Plieno Svorio Skaičiuoklė - Momentinis Svoris Strypams, Lakštams ir Vamzdžiams

Plieno masės skaičiuoklė

Plieno masės skaičiuoklė nustato plieno gabalo masę pagal jo formą ir matmenis. Ji taikoma trims įprastoms formoms: vientisiems strypams, plokštiems lakštams ir tuščiaviduriams vamzdžiams. Skaičiuoklė padaugina formos tūrį iš plieno tankio ir pateikia rezultatą kilogramais, gramais bei svarais.

Prieš užsakant, keliant ar siunčiant plieno gabalą svarbu žinoti jo masę. Metalo apdirbimo įmonei jos reikia pjovimo kainai nustatyti. Inžinieriui jos reikia patikrinti, ar sija neviršija konstrukcijos projektinės apkrovos. Kranininkui jos reikia įsitikinti, kad krovinys neviršija mašinos vardinės keliamosios galios.

Plieno masės formulė

Bendroji formulė:

$\text{Masė} = \text{Tūris} \times \text{Tankis}$

Tankis – tai medžiagos tam tikrame tūryje sukaupta masė. Mažai anglies turinčio (anglinio) plieno tankis yra 7,85 gramo kubiniame centimetre (g/cm³). Tai reiškia, kad vienas kubinis centimetras mažai anglies turinčio plieno, t. y. mažesnis už cukraus kubelį, sveria 7,85 gramo.

Tūris matuojamas kubiniais centimetrais (cm³) ir priklauso nuo formos. Toliau pateiktoms trims formoms taikomos skirtingos tūrio formulės, todėl svarbu pasirinkti tinkamą.

Strypo (cilindro) tūrio formulė

Strypas yra vientisas cilindras, pavyzdžiui, apvalusis strypas arba armatūros gabalas.

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

• V = tūris (cm³)
• r = strypo spindulys (cm), lygus skersmeniui, padalytam iš 2
• L = strypo ilgis (cm)

Lakšto (plokščios plokštės) tūrio formulė

Lakštas yra plokščias stačiakampis ruošinys, pavyzdžiui, plieninė plokštė arba skardos lakštas.

$V = L \times W \times T$

• L = ilgis (cm)
• W = plotis (cm)
• T = storis (cm)

Vamzdžio (tuščiavidurio cilindro) tūrio formulė

Vamzdis yra tuščiavidurė viduryje įrengta detalė. Jo tūris lygus išorinio cilindro tūriui, atėmus vidinio (tuščiavidurio) cilindro tūrį.

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

• L = ilgis (cm)
• R_o = išorinis spindulys (cm), lygus išoriniam skersmeniui, padalytam iš 2
• R_i = vidinis spindulys (cm), lygus vidiniam skersmeniui, padalytam iš 2

Žinant tūrį, masė kilogramais apskaičiuojama taip:

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

Kaip apskaičiuoti plieno masę

1. Nustatykite formą: strypas, lakštas arba vamzdis.
2. Išmatuokite reikiamus matmenis centimetrais (strypui – skersmenį ir ilgį; lakštui – ilgį, plotį ir storį; vamzdžiui – išorinį skersmenį, vidinį skersmenį ir ilgį).
3. Pritaikykite pirmiau pateiktą atitinkamą tūrio formulę.
4. Padauginkite tūrį iš 7,85 g/cm³, kad gautumėte masę gramais, tada padalykite iš 1000, kad gautumėte kilogramus.
5. Norint gauti masę svarais, masę gramais reikia padalyti iš 453,59237. Vienas svaras tiksliai apibrėžiamas kaip 0,45359237 kilogramo, todėl vieną svarą sudaro 453,59237 gramų.

Vamzdžio vidinis skersmuo turi būti mažesnis už išorinį skersmenį. Jei vamzdžio išorinis skersmuo yra 5 cm, o sienelių storis – 0,3 cm, vidinis skersmuo yra 5,0 − (2 × 0,3) = 4,4 cm, o ne 4,7 cm, nes sienelė yra abiejose angos pusėse.

Skaičiavimo pavyzdys

Pavyzdys 1: plieninis strypas

Strypo skersmuo yra 2,5 cm, o ilgis – 300 cm.

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

Pavyzdys 2: plieno lakštas

Lakšto ilgis yra 120 cm, plotis – 80 cm, o storis – 0,3 cm.

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

Pavyzdys 3: plieninis vamzdis

Vamzdžio išorinis skersmuo yra 4,2 cm, vidinis skersmuo – 3,8 cm, o ilgis – 250 cm.

1. Išorinis spindulys = 2,1 cm; vidinis spindulys = 1,9 cm
2. Tūris = π × 250 × (2,1² − 1,9²) = π × 250 × 0,8 ≈ 628,3 cm³
3. Masė = 628,3 × 7,85 ÷ 1000 ≈ 4,93 kg

Plieno tankis pagal rūšį

Rodiklis 7,85 g/cm³ taikomas mažai anglies turinčiam (angliniam) plienui, kurį daugiausia sudaro geležis ir nedidelis kiekis anglies. Kitų plieno lydinių ir metalų rodikliai skiriasi:

Norėdami įvertinti kito metalo masę, padauginkite plieno rezultatą iš (to metalo tankis ÷ 7,85).

Dažnai užduodami klausimai

Kodėl apskaičiuota masė skiriasi nuo tiekėjo nurodytos masės?

Nedidelius skirtumus lemia keli veiksniai. Plieno gamyklos gamina strypus ir lakštus laikydamosi gamybos leidžiamųjų nuokrypių, todėl „10 mm“ strypo faktinis skersmuo gali būti 9,8–10,2 mm. Masę taip pat padidina dangos: karštasis cinkavimas sudaro maždaug 3–5%, o valcavimo apnašos – tamsus oksidų sluoksnis, liekantis po karštojo valcavimo, – sudaro maždaug 0,5–1%. Apskaičiuota masė paprastai nuo pasvertosios skiriasi ne daugiau kaip 2–3%, todėl jos pakanka kainų pasiūlymams ir medžiagų planavimui.

Ar šią formulę galima taikyti nerūdijančiajam plienui arba aliuminiui?

Taip, pakoregavus pagal tankį. Mažai anglies turinčio plieno rezultatą padauginkite iš kito metalo tankio ir 7,85 santykio. Nerūdijančiajam plienui pridėkite maždaug 2 %. Aliuminio atveju padalykite iš maždaug 2,9. Pirmiau pateiktoje tankio lentelėje nurodyti kitų įprastų metalų koregavimo koeficientai.

Kaip apskaičiuojama armatūros masė?

Armatūros strypo masė apskaičiuojama taip pat kaip vientiso strypo, naudojant vardinį skersmenį. Rumbuotoji armatūra, kurios paviršiuje yra sukibimą gerinančios briaunos, sveria maždaug 1–2% daugiau nei tokio paties skersmens lygusis strypas; daugumai įverčių šį skirtumą galima ignoruoti. 10 mm armatūros strypo masė, apskaičiuota pagal strypo formulę, yra maždaug 0,62 kg vienam metrui; 16 mm armatūros strypo – maždaug 1,58 kg vienam metrui.

Kaip apskaičiuojama kvadratinio arba stačiakampio profilio vamzdžio masė?

Kvadratinio ir stačiakampio profilio vamzdis nėra cilindras, todėl strypo ir vamzdžio formulės jam tiesiogiai netaikomos. Vietoj to iš vientiso išorinio tūrio atimamas tuščiaviduris vidinis tūris: išorinis tūris yra ilgis × išorinis plotis × išorinis aukštis, o vidinis tūris yra ilgis × (išorinis plotis − 2 × sienelės storis) × (išorinis aukštis − 2 × sienelės storis). Kai ilgis 100 cm, išoriniai matmenys 5 cm × 3 cm, o sienelių storis 0,3 cm, išorinis tūris yra 1 500 cm³, vidinis tūris yra 100 × 4,4 × 2,4 = 1 056 cm³, taigi plieno tūris yra 444 cm³, o masė – maždaug 3,49 kg.

Kodėl nedidelė matavimo paklaida turi tokią didelę reikšmę?

Strypo arba vamzdžio tūris priklauso nuo spindulio kvadrato, todėl nedidelė skersmens paklaida padidėja. 1 mm paklaida matuojant 10 cm skersmenį apskaičiuotą masę pakeičia maždaug 2 %. Matavimas slankmačiu, o ne matavimo juosta, leidžia gauti rezultatą, artimesnį pasvertai masei.

Šaltiniai

1. ASTM A6/A6M-19, Valcuotų konstrukcinio plieno strypų, plokščių, profiliuočių ir lakštinių polių bendrųjų reikalavimų standartinė specifikacija, ASTM International, 2019.
2. American Institute of Steel Construction, Plieno konstrukcijų vadovas, 15-asis leidimas.
3. BS EN 10025-1:2004, Karštai valcuoti konstrukcinio plieno gaminiai — Bendrosios techninės tiekimo sąlygos, British Standards Institution.
4. B. N. Taylor ir A. Thompson (red.), NIST specialusis leidinys 811: Tarptautinės vienetų sistemos (SI) naudojimo vadovas, 2008 leidimas, B.8 priedas (1 lb avoirdupois = tiksliai 0,453 592 37 kg).