Metāla kopnes aprēķins un izgatavošana nojumei

Tērauda konstrukciju aprēķins ir kļuvis par klupšanas akmeni daudziem celtniekiem. Izmantojot āra nojumes vienkāršāko fermu piemēru, mēs jums pateiksim, kā pareizi aprēķināt kravas, kā arī dalīsimies ar vienkāršām pašmontāžas metodēm, neizmantojot dārgas iekārtas.

Vispārējā aprēķina metodika

Kopnes izmanto gadījumos, kad nav praktiski izmantot cietu nesošo siju. Šīm struktūrām ir raksturīgs mazāks telpiskais blīvums, vienlaikus saglabājot stabilitāti, lai uztvertu triecienus bez deformācijas, kas rodas detaļu pareiza izvietojuma dēļ.

Strukturāli kopni veido ārējā josta un uzpildes elementi. Šādas režģa darbības būtība ir diezgan vienkārša: tā kā katrs horizontālais (nosacīti) elements nepietiekami lielas sekcijas dēļ nevar izturēt pilnu slodzi, divi elementi atrodas uz galvenās trieciena (gravitācijas) ass tādā veidā, ka attālums starp tiem nodrošina pietiekami lielu visas struktūras šķērsgriezumu. … To var izskaidrot vēl vienkāršāk šādi: no slodzes uztveres viedokļa kopni uzskata par it kā izgatavotu no cieta materiāla, savukārt pildījums nodrošina pietiekamu izturību, pamatojoties tikai uz aprēķināto pielietoto svaru.

Kopņu konstrukcija ir izgatavota no formas caurules: 1 – apakšējā josta; 2 – breketes; 3 – statīvi; 4 – sānu josta; 5 – augšējā josta

Šī pieeja ir ārkārtīgi vienkārša un bieži vien vairāk nekā pietiekama, lai izveidotu vienkāršas metāla konstrukcijas, tomēr materiāla patēriņš ir ārkārtīgi liels, veicot aptuvenus aprēķinus. Sīkāks esošās ietekmes apsvērums palīdz samazināt metāla patēriņu 2 vai vairāk reizes, šī pieeja būs visnoderīgākā mūsu uzdevumā – projektēt vieglu un diezgan stingru kopni un pēc tam to salikt.

Galvenie nojumes kopņu profili: 1 – trapecveida; 2 – ar paralēlām jostām; 3 – trīsstūrveida; 4 – izliekts

Sāciet ar savas saimniecības vispārējās konfigurācijas noteikšanu. Tam parasti ir trīsstūrveida vai trapecveida profils. Siksnas apakšējais elements ir novietots galvenokārt horizontāli, augšējais – leņķī, nodrošinot pareizu jumta seguma sistēmas slīpumu. Šajā gadījumā akorda elementu šķērsgriezums un stiprums jāizvēlas tuvu tam, lai konstrukcija varētu izturēt savu svaru ar esošo atbalsta sistēmu. Tālāk jūs pievienojat vertikālus tiltus un slīpas saites patvaļīgā skaitā. Struktūra jāattēlo uz skices, lai vizualizētu mijiedarbības mehāniku, norādot visu elementu reālos izmērus. Tad spēlē viņas Majestāte fiziķe.

Kombinēto darbību un atbalsta reakciju noteikšana

No skolas mehānikas kursa statikas sadaļas mēs ņemsim divus galvenos vienādojumus: spēku un momentu līdzsvaru. Mēs tos izmantosim, lai aprēķinātu balstu reakciju, uz kuriem tiek uzlikts stars. Aprēķinu vienkāršības labad tiks pieņemts, ka balsti ir verami, tas ir, tiem nav stingri savienojumi (iestiprinājumi) saskares vietā ar siju.

Metāla fermas piemērs: 1 – ferma; 2 – latojuma sijas; 3 – jumta segums

Skicē vispirms ir jāatzīmē jumta seguma sistēmas slīpums, jo tieši šajās vietās jāatrodas uzliktās slodzes koncentrācijas punktiem. Parasti brekešu konverģences mezgli atrodas slodzes pielikšanas vietās, tāpēc slodzi ir vieglāk aprēķināt. Zinot jumta kopējo svaru un kopņu kopņu skaitu nojumē, nav grūti aprēķināt vienas kopnes slodzi, un pārklājuma vienveidības koeficients noteiks, vai pieliktie spēki koncentrācijas punktos ir vienādi, vai arī tie atšķirsies. Pēdējais, starp citu, ir iespējams, ja noteiktā nojumes daļā viens pārklājuma materiāls tiek aizstāts ar citu, ir eja vai, piemēram, teritorija ar nevienmērīgi sadalītu sniega slodzi. Arī ietekme uz dažādiem kopnes punktiem būs nevienmērīga, ja tā augšējā sija ir noapaļota, šajā gadījumā spēka pielikšanas punktiem jābūt savienotiem ar segmentiem, un loka jāuzskata par pārtrauktu līniju.

Kad visi darbojošie spēki ir atzīmēti uz kopņu skices, mēs turpinām aprēķināt atbalsta reakciju. Attiecībā uz katru no tām saimniecību var attēlot tikai kā sviru ar attiecīgu ietekmi uz to. Lai aprēķinātu spēka momentu balsta punktā, jums ir jāreizina slodze katrā punktā kilogramos ar šīs slodzes pielikšanas rokas garumu metros. Pirmais vienādojums saka, ka darbību summa katrā punktā ir vienāda ar balsta reakciju:

• 200 1,5 + 200 3 + 200 4,5 + 100 6 = R₂ 6 – momentu līdzsvara vienādojums attiecībā pret mezglu un, kur 6 m ir pleca garums)
• R₂ = (200 1,5 + 200 3 + 200 4,5 + 100 6) / 6 = 400 kg

Otrais vienādojums nosaka līdzsvaru: divu balstu reakciju summa būs precīzi vienāda ar pielietoto svaru, tas ir, zinot viena balsta reakciju, jūs viegli varat atrast otra vērtību:

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

Bet nekļūdieties: šeit tiek piemērots arī sviras noteikums, tāpēc, ja kopnei ir ievērojams pagarinājums ārpus viena no balstiem, tad slodze šajā vietā būs lielāka proporcionāli atšķirībai starp attālumiem no masas centra līdz balstiem..

Diferenciālā spēka aprēķins

Mēs pārejam no vispārējā uz konkrēto: tagad ir jānosaka to centienu kvantitatīvā vērtība, kas darbojas ar katru saimniecības elementu. Lai to izdarītu, mēs uzskaitām katru jostas segmentu un iepildīšanas ieliktņus ar sarakstu, pēc tam katru no tiem mēs uzskatām par līdzsvarotu plakanu sistēmu.

Aprēķinu ērtībai katru kopnes savienojošo mezglu var attēlot kā vektoru diagrammu, kur darbības vektori iet pa elementu garenvirziena asīm. Viss, kas nepieciešams aprēķiniem, ir jāzina mezglā saplūstošo segmentu garums un leņķi starp tiem..

Jums jāsāk ar mezglu, kuram atbalsta reakcijas aprēķināšanas laikā tika noteikts maksimālais iespējamais zināmo daudzumu skaits. Sāksim ar galēju vertikālu elementu: tā līdzsvara vienādojums saka, ka saplūstošo slodžu vektoru summa ir vienāda ar nulli, attiecīgi, pretdarbība gravitācijas spēkam, kas darbojas pa vertikālo asi, ir līdzvērtīga balsta reakcijai, vienāda ar lielumu, bet pretī zīmei. Ņemiet vērā, ka iegūtā vērtība ir tikai daļa no kopējā balsta reakcijas, kas iedarbojas uz doto mezglu, pārējā slodze nokrīt uz jostas horizontālajām daļām..

Mezgls b

• -100 + S₁ = 0
• S₁ = 100 kg

Tālāk mēs virzāmies uz galējā apakšējā stūra mezglu, kurā saplūst akorda vertikālie un horizontālie segmenti, kā arī slīpais stiprinājums. Spēks, kas iedarbojas uz vertikālo segmentu, aprēķināts iepriekšējā rindkopā, ir spiediena svars un balsta reakcija. Spēku, kas iedarbojas uz slīpu elementu, aprēķina no šī elementa ass projekcijas uz vertikālo asi: no balsta reakcijas atņem smaguma darbību, pēc tam “tīro” rezultātu dala ar tā leņķa grēku, kurā balsts ir slīps pret horizontāli. Horizontāla elementa slodzi atrod arī projekcija, bet jau uz horizontālās ass. Jauniegūto slīpā elementa slodzi reizinām ar breketes slīpuma leņķa cos un iegūstam trieciena vērtību uz akordi galēji horizontālo segmentu..

Mezgls a

• -100 + 400 – grēks (33,69) S₃ = 0 – līdzsvara vienādojums uz asi plkst
• S₃ = 300 / sin (33,69) = 540,83 kg – stienis 3saspiests
• -S₃ Košs (33,69) + S₄ = 0 – līdzsvara vienādojums uz asi x
• S₄ = 540,83 cos (33,69) = 450 kg – stienis 4izstiepts

Tādējādi, secīgi pārejot no mezgla uz mezglu, ir jāaprēķina spēki, kas darbojas katrā no tiem. Ņemiet vērā, ka pretēji vērsti darbības vektori saspiež joslu un otrādi – izstiepiet to, ja tie ir vērsti viens pret otru..

Elementu sekcijas noteikšana

Kad kopnei ir zināmas visas darbojošās slodzes, ir laiks noteikt elementu sekciju. Tam nav jābūt vienādam attiecībā uz visām detaļām: josta parasti tiek izgatavota no velmētiem izstrādājumiem, kuru sekcija ir lielāka nekā uzpildes detaļām. Tas nodrošina dizaina drošības rezervi.

Kur: F_tr – izstieptas daļas šķērsgriezuma laukums; N – projekta slodzes piepūle; R_y – projektētā materiāla izturība; ?_{no plkst} – darba apstākļu koeficients.

Ja tērauda detaļu slodzes gadījumā viss ir samērā vienkāršs, tad saspiesto stieņu aprēķināšana tiek veikta nevis stiprības, bet gan stabilitātes dēļ, jo gala rezultāts ir kvantitatīvi mazāks un attiecīgi tiek uzskatīts par kritisku vērtību. To var aprēķināt, izmantojot tiešsaistes kalkulatoru, vai arī to var izdarīt manuāli, iepriekš nosakot garuma samazināšanas koeficientu, kas nosaka, kurā kopējā garuma daļā stienis spēj saliekties. Šis koeficients ir atkarīgs no stieņa malu piestiprināšanas metodes: muca metināšanai tā ir vienība, un “ideāli” cietu gusseņu klātbūtnē tā var tuvināties 0,5.

Kur: F_tr – saspiestas daļas šķērsgriezuma laukums; N – projekta slodzes piepūle; ? – saspiestu elementu gareniskā liekuma koeficients (noteikts no tabulas); R_y – projektētā materiāla izturība; ?_{no plkst} – darba apstākļu koeficients.

Jums jāzina arī minimālais novirzes rādiuss, kas noteikts kā kvadrātsakne no koeficienta, kas inerces aksiālo momentu dalīs ar šķērsgriezuma laukumu. Aksiālo momentu nosaka sekcijas forma un simetrija, labāk ir ņemt šo vērtību no tabulas.

Kur: i_x – sekcijas inerces rādiuss; Dž_x – ass inerces moments; F_tr – šķērsgriezuma laukums.

Tādējādi, dalot garumu (ņemot vērā samazināšanas koeficientu) ar minimālo rotājuma rādiusu, jūs varat iegūt elastības kvantitatīvo vērtību. Stabilai stieņai tiek izpildīts nosacījums, ka slodzes dalīšanas koeficients ar šķērsgriezuma laukumu nedrīkst būt mazāks par pieļaujamās spiedes slodzes un izliekuma koeficientu, ko nosaka ar konkrēta stieņa un tā izgatavošanas materiāla elastības vērtību..

Kur: l_x – aptuvenais garums kopnes plaknē; i_x – sekcijas minimālais inerces rādiuss gar x asi; l_y – aptuvenais garums no kopnes plaknes; i_y – sekcijas gar y-asi minimālais gredzena rādiuss.

Lūdzu, ņemiet vērā, ka saspiestā joslas stabilitātes analīzē tiek parādīta visa kopņu darbības būtība. Ja elementa sekcija ir nepietiekama, kas neļauj nodrošināt tā stabilitāti, mums ir tiesības pievienot plānākus savienojumus, mainot stiprinājuma sistēmu. Tas sarežģī kopņu konfigurāciju, bet ļauj sasniegt lielāku stabilitāti ar mazāku svaru..

Detaļu ražošana saimniecībai

Kopņu montāžas precizitāte ir ārkārtīgi svarīga, jo visus aprēķinus veicām ar vektoru diagrammu metodi, un vektors, kā jūs zināt, var būt tikai absolūti taisns. Tāpēc mazākais spriegums, ko rada kropļojumi, kas saistīti ar nepareizu elementu izvietojumu, padarīs kopni ārkārtīgi nestabilu..

Vispirms jums jāizlemj par ārējās jostas daļu izmēriem. Ja ar apakšējo staru viss ir pavisam vienkārši, tad, lai atrastu augšējā, var izmantot Pitagora teorēmu vai sānu un leņķu trigonometrisko attiecību. Pēdējais ir vēlams, strādājot ar tādiem materiāliem kā leņķa tērauds un formas caurule. Ja kopņu slīpuma leņķis ir zināms, to var koriģēt, apgriežot detaļu malas. Siksnas taisnleņķi ir savienoti ar apgriešanu 45 ° leņķī, slīpi – pievienojot 45 ° leņķa leņķi vienā locītavas pusē un atņemot to no otras.

Uzpildes detaļas tiek izgrieztas pēc analoģijas ar jostas elementiem. Galvenā nozveja ir tā, ka ferma ir stingri vienots produkts, tāpēc tā ražošanai ir nepieciešama precīza informācija. Tāpat kā darbību aprēķinos, katrs elements jāapsver atsevišķi, nosakot konverģences leņķus un attiecīgi apakšējo malu leņķus..

Saimniecības bieži tiek izgatavotas ar rādiusu. Šādām konstrukcijām ir sarežģītāka aprēķina metode, bet lielāka konstrukcijas izturība, pateicoties vienotākai slodzes uztverei. Nav jēgas veikt pildīšanas elementus ar noapaļotiem elementiem, bet jostas detaļām tas ir diezgan piemērojams. Parasti arkveida kopnes sastāv no vairākiem segmentiem, kas ir savienoti piepildīšanas brekešu konverģences vietās, kas jāņem vērā, izstrādājot.

Montāža uz aparatūras vai metināšana?

Noslēgumā būtu jauki izklāstīt praktisko atšķirību starp kopņu montāžas metodēm, metinot un izmantojot noņemamos savienojumus. Sākumā urbumu urbšana bultskrūvēm vai kniedēm elementa korpusā praktiski neietekmē tā elastību, tāpēc praksē netiek ņemta vērā.

Runājot par kopņu elementu nostiprināšanas metodi, mēs noskaidrojām, ka gussešu klātbūtnē ievērojami samazinās stieņa sekcijas garums, kas var saliekties, kā dēļ var samazināt tā šķērsgriezumu. Tā ir priekšrocība, ja kopni saliek uz kronšteiniem, kas piestiprināti pie kopņu elementu sāniem. Šajā gadījumā montāžas metodē nav īpašu atšķirību: tiks garantēts, ka metinājumu garums būs pietiekams, lai izturētu koncentrētos spriegumus mezglos..

Ja kopni samontē, savienojot elementus bez lakatiem, šeit ir vajadzīgas īpašas prasmes. Visa kopnes izturību nosaka vismazāk spēcīgais mezgls, un tāpēc laulība, metinot vismaz vienu no elementiem, var izraisīt visas struktūras iznīcināšanu. Ja jums nav pietiekami daudz metināšanas iemaņu, ieteicams salikt ar skrūvēm vai kniedēm, izmantojot skavas, leņķa stiprinājumus vai pārseguma plāksnes. Šajā gadījumā katra elementa piestiprināšana pie mezgla jāveic vismaz divos punktos.

Līdzīgi ieraksti:

1. Kuru polikarbonātu izvēlēties siltumnīcai vai nojumei Latvijas iedzīvotāji var izvēlēties sev ideālu siltumnīcas vai nojumes polikarbonātu, kam piemīt plašs plusu kopums. Polikarbonātu priekšrocības - augsta izturība, novērš negatīvu gaismas iedarbību, izturība pret laika apstākļu izmaiņām, ugunsdrošība,...
2. Kas ir zelta lapa – sastāvs un izgatavošana, uzklāšanas tehnoloģija uz dažādām virsmām Zelta lape ir ārkārtīgi izturīgs, spīdīgs, pārstrādājams materiāls, ko bieži izmanto interjera dekorēšanā. Tā ir materiāla sastāvdaļu un izgatavošanas īpatnības, veidus, kā to uzklāt uz dažādām virsmām utt. Tā ir...
3. Tvertnes kauss apmešanai: cenas un DIY izgatavošana Latvijā atrodams unikāls amatnieciski izgatavojams Tvertnes Kauss priekš ūdens apmešanai - tam ir brīnišķīgas cenas un tas ir viegli veidojams. Šis kauss piešķirs jūsu dārzam un mājai burvīgu oriģinālo akcentu,...
4. Pastkastes ar signalizācijas sistēmu “ieradies pasts” izgatavošana \"Pasts ir svarīga ikviena uzņēmuma /organizācijas daļa, un mūsu ražotā pastkaste ar signalizācijas sistēmu \"ieradies pasts\" to nodrošina. Pastkastes veicina darbinieku produktivitāti un automatizāciju, uzlabo klientu līmeņa apkalpošanu un paaugstinātu...

Lasīt vairāk  Poliestera izolācija: īpašības, plusi un mīnusi