Определение расчетного веса (массы) состава грузового поезда

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.

Считаем вес листового проката

Расчёт веса металлопроката достаточно простая задача подобного класса. Простота определяется формой исследуемого образца. Чтобы приступить к вычислениям, необходимо знать следующие характеристики:

• геометрические размеры исследуемого образца;
• плотность металла (для стали можно использовать усреднённый показатель, который равен 7850 кг/м 3 );

Например, вес листа, размер которого составляет длиной один метр, шириной два метра, толщиной 0,35 мм будет весить 5,5 кг. Лист толщиной 5 мм, размерами 1,5 м в ширину и длиной 6 метров будет весить 353,25 кг.

Прежде чем применять металлический лист как перекрытие или строительную конструкцию следует оценить его вес.

Вес листового проката

Объём клина и обелиска

Клин в технике часто является пятигранником, в основании которого лежит прямоугольник, а боковые грани являются равнобедренными треугольниками или трапециями. Формула для расчёта объёма клина имеет вид:

, где:

• а – сторона основания подножия клина;
• а1 – ширина верхушки клина;
• b – толщина клина;
• h — высота клина.

Обелиск — это шестигранник, основанием которого являются прямоугольники, которые расположены в параллельных плоскостях. Противоположные грани при этом симметрично наклонены к основанию обелиска. Объём данного геометрического тела:

, где:

• а и b – размеры длины и ширины большего основания обелиска;
• а а1 и b1 – меньшего основания обелиска;
• h – высота обелиска.

Что такое переводной коэффициент?

Он позволяет рассчитать вес изделий из любого материала. Его получают, как отношение плотности выбранного материла к значению плотности стали. Далее для вычисления искомого параметра достаточно вычислить такой параметр стального изделия заданной формы. Полученный результат умножит на переводной коэффициент для данного материала.

Коэффициент является безразмерной величиной. Имеет свои конкретные значения у различных металлов и сплавов. Например, алюминий имеет 0,34, медь – 1,14, к бронзе марки ОЦС5-5-5 применяют 1,12.

Чтобы вычислить вес листа из указанной бронзы необходимо получить параметр такого же листа из стали, перемножив с переводным коэффициентом.

Переводной коэффициент металла

Такую же методику расчёта, применение переводного коэффициента, справедливо применять к неметаллическим изделиям прямоугольной формы. Например, к текстолиту с коэффициентом 0,18, органическому стеклу – 0,15. Полученные результаты будут удовлетворять требованиям по точности.

Зачем нужно знать удельный вес профильной трубы?

Важность такой информации велика в силу того, что у профильных труб имеются определенные отличия от стандартных водопроводных изделий. Чаще всего на рынке предлагаются трубы с сечением квадратной или прямоугольной формы. Главное достоинство таких трубных изделий заключается в их высоком качестве и прочности стали, из которой они изготовлены.
При сооружении различных конструктивных элементов широко используются именно профильные трубы. Они получили большое распространение в различных отраслях промышленности. При создании конструкций из металла возникает задача в определении веса изделия. Для этого проводятся необходимые расчеты. После их завершения полученные данные вносят при заполнении документации.

Наряду с ответственными компаниями, на рынке действуют и недобросовестные продавцы, которые предлагая продукцию, пытаются обмануть клиентов. С каждым годом все возрастает количество трубных изделий из Поднебесной, которые по своим качественным характеристикам не всегда отвечают требованиям отечественного производства.

В случае с китайскими трубами есть одна особенность, о которой многие потенциальные покупатели просто не знают. Все дело в том, что у этих изделий по краям определяется толщина труб. Именно там чаще всего и выполняют замеры. А вот на оставшихся участках трубы толщина очень маленькая. Поэтому выявить такой недостаток можно, только если определить массу изделия.

Чем усложняется расчёт веса металла?

Серьёзным различием в полученных данных по расчёту массы стального изделия является технология его производства. Разница между холоднокатаным прокатом металла и горячекатаным может быть достаточно существенная. Речь идет о точности геометрических характеристик при сохранении плотности по всей протяжённости изделия.

Применение непрерывного нагрева и последующего охлаждения приводит к таким негативным явлениям как окисление, рекристаллизация. Неравномерность этих процессов вызывает изменение такого параметра как толщина.

Точность расчетов холоднокатаных и горячекатаных металлических профилей будет отличаться. Погрешность, вызванная нестабильностью толщины, требует получения некоторого усредненного значения.

Читать также: Предел текучести материала формула

Как вычислить массу профиля прямоугольного сечения?

Прямоугольный профиль представляет собой параллелепипед с заданной толщиной стенки. Толщина стенки задаётся в технической документации на конкретный образец.

Расчёт массы можно произвести двумя способами. В первом способе рассчитывают площадь сечения: для листа заданной толщины. Рассчитывают массу прямоугольного параллелепипеда по внешним размерам. Затем производят такие же вычисления для параллелепипеда с внутренними размерами. Разность двух значений и будет являться искомой характеристикой.

Во втором способе рассчитывают значение веса одной стенки конструкции. Если сечение квадратное, умножают на четыре. Если прямоугольное – вычислят отдельно величину меньшей и большей стенки. Затем умножив каждое значение на два, и сложив результаты, получают итоговый показатель.

Вес профиля квадратного сечения

Для упрощения процесса разработаны специальные таблицы.

Общие подходы или немного скучной теории

Для определения веса любого предмета достаточно умножить его объём на удельный вес. Если с удельным весом всё более-менее понятно, то объём определить труднее (если не рассматривать такие простые формы как куб). Наиболее общим принципом расчёта объёма считается принцип Гюльдена, когда площадь поперечного сечения какого-либо предмета умножают на его высоту. С высотой металлоконструкции проблем также обычно не возникает, её легко (либо почти легко) замерить непосредственно, особенно, если сечение по высоте постоянно. Так можно поступить в отношении стальных труб любого сечения и профиля, двутавров, швеллеров, уголков и т.д. Метод определения массы металлических предметов сложных и непостоянных по высоте форм рассмотрим позднее.

Определяем вес профиля круглого сечения

К металлопрокату круглого сечения относятся сплошные прутки, арматура, трубы различного диаметра. Подход к решению задачи сохраняется прежним. Если изделия является сплошным, необходимо вычислить объём, умножить на плотность материала. Объем металла вычисляется по известным геометрическим формулам.

Вес профиля круглого сечения

Если круглая заготовка является внутри полой, необходимо знать толщину стенки. Далее можно воспользоваться одним из способов, применимым для расчёта значения прямоугольного проката. Отличие будут составлять только расчётные соотношения для нахождения объёма.

Как узнать массу шестигранного профиля?

Часто применяются сплошные металлические прутки, имеющие шестигранное сечение. Методика расчёта таких изделий сохраняется прежней. Необходимо вспомнить из школьного курса геометрии, как вычисляется объём правильного шестигранного параллелепипеда.

Задача значительно упрощается, зная размер или номер, такого проката. Все номера приводятся стандартизованной таблицей.

У шестигранного профиля с самым маленьким номером 10 вес составляет всего 0,68 кг, у самого большого №60 вес равен 24,5 кг.

В основу вычислений положена формула расчёта объёма правильной шестигранной призмы. Вычислив этот объём, его умножают на плотность металла. Получают массу шестигранного изделия.

Следует помнить, что применение упрощённых методик даёт приближённые результаты. Их используют, проводя экспресс оценки. При детальной разработке проектной документации применяются более точные показатели.

Как” узнать массу трубы

Нахождение параметра металлической трубы любого диаметра производиться аналогично методике для круглого профиля. Рассчитывают разницу площадей двух кругов. Первый имеет внешний радиус трубы. Второй имеет внутренний радиус трубы.

Полученную разность умножают на длину трубы, вычисляя объем металла. Умножив на плотность стали, находят массу трубы заданной длины. Операция с изделиями цветных металлов упрощается благодаря применению переводного коэффициента.

При работе с готовыми таблицами следует найти данные для прутка 1 м с радиусом равным величине внешнего диаметра. Вычислить величину прутка диаметр, которого равен величине внутреннего диаметра. Вычесть из большего значения меньшее значение, получится искомый результат. Его следует умножить на длину образца.

Объём усечённой пирамиды

Форму усечённой пирамиды имеют ограждающие колпаки, защитные задвижки и дверцы. В таких ситуациях используется зависимость:

, где:

• h – высота усечённой пирамиды;
• F – площадь её большего основания;
• f – площадь меньшего основания.

Если пирамидальная часть конструкции, сданной на металлолом, несколько деформирована, то недостающий объём добавляют или удаляют с каждой из сторон.

Как рассчитать массу уголка, швеллера, двутавровой балки

Расчёт параметра производится с использованием данных о ширине полки, толщине металла. Изделие рассматривают как половину прямоугольного профиля.

Для всего сортамента металлопроката существуют готовые расчётные таблицы.

Однако уголки различных производителей имеют реальные весовые характеристики отличные от табличных данных. Они намеренно снижают толщину полки. Мотивируют стремлением к удешевлению продукции. Разница параметра значительно отличается от параметров, предусмотренных ГОСТ.

Весовые характеристики швеллера, двутавровые балки определяются по данным таблиц. Это вызвано трудностями расчёта объёма сложных геометрических фигур.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Вопрос подсчёта веса металлопроката актуален не только для специалистов, но и частных застройщиков и домашних умельцев. При наличии под рукой справочника и, тем более, он-лайн металлокалькулятора произвести соответствующие расчёты несложно. А если у вас с собой есть только рулетка и калькулятор на телефоне? Точные результаты с таким арсеналом получить сложно, но приблизительно определиться с весом некоторых металлоизделий – вполне реально.

Читать также: Микрофонный усилитель с фантомным питанием

Объёмы прокатных профилей

Чаще всего приходится определять вес тавров, двутавров, швеллеров, уголков. Для этого используются следующие зависимости:

Для тавра

,где b и b1 – соответственно ширина полки и стенки тавра; h и h1 – толщина основания и полки тавра; Н – высота таврового фрагмента лома;

Для двутавровой балки

,где Н – высота/длина двутаврового элемента; а – толщина стенки двутавра; с и с1 – толщина полки двутавра в основании и по торцу соответственно;

Для уголка

,где Н – длина уголка; l1 – толщина уголка; h1 и h2 соответственно – ширина каждой из полок.

Считаем вес листового проката

Определение! Во всех наших расчётах базовой величиной является усреднённая плотность стали – 7 850 кг/м3 по системе СИ.

Проведём для начала несложное действие – узнаем массу квадратного метра стального листа толщиной 1 мм. Выглядит это так – 1 м х 1 м х 0,001 м х 7850 кг/м3. То есть, мы перемножили длину, ширину и толщину листа (все величины взяли в метрах), и получили объём изделия. Произведение объёма и плотности даёт массу – 7,85 кг. Таким образом, мы выяснили, что метр квадратный стального листа толщиной 1 мм весит 7,85 кг.

А далее все вычисления производят умножением величины 7,85 кг на площадь и толщину реального листа. Например, вам надо купить лист толщиной 4 мм и площадью 2 м2. Массу такого изделия определяют по формуле 7,85х4х2=”” 62,8 кг. Лист такого же размера, но толщиной 2 мм весит 7,85х2х2=”31,4″ кг.

Если вас устраивает приблизительный расчёт – округлите значение 7,85 кг до 8 кг. Тогда вычисления можно проводить даже в уме без калькулятора, а погрешность составит менее 2%.

Приведём веса стальных листов наиболее популярных размеров.

Затем в одно из полей вносятся данные в метрах или тоннах

Если Вы будете вводить значения в поле «метры» («кв. метры», чтобы узнать вес листа), тогда вы узнаете общую массу всей длины (например, вес арматуры).

В случае если Вас интересует расчет длины по массе, то ввод данных нужно производить в поле «тонны».

Что такое переводной коэффициент

Усложним задачу. Предположим, вам надо купить лист из цветного металла. Воспользуемся переводным коэффициентом, который представляет собой отношение плотности конкретного металла или сплава к усреднённому значению плотности стали. Путём умножения веса стального изделия определённого сортамента и размера на коэффициент нужного металла или сплава получаем вес детали.

Пример – рассчитаем массу бронзового листа толщиной 2 мм и площадью 2 м2.

7,85х2х2х1,12 =”” 35,2 кг

Внимание! Этот же простой алгоритм можно применять и для неметаллических листовых материалов, для которых также существуют переводные коэффициенты. Например, для резины – 0,17-0,23, органического стекла – 0,15, капролона – 0,15, текстолита – 0,18, резины – 0,17-0,23.

Как узнать массу трубы

Для определения массы труб оптимально воспользоваться таблицами.

Если же доступа к справочным материалам нет, а несложные геометрические формулы не являются для вас препятствием, вычислите вес самостоятельно. Для этого находим разницу площади круга по внешнему радиусу и площади по внутреннему радиусу. Полученную разность умножаем на длину трубы и плотность стали – 7 850 кг/м3.

Для труб из цветных металлов применяют переводные коэффициенты, о которых мы говорили выше.

Как рассчитать массу равнополочного уголка, швеллера, двутавра

Масса метра погонного углового металлопроката зависит от ширины и толщины полок.

Внимание! Рассчитанный по геометрической формуле или определённый по таблице вес уголка может сильно отличаться от фактического. Это связано с тем, что некоторые производители в целях удешевления продукции снижают толщину полки уголка в местах, где не предусматриваются проверочные замеры. Такая разница может значительно превышать допуски, предусмотренные ГОСТом.

Вес погонного метра наиболее распространённого сортамента равнополочного уголка

Самостоятельно просчитать массу швеллера и двутавра затруднительно из-за сложной формы сечения. В данном случае пользуются таблицами.

Таблица весов швеллера

Таблица весов двутавра

Вес круга стального. Таблица.

Стальной круг чаще всего использую в качестве заготовок для изготовления деталей, с помощью механической обработки. Круг отрезают на заготовки необходимой длины детали, а затем токарь изготавливает нужную нам деталь на станке. Также стальной круг используют в производстве (круги небольшого диаметра), их использую в изготовлении разной сложности металлоконструкций.

Круглый металлопрокат изготавливают диаметром от 5 до 300 миллиметров, размер больше диаметра 270 изготавливается на усмотрение заказчика. По способу изготовления различают: горячекатаный, калиброванный (холоднокатаный, холоднотянутый).

По степени точности металлопрокат круглый бывает: 1. Высокой точности (обозначается буквой «А»), предельные отклонения от заданного параметра будут от +0.3мм до -0.9мм; 2. Повышенной точности (обозначается буквой «Б»), от +0.6мм до -2.0мм; 3. Обычной точности (обозначается буквой «В»), от +0.8мм до -4.0мм.

Длина проката зависит от качества стали, например:

— прокат обычной углеродистой и низколегированной стали изготавливают в пределах от 2 до 12 метров;

— прокат качественной углеродистой и легированных сталей — от 2 до 6 метров;

— прокат низколегированный — от 1 до 6 метров.

Также на усмотрение заказчика круг изготавливают длиной от 2 до 24 метров.

При изготовлении руководствуются предельными отклонениями по длине проката. Существует три вида отклонений по длине, а именно: 1.до 4 метров, 2.от 4 до 6 метров, 3.от 6 метров. В первом случае величина не должна превышать 30 мм, во втором 50 мм, а в третьем 70 мм. На усмотрение заказчика этими отклонениями можно пренебречь.

Калькуляторы расчёта веса металла

Если у вас есть доступ к интернету – расчёты массы металлопроката не составляют никакого труда. Калькулятором металла можно пользоваться в режиме он-лайн или скачать его на компьютер.

Как выполняется расчёт:

• В списке выбирают тип металлопроката.
• Заполняют данные в размерности, указанной в программе.
• Нажимают кнопку расчёта.
• В калькуляторах также обычно указывают массу погонного метра конкретного сортамента и количество метров в тонне.

Внимание! Все данные, предоставляемые металлокалькуляторами, основаны на ГОСТ. При отсутствии табличных величин масса рассчитывается по геометрическим формулам с поправкой на особенности изготовления данных изделий. При стандартных подсчётах плотность стали принимается равной 7 850 кг/м3.

Реальная масса металлопроката практически всегда отличается от теоретической.

Вес круга стального таблица

Теоретическая масса 1 погонного метра круга будет приведена в таблице ниже. В ней будут описаны данные о всех диаметрах сеченый от 5 до 300 мм. А так же количество метров в тонне.

Имея под рукой выше изложенную таблицу, Вы всегда будете знать точный вес стального круга всех диаметров. А так же и их количество метров в одной тонне, что не позволит потратить лишние деньги при покупке данного металлопроката.

Источник: domstrousam.ru