Кільцева жорсткість і вагу труб КОРСІС плюс вибір економічного профілю

Метод навивки використовується для виробництва труб спеціальної конструкції, в тому числі труб змінного діаметру і / або змінної товщини стінки; труб з профільованою стінкою і різним матеріалом шарів; еластичних шлангів, армованих спіральним каркасом, і інших. Переваги технології навивки в основному полягають в тій легкості, з якою однотипні технологічні прийоми і оснащення можуть забезпечити виробництво виробів, різноманітних за конструкцією і габаритами.

Рис.1. Оснащення для виробництва труб КОРСІС ПЛЮС

Полімерні труби з профільованою стінкою призначені для підземного будівництва безнапірних систем водовідведення. каналізації і дренажу, головною вимогою до яких є кільцева жорсткість. Конструкція таких труб дозволяє економити до 2/3 матеріалу в порівнянні з гладкостенной трубою тієї ж кільцевої жорсткості.

Кільцева жесткостьSn (кН / м 2) пов'язана з геометричними параметрами труби і властивостями матеріалу співвідношенням:

де: I - момент інерції профілю стінки труби на одиницю довжини (м 4 / м);

Е0 - короткочасний модуль пружності матеріалу труби, кН / м 2;

d - серединний (по центру товщини стінки) діаметр труби, м.

Для гладкостенной труби момент інерції профілю стінки на одиницю довжини визначається співвідношенням:

де s- товщина стінки труби, м.

Кільцева жорсткість гладкостенной труби добре кореспондується з SDR - «стандартним розмірним відношенням» труби.

У табл. 1 приведені нормовані значення кільцевої жорсткості і показано, які значення SDR труб з ПЕ їм відповідають.

Таблиця 1. Відповідність кільцевої жорсткості поліетиленових труб значенням SDR

Для труби з профільної стінкою момент інерції перерізу можна розрахувати, розбиваючи перетин на необхідне число елементарних геометричних фігур.

Мал. 2. Профіль стінки труби Корсис ПЛЮС типу PR

При виробництві труби Корсис ПЛЮС використовується, в першу чергу, профіль, який ви бачите на рис. 2. Технологія виробництва дозволяє в досить широких межах змінювати кожну з позначених на рис. 2 величин і отримувати необхідний рівень кільцевої жорсткості. Але ті ж величини визначають і вага труби. Таким чином, вибір оптимального з точки зору матеріальних витрат профілю далеко не однозначний.

Розглянемо вплив кожної з цих величин на кільцеву жорсткість і вагу труби.

Висновок здається очевидним: при інших рівних умовах зі зменшенням кроку навивки кільцевої жорсткість зростає. Одночасно зростає і вага труби.

Цікавий інший результат.

Введемо поняття питомої коефіцієнта кільцевої жорсткості труби, рівного відношенню кільцевої жорсткості до ваги погонного метра труби Sn / m. Ця величина наведена в останньому стовпці таблиць 2-5.

Можна стверджувати, що з точки зору оптимізації профілю даної конструкції крок намотування не має вирішального значення. У розглянутому інтервалі зміни кроку питомий коефіцієнт кільцевої жорсткості зріс лише на 2%.

Зафіксуємо a = 120 мм, e4 = 10 мм, dвш = 65 мм і будемо міняти товщину підкладки e1 (табл. 3). Як наслідок, змінюється висота h = 81 ... 99. але в даному випадку не за рахунок зміни розмірів ребра.

До товщині підкладки питомий коефіцієнт жорсткості виявляється більш чутливим, але його зростання ще не значний (зріс на 6%). Так, товщина підкладки зросла в 4 рази, кільцева жорсткість - в 1,83 рази, а вага - в 1,7 рази.

Зафіксуємо a = 120 мм; e1 = 12 мм; dвш = 65 мм і будемо міняти товщину покриття опорного шланга e4. Як наслідок, змінюється висота h = 83 ... 92 (табл. 4).

Товщина покриття опорного шланга - більш потужний фактор збільшення кільцевої жорсткості, ніж два попередні. Коефіцієнт жорсткості зріс на 27%. При збільшенні товщини покриття в 2,5 рази, кільцева жорсткість зросла в 2,4 рази, а вага - тільки в 1,9 рази.

Попередні розрахунки проводили для опорного шланга 75/65 (внутрішній діаметр шланга dвш = 65). При цьому h обчислювалася (рис.2) по внутрішньому діаметру опорного шланга dвш і рівняння:

тобто для «ідеального» профілю невелика овальність не враховується, а кільцеве ребро «впроваджується» в підкладку на товщину свого покриття.

Розглянемо тепер застосування опорних шлангів різного діаметру.

Зафіксуємо a = 140 мм; e1 = 20 мм; e4 = 10 мм і простежимо (табл. 5) вплив діаметра опорного шланга dвш на кільцеву жорсткість труби.

Як бачимо, зі збільшенням діаметра опорного шланга питомий коефіцієнт жорсткості зріс більш ніж в два рази. Кільцева жорсткість зросла в 2,6 рази, тоді як вага - тільки в 1,2 рази.

Очевидно, що діаметр і товщина покриття опорного шланга - дуже сильні чинники, що визначають оптимальне використання матеріалу у формуванні кільцевої жорсткості труби. Це дозволяє конструювати більш економічні профілі.

Розглянемо чисто технологічні і / або конструктивні обмеження варіації геометричних параметрів профілю в порядку зростання їх «корисності».

Крок навивки. Як показано вище, крок навивки слабо відбивається на економічності профілю. З іншого боку, чим більше крок навивки, тим легше підвищити продуктивність процесу. У подальших розрахунках доцільно вибирати максимально доступний нам за наявністю оснащення крок a = 140 мм.

Товщина підкладки. З попередніх розрахунків ясно, що зі збільшенням товщини підкладки ефективність використання матеріалу збільшується незначно. Але чисто конструктивно товщина не може бути занадто малою величиною. З іншого боку, збільшення товщини зажадає істотного збільшення часу охолодження труби. Вибираємо 6 ≤e1 ≤ 12 мм. І тільки в останню чергу, якщо два наступні параметри при своїй максимальну величину не дозволяють досягти необхідного рівня Sn. нарощуємо товщину підкладки.

Товщина покриття опорного шланга. Збільшення товщини покриття за межі певної величини призводить до великої овальності опорного шланга. Так само як у випадку з товщиною підкладки, зростає час охолодження труби. Крім того, при їх спільному зростанні можлива поява показаного на рис. 3 дефекту. Вибираємо e4 ≤ 13 мм.

Мал. 3. Злам опорного шланга

Наталя готування - Климовський трубний завод