Формула расчета массы металла

Формула расчета массы металла

Металл получил достаточно широкое применение в различных отраслях промышленности. Создавая металлические конструкции необходимо предварительно рассчитать два таких важных показателя: прочность, общий вес.

Прочность конструкции может быть рассчитана по методикам теории сопротивления материалов. Вес рассчитывается с учётом следующих характеристик:

• стандартная плотность образца (определяется по физическим характеристикам);
• форма металла (согласно существующего сортамента – листовой прокат, швеллер, уголок, труба, так далее);
• геометрическая форма, размеры детали.

Наличие многообразных форм металлических изделий требует индивидуального подхода при проведении расчёта следующих параметров:

• массы всей металлической конструкции;
• необходимый объём металла.

3 Вес профильной трубы – калькулятор тремя способами

Приведенный выше метод годится только для профилей круглого сечения, а как же быть, если вам нужна труба прямоугольная? Для этого существует отдельный способ, правда, он тоже выдает лишь средний результат, конечно, при условии, что вы воспользуетесь усредненным значением плотности металла, а именно – 7850 кг/м 3 . Однако вам ничто не мешает применить уже найденные нами для предыдущей формулы величины плотности различных сплавов и цветных металлов.

Сама же формула выглядит следующим образом: М_П = b . 2(А+В) . ρ, где b – толщина стенки профиля, A и B – длины сторон, а p – плотность. Как найти толщину стенки трубы, вы уже знаете из ряда формул, приведённых выше.
Есть и другой способ, для которого нам понадобится формула вычисления массы профиля круглого сечения. Кто-то спросит: «При чем тут она, если для расчетов нужен диаметр?» Однако, вспомним, что основное определение массы выглядит, как m = pV, то есть нам нужны плотность и объем трубы из того или иного металла. Первое значение у нас имеется в избытке, можно подставлять различные величины, благодаря всевозможным ГОСТам, а второе ничего не стоит получить, и даже не одним, а тремя способами. Правда, каждый из методов слегка изменит трубный калькулятор, во всех трех случаях вес трубы не будет одинаковым.

Итак, рассмотрим первый способ получения объема. Для начала представим себе трубу в виде прутка. Иными словами, нам нужны внешние длины сторон и длина прямоугольного профиля. Перемножаем эти величины и получаем полный объем трубы, в сумме с пустотой. Теперь нам нужно вычислить объем, так сказать, «дырки от бублика», то есть внутренней полости профиля. Перемножаем длины внутренних сторон и длину. Вычитаем второй результат из первого и получаем объем металла, содержащегося в стенках трубы. Теперь, чтобы рассчитать вес трубы, в калькулятор остается подставить любое подходящее к случаю значение плотности.

Второй способ несколько сложнее, при условии, что стенка профиля имеет неодинаковую толщину по всему периметру (в горячекатаном профиле), который нам и нужно измерить. Для этого измеряем одну сторону прямоугольной трубы и умножаем полученную величину на среднюю толщину данной стенки. Подобную процедуру повторяем ещё 3 раза для остальных сторон. Таким образом, мы получаем объемы четырех граней прямоугольного профиля, сложив которые, получим общее значение. Результат вычислений и следует умножить на плотность металла, из которого сделана труба. Третий же способ – воспользоваться данными приведенной ниже таблицы, по которой можно найти массу квадратного профиля в килограммах:

Чугунные трубы и их особенности

При прокладке водопровода важно учитывать такие критерии, как срок службы материала, его прочность, а также масса и диаметр. Чугунные трубопроводы использовались для прокладки водопроводов достаточно давно, и сегодня их основным конкурентом является пластик. Если сравнивать пластик и чугун, то первый вариант имеет больше преимуществ, но все же уступает второму по таким критериям, как прочность, долговечность и надёжность.

В отличие от стальных сварочных изделий, чугунные материалы имеют намного больший вес, что связано с толщиной стенок этих изделий. Чтобы повысить качество чугунного материала, в его состав добавляется смесь шаровидного графита. Это позволило повысить показатели прочности, пластичности и устойчивости материала к растрескиванию при влиянии негативных агрессивных сред.

Популярность чугуна обусловлена разнообразием его диаметров, однако даже этот фактор не способствует снижению большого веса материала. Чтобы снизить вес, производители уменьшают длину труб, вызывая неудобства создания большого количества соединений. Однако при этом упрощается процесс монтажа.

К основным преимуществам чугунных изделий относятся:

1. Высокий срок службы, составляющий более 100 лет.
2. Низкие показатели аварийности.
3. Устойчивость к физическим и механическим нагрузкам.
4. Стойкость к перепадам температур.

Зная характеристику двух вариантов металлических труб, нужно разобраться в вопросе измерения веса 1 метра изделия.

По каким формулам рассчитывается объем трубы

Объем трубы рассчитывается значительно легче. Несложные измерения помогут определить длину окружности сечения с радиусом (R). При возможности нахождения внутреннего объема можно воспользоваться значением внутреннего радиуса, а при вычислении объема, занимаемого трубой – внешнего. При известном значении диаметра (D):
R = D/2.

Для вычисления радиуса есть и другая формула:
R = L/6,28318530, где
L является длиной окружности.

Дальше необходимо вычисление площади сечения трубы (S):
S = Пи*R*R.

Если радиус измеряется в сантиметрах, но площадь будет получена в квадратных сантиметрах. Остается выполнить умножение площади сечения на длину трубы, чтобы получить правильный объем.
Необходимо придерживаться одинаковых единиц измерения для радиуса и длины трубы.

Виды металлопроката

Весь металл можно разделить на две больших группы:

1. Сортовой — простые, фасонные изделия. К ним относятся круги, уголки, квадраты, швеллера, рельсы.
2. Листовой — горячекатаные, холоднокатаные листы. К ним относятся рулоны, полосы, листовой металл разной толщины.

Сокращенный сортамент металлопроката строится на параметрах, в которых указывается как правильно изготавливать те или иные металлические изделия, сколько они должны весить, какая должна быть длина.

К самым популярным видам проката из металла относятся:

1. Профнастил — металлические листы малой толщины, которые имеют ребра жесткости. Может быть кровельным, стеновым, несущим.
2. Стальные листы — пластины из металла с различной толщиной.
3. Швеллеры — профиля, которые имеют п-образную форму. Применяются в различных направлениях промышленности.
4. Трубы — полый прокат. Их используются для изготовления трубопроводов, по которым будут пропускаться газы, разные жидкости.
5. Арматура — используется для армирования железобетонных изделий. Поверхность бывает с ребрами или гладкая.

Черный

Список сортамента черного металла:

1. Стальные круги. Мерная длина — 6 м. Размеры — от 10 до 280 мм.
2. Горячекатаная полоса. Толщина — 3–14 мм, размеры — 20–150 мм.
3. Горячекатаный шестигранник. ГОСТ 2879-88.
4. Двутавровая горячекатаная балка. Типовые размеры от 10 до 70мм.
5. Стальная катанка. ГОСТ 30136-94.
6. Горячекатаный швеллер. ГОСТ 8278-83.

Отдельными группами являются изделия, относящиеся к листовому, трубному прокату.

Цветной

Сортамент цветного металлопроката по государственным стандартам:

1. Медные прутья. ГОСТ 1535-91.
2. Латунная проволока. ГОСТ 1066-90.
3. Медно-цинковые сплавы, которые обрабатывались давлением. ГОСТ 15527-04.
4. Свинец высокой чистоты. ГОСТ 22861-93.
5. Листы из свинца. ГОСТ 9559-89.
6. Трубы из меди. ГОСТ 617-90.

В государственных документах указываются ходовые размеры изделий из цветных металлов, масса зависимо от габаритов, технологии производства.

Медные укомплектованные трубы

4. Формула расчета веса профильной трубы.

Формула расчета веса трубы профильной прямоугольного и квадратного профиля:

М – вес 1 метра погонного, кг;

A и В – длины сторон, м;

B – длина поперечного сечения, м;

P – плотность материала, кг/м3,

S – толщина стенки, м.

Когда необходимо узнать общую массу всей партии труб, вес погонного метра умножают на общий метраж.

Обращаем Ваше внимание! Профильные трубные изделия от разных поставщиков могут иметь различную массу при одинаковых размерах (показатель сечения и толщина стенки). Теоретический вес труб указанных в таблицах ГОСТ, имеют отклонения от реальных данных. Связано это с тем, что профильная продукция отпускается в соответствии с определёнными рамками допусков, указанные в таблицах ГОСТ, которые могут отличаться от реальных данных.

Внутренний и наружный диаметр, толщина стенки, радиус

Трубы — специфический продукт. Они имеют внутренний и наружный диаметр, так как стенка у них толстая, ее толщина зависит от типа трубы и материала из которого она изготовлена. В технических характеристиках чаще указывают наружный диаметр и толщину стенки.

Внутренний и наружный диаметр трубы, толщина стенки

Имея эти два значения, легко высчитать внутренний диаметр — от наружного отнять удвоенную толщину стенки: d = D — 2*S. Если у вас наружный диаметр 32 мм, толщина стенки 3 мм, то внутренний диаметр будет: 32 мм — 2 * 3 мм = 26 мм.

Если же наоборот, имеется внутренний диаметр и толщина стенки, а нужен наружный — к имеющемуся значению добавляем удвоенную толщину стеки.

С радиусами (обозначаются буквой R) еще проще — это половина от диаметра: R = 1/2 D. Например, найдем радиус трубы диаметром 32 мм. Просто 32 делим на два, получаем 16 мм.

Измерения штангенциркулем более точные

Что делать, если технических данных трубы нет? Измерять. Если особая точность не нужна, подойдет и обычная линейка, для более точных измерений лучше использовать штангенциркуль.

Профильные трубы — виды, типы

Производители предлагают металлопрокат различного вида и типоразмера. В машиностроении, строительной отрасли, мебельном производстве и других областях широко используются профильные изделия, каждая из которых имеет свои отличительные особенности и возможную область использования. Предлагаем ознакомиться с возможными вариантами, чтобы было проще делать выбор в процессе покупки.

Электросварные прямошовные трубы

Для изготовления электросварных прямошовных труб используются стальные штрипсы. В процессе производстве заготовке придается нужная форма с последующим формированием сварного шва вдоль изготавливаемого изделия. В зависимости от используемого метода формообразования заготовки профильный трубопрокат может быть:

• холоднодеформированным;
• горячедеформированным;
• холоднокатаным;
• холоднотянутым.

Производители предлагают прокат с круглым и прямоугольным сечением различных категорий в зависимости от химического состава сплава, используемого для их изготовления. Из-за технологических особенностей производства такая стальная продукция имеет определенные недостатки:

• В поперечном направлении возникающие напряжения распределяются неравномерно;
• В местах изгиба может наблюдаться утончения профиля.

Внимание! Вес и размеры проката стандартизированы.

Шов проходит вдоль всего изделия

Электросварные холоднодеформированные

Нормативными документами установлены требования к наружному диаметру, толщине стенке и весу одного погонного метра трубопроката. Может поставляться в термически обработанном состоянии и без термической обработки. Допускает эксплуатацию при высоком и низком давлении. Выдерживает воздействие высоких температур. Имеет обширную область использования, начиная от коммунального хозяйства и заканчивая нефтегазовой областью. В нормативных документах содержаться таблицы веса труб и их основных размеров.

Холоднодеформированный трубопрокат со сварным швом

Бесшовные теплодеформированные

Бесшовный (цельнотянутый) металлопрокат получают из монолитной заготовки цилиндрической формы, которую в процессе производства разогревают до заданной температуры. На прошивном прессе формируется полый цилиндр, после чего прокат отправляет на вальцы для окончательного формообразования.

Используемая технология позволяет получить стальной трубопрокат с максимальной толщиной стенки 75 мм, отличающиеся повышенными прочностными характеристиками.

Бесшовные отличаются повышенной прочностью

Условное обозначение

При приобретении профильной трубы, особенно в больших объемах, заказчику полезно знать ее условное обозначение. Оно регламентировано ГОСТ 8645-68 и имеет стандартный вид в виде дроби, в числителе которой указаны размерные параметры (высота и ширина стенки, толщина сечения и длина изделия). В знаменателе указывают материал изготовления и соответствующий ему госстандарт.

Рис. 6 Обозначение профтруб по ГОСТ 8645-68

Чтобы определить вес трубы стальной стандартной формы сечения, находят справочные данные соответственно в ГОСТ 8639-82 или ГОСТ 8645-68. Если профтруба изготовлена из отличного от низкоуглеродистой стали материала (нержавейки, алюминия), для определения массы используют простые формулы расчета или онлайн калькуляторы из интернет сети.