstumo ir jo pagaminimo medžiagos, sandauga..

Lankstumo formulė

Kur: lx – numatomas ilgis santvaros plokštumoje; ix – mažiausias sekcijos išilginės x ašies inercijos spindulys; ly – numatomas ilgis nuo santvaros plokštumos; iy – mažiausias sekcijos išilgai y ašies sukibimo spindulys.

Atkreipkite dėmesį, kad suglaudintos juostos stabilumo analizėje rodoma visa santvaros operacijos esmė. Jei elemento sekcija yra nepakankama, o tai neleidžia užtikrinti jo stabilumo, mes turime teisę pridėti plonesnių jungčių, pakeisdami tvirtinimo sistemą. Tai apsunkina santvaros konfigūraciją, tačiau leidžia pasiekti didesnį stabilumą mažesniu svoriu..

Dalių ūkyje gamyba

Santvaros surinkimo tikslumas yra nepaprastai svarbus, nes visus skaičiavimus atlikome vektorinių schemų metodu, o vektorius, kaip žinote, gali būti tik visiškai tiesus. Dėl menkiausių įtempių, atsirandančių dėl kreivų dėl netinkamo elementų išdėstymo, santvara taps ypač nestabili..

Pirmiausia turite nuspręsti dėl išorinio diržo dalių matmenų. Jei su apatine sija viskas yra gana paprasta, tada norėdami rasti viršutinės ilgį, galite naudoti arba Pitagoro teoremą, arba šonų ir kampų trigonometrinį santykį. Pastaroji yra geriau, kai dirbama su tokiomis medžiagomis kaip kampinis plienas ir formos vamzdis. Jei yra žinomas santvaros nuolydžio kampas, tai galima padaryti kaip pataisą, apipjaustant dalių kraštus. Stačiakampiai diržo kampai sujungiami apipjaustant 45 ° kampu, pasvirusį – pridedant prie 45 ° kampo kampą vienoje jungties pusėje ir atimant iš kitos..

Suvirinti ūkio dalis

Užpildymo detalės išpjaustomos pagal analogiją su diržo elementais. Pagrindinis laimikis yra tas, kad ūkis yra griežtai suvienodintas produktas, todėl jo gamybai reikia tikslių detalių. Kaip ir skaičiuojant smūgius, kiekvienas elementas turi būti nagrinėjamas atskirai, nustatant konvergencijos kampus ir atitinkamai apatinių briaunų kampus..

Ūkiai dažnai gaminami su spinduliais. Tokios konstrukcijos turi sudėtingesnį skaičiavimo metodą, tačiau didesnį konstrukcijos stiprumą dėl tolygesnio apkrovų suvokimo. Nėra prasmės gaminti užpildymo elementus suapvalintais elementais, tačiau diržo dalims jis yra gana tinkamas. Paprastai arkinės santvaros susideda iš kelių segmentų, sujungtų užpildymo breketų suartėjimo taškuose, į kuriuos reikia atsižvelgti projektuojant.

Spindulio santvaros segmentas

Spindulio baldakimo santvara

Surinkimas ant aparatūros arba suvirinimas?

Pabaigoje būtų malonu išdėstyti praktinį skirtumą tarp santvaros surinkimo būdų suvirinant ir naudojant nuimamas jungtis. Visų pirma, varžtų ar kniedžių skylių gręžimas elemento korpuse praktiškai neturi įtakos jo lankstumui, todėl į tai praktiškai neatsižvelgiama.

Metalo santvaros surinkimas

Kalbant apie santvaros elementų tvirtinimo būdą, mes nustatėme, kad esant guoliams, smarkiai sumažėja strypo, kuris gali sulenkti, ilgio, dėl kurio jo skerspjūvis gali būti sumažintas. Tai yra privalumas, kai santvaros surenkamos ant įvorių, kurios pritvirtintos prie santvaros elementų šono. Šiuo atveju surinkimo būdas nėra ypatingas: garantuojama, kad suvirinimo siūlių ilgis bus pakankamas, kad atlaikytų koncentruotus mazgų įtempius..

Metalo santvaros gamyba iš suformuoto vamzdžio

Jei santvara surenkama sujungiant elementus be kaklaskarių, čia reikalingi specialūs įgūdžiai. Viso santvaros stiprumą lemia mažiausiai stiprus mazgas, todėl santuoka suvirinant bent vieną iš elementų gali sunaikinti visą konstrukciją. Jei neturite pakankamai suvirinimo įgūdžių, rekomenduojama surinkti varžtais ar kniedėmis, naudojant spaustukus, kampinius laikiklius ar dengiamąsias plokšteles. Tokiu atveju kiekvieno elemento tvirtinimas prie mazgo turi būti atliekamas bent dviejuose taškuose.

Įvertinkite straipsnį
Dalinkis draugais
Svarbiausios ekspertų rekomendacijos
Pridėti komentarą

Spustelėdamas mygtuką „Pateikti komentarą“ sutinku, kad būtų tvarkomi asmens duomenys ir sutinku su privatumo politika