Калкулатор за тегло на стомана - Мигновено тегло за пръти, листове и тръби

Калкулатор за тегло на стомана

Калкулаторът за тегло на стомана определя масата на стоманено изделие според формата и размерите му. Работи с три разпространени форми: плътни пръти, плоски листове и кухи тръби. Калкулаторът умножава обема на изделието по плътността на стоманата, след което показва резултата в килограми, грамове и фунтове.

Познаването на теглото на стоманено изделие е важно, преди то да бъде поръчано, повдигнато или транспортирано. Работилницата се нуждае от него, за да определи цената на разкрояването. Инженерът се нуждае от него, за да провери дали гредата не надвишава проектното натоварване на конструкцията. Операторът на крана се нуждае от него, за да потвърди, че товарът е в рамките на номиналната товароподемност на машината.

Формула за теглото на стоманата

Общата формула е:

$\text{Тегло} = \text{Обем} \times \text{Плътност}$

Плътността е масата, съдържаща се в даден обем от даден материал. Нисковъглеродната (въглеродна) стомана има плътност 7,85 грама на кубичен сантиметър (g/cm³). Това означава, че един кубичен сантиметър нисковъглеродна стомана, кубче, по-малко от захарно кубче, тежи 7,85 грама.

Обемът се измерва в кубични сантиметри (cm³) и зависи от формата. За трите форми по-долу се използват различни формули за обем, затова е важно да се избере правилната.

Формула за обема на прът (цилиндър)

Прътът е плътен цилиндър, например кръгъл прът или арматурно желязо с определена дължина.

$V = \pi \times r^2 \times L$

• V = обем (cm³)
• r = радиус на пръта (cm), равен на диаметъра ÷ 2
• L = дължина на пръта (cm)

Формула за обема на лист (плоска плоча)

Листът е плоска правоъгълна плоча, например листова стомана или ламарина.

$V = L \times W \times T$

• L = дължина (cm)
• W = ширина (cm)
• T = дебелина (cm)

Формула за обема на тръба (кух цилиндър)

Тръбата е цилиндрично тяло с кухина в средата. Обемът ѝ е обемът на външния цилиндър минус обемът на вътрешния (кух) цилиндър.

$V = \pi \times L \times (R_o^2 - R_i^2)$

• L = дължина (cm)
• R_o = външен радиус (cm), равен на външния диаметър ÷ 2
• R_i = вътрешен радиус (cm), равен на вътрешния диаметър ÷ 2

След като обемът е известен, теглото в килограми се получава от:

$\text{Тегло (kg)} = \frac{\text{Обем (cm}^3\text{)} \times 7.85}{1000}$

Как се изчислява теглото на стоманата

1. Определете формата: прът, лист или тръба.
2. Измерете необходимите размери в сантиметри (диаметър и дължина за прът; дължина, ширина и дебелина за лист; външен диаметър, вътрешен диаметър и дължина за тръба).
3. Приложете съответната формула за обем по-горе.
4. Умножете обема по 7,85 g/cm³, за да получите теглото в грамове, след което разделете на 1000 за килограми.
5. За фунтове разделете теглото в грамове на 453,59237. Един фунт е дефиниран точно като 0,45359237 килограма, така че 453,59237 грама съставляват един фунт.

При тръба вътрешният диаметър трябва да е по-малък от външния диаметър. Ако тръба има външен диаметър 5 cm и стени с дебелина 0,3 cm, вътрешният диаметър е 5,0 − (2 × 0,3) = 4,4 cm, а не 4,7 cm, защото стената е от двете страни на кухината.

Решен пример

Пример 1: Стоманен прът

Прътът е с диаметър 2,5 cm и дължина 300 cm.

1. Радиус = 2,5 ÷ 2 = 1,25 cm
2. Обем = π × 1,25² × 300 ≈ 1 472,6 cm³
3. Тегло = 1 472,6 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 11,56 kg (11 560,1 g ÷ 453,59237 ≈ 25,49 lb)

Пример 2: Стоманен лист

Листът е с дължина 120 cm, ширина 80 cm и дебелина 0,3 cm.

1. Обем = 120 × 80 × 0,3 = 2 880 cm³
2. Тегло = 2 880 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 22,61 kg

Пример 3: Стоманена тръба

Тръбата има външен диаметър 4,2 cm, вътрешен диаметър 3,8 cm и дължина 250 cm.

1. Външен радиус = 2,1 cm; вътрешен радиус = 1,9 cm
2. Обем = π × 250 × (2,1² − 1,9²) = π × 250 × 0,8 ≈ 628,3 cm³
3. Тегло = 628,3 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 4,93 kg

Плътност на стоманата по вид

Стойността 7,85 g/cm³ се отнася за нисковъглеродна (въглеродна) стомана, която се състои предимно от желязо с малко количество въглерод. Другите стоманени сплави и метали се различават:

За да оцените теглото на друг метал, умножете резултата за стоманата по (плътността на този метал ÷ 7,85).

Често задавани въпроси

Защо изчисленото тегло се различава от посоченото от доставчика?

Няколко фактора причиняват малки разлики. Стоманодобивните предприятия произвеждат пръти и листове в рамките на производствен допуск, така че прът с размер „10 mm“ може в действителност да е с размер 9,8–10,2 mm. Покритията също добавят тегло: горещото поцинковане увеличава теглото приблизително с 3–5%, а окалина, тъмният оксиден слой, образуван при горещо валцуване, добавя приблизително 0,5–1%. Изчисленото тегло обикновено е в рамките на 2–3% от измереното с кантар тегло, което е достатъчно близо за ценови оферти и планиране на материалите.

Може ли тази формула да се използва за неръждаема стомана или алуминий?

Да, чрез корекция спрямо плътността. Умножете резултата за нисковъглеродна стомана по отношението на плътността на другия метал към 7,85. За неръждаема стомана добавете около 2%. За алуминий разделете приблизително на 2,9. Таблицата с плътности по-горе показва корекционните коефициенти за други разпространени метали.

Как се изчислява теглото на арматурното желязо?

Арматурното желязо се изчислява по същия начин като плътен прът, като се използва номиналният му диаметър. Профилираната арматура, която има ребра за сцепление, тежи с около 1–2% повече от гладък прът със същия диаметър; тази разлика е достатъчно малка, за да се пренебрегне при повечето оценки. Арматура 10 mm дава приблизително 0,62 kg на метър по формулата за прът; арматура 16 mm дава приблизително 1,58 kg на метър.

Как се изчислява теглото на квадратна или правоъгълна тръба?

Квадратната и правоъгълната тръба не е цилиндър, затова формулите за прът и тръба не се прилагат пряко. Вместо това се изважда кухият вътрешен обем от плътния външен обем: външният обем е дължина × външна ширина × външна височина, а вътрешният обем е дължина × (външна ширина − 2 × дебелина на стената) × (външна височина − 2 × дебелина на стената). При дължина 100 cm, външни размери 5 cm × 3 cm и стени с дебелина 0,3 cm: външният обем е 1 500 cm³, вътрешният обем е 100 × 4,4 × 2,4 = 1 056 cm³, следователно обемът на стоманата е 444 cm³, което дава тегло около 3,49 kg.

Защо малка грешка при измерването има толкова голямо значение?

Обемът на прът или тръба зависи от квадрата на радиуса, затова малка грешка в диаметъра се усилва. Грешка от 1 mm при диаметър 10 cm променя изчисленото тегло приблизително с 2%. Измерването с шублер вместо с рулетка дава резултати, които са по-близки до измереното с кантар тегло.

Източници

1. ASTM A6/A6M-19, Стандартна спецификация за общите изисквания към валцувани конструкционни стоманени пръти, плочи, профили и шпунтови стени, ASTM International, 2019.
2. American Institute of Steel Construction, Ръководство за стоманени конструкции, 15-о издание.
3. BS EN 10025-1:2004, Горещовалцувани продукти от конструкционни стомани — Общи технически условия за доставка, British Standards Institution.
4. B. N. Taylor и A. Thompson (ред.), Специална публикация на NIST 811: Ръководство за използване на Международната система единици (SI), издание 2008, приложение B.8 (1 lb avoirdupois = точно 0,453 592 37 kg).