高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要設(shè)及冷彎鋼板折疊結(jié)構(gòu)型材的技術(shù)領(lǐng)域，具體是設(shè)及一種高強(qiáng)度凹凸 槽圓矩管。
【背景技術(shù)】
[0002] 圓鋼管是一種中空的長(zhǎng)條鋼材，是目前工程領(lǐng)域中使用最頻繁的管件。圓鋼管不 僅具有抗彎、抗扭強(qiáng)度，而且其重量較輕，被廣泛用于制造機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有技術(shù) 中的小尺寸的圓柱形管一般分為熱社無(wú)縫圓管、冷拔無(wú)縫圓管、擠壓無(wú)縫圓管、焊接圓管， 圓管的截面形狀一般就是常規(guī)的圓柱形，近年來(lái)也出現(xiàn)了一些其它截面形狀的圓管，但是 其慣性矩并沒有很大的提升，在一些用于制造機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域鋼材的使用量并 不能大幅度的降低，對(duì)于降低機(jī)械零件和工程項(xiàng)目自重、提升強(qiáng)度來(lái)說(shuō)并沒有太大的改善。
[0003] 另外現(xiàn)有的圓管之間的連接和固定還是通過(guò)焊接來(lái)解決，由于焊接自身的工藝特 點(diǎn)是連接速度慢，焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性差，受焊接操作員工影響因素較大，一般人也難于操 作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中圓鋼管存在慣性矩不高和連接難度大等問(wèn)題和不足，本發(fā)明 提出一種高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管，用W提升解決上述問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管，包括鋼板折彎合圍并焊接形成 的圓矩管結(jié)構(gòu)，所述圓矩管由n個(gè)圓弧側(cè)面組成，圓弧側(cè)面相鄰側(cè)邊之間設(shè)有折彎成型的 一個(gè)凹陷的槽口，在每個(gè)槽口內(nèi)部設(shè)有與槽口方向相同并寬度大于槽口的折彎成型的內(nèi)部 滑道，1，整數(shù)。
[0006] 所述的槽口包括與圓矩管側(cè)面連接的兩側(cè)面，所述的內(nèi)部滑道包括連接在一起的 兩個(gè)側(cè)面、一個(gè)底面、W及兩個(gè)與槽口的兩側(cè)面分別連接的上面。所述的內(nèi)部滑道的兩個(gè)上 面分別與槽口的兩側(cè)面垂直連接，內(nèi)部滑道為方形。
[0007] 所述構(gòu)成圓矩管的各圓弧側(cè)面中，至少有一對(duì)相鄰圓弧側(cè)面的側(cè)邊焊接在一起。 或者，所述構(gòu)成圓矩管的各圓弧側(cè)面中，至少有兩對(duì)相鄰圓弧側(cè)面的側(cè)邊焊接在一起。
[0008] 所述構(gòu)成圓矩管的各圓弧側(cè)面中，至少有一對(duì)相鄰圓弧側(cè)面之間連接有加強(qiáng)板。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)效果是： 1、該高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管，其側(cè)面上設(shè)有折彎成型的一個(gè)凹陷的槽口，在槽口內(nèi)部設(shè) 有與槽口方向相同并寬度大于槽口的折彎成型的內(nèi)部滑道，運(yùn)樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠大幅的提 升該慣性矩，從而提升該圓矩管的抗彎、抗扭強(qiáng)度。根據(jù)有限元分析和實(shí)驗(yàn)確定，本發(fā)明提 供的高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管與等直徑的普通圓矩管相比，其慣性矩可提高數(shù)倍至數(shù)十倍，而 且慣性矩隨著管壁厚度增大而成倍增強(qiáng)。
[0010] 2、本發(fā)明高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管的結(jié)構(gòu)形式，可W將圓矩管之間的連接配合采用專 用連接件通過(guò)螺栓連接，使連接質(zhì)量的穩(wěn)定性提升，連接結(jié)構(gòu)形式多樣，靈活性強(qiáng)，大幅度 的降低連接過(guò)程的操作難度。
[0011] 3、本發(fā)明不經(jīng)能夠應(yīng)用于建筑房屋鋼構(gòu)骨架，而且可W作為輔助骨架、腳手架等， W及應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)用于替代現(xiàn)有方管或圓管。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為該高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管的截面結(jié)構(gòu)示意圖之一； 圖2為圖1的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為該高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管的截面結(jié)構(gòu)示意圖之二； 圖4是圓矩管進(jìn)行計(jì)算和分析參考圖； 圖5是圓矩管網(wǎng)格剖分圖 圖6是圓矩管等效應(yīng)力計(jì)算圖。
[0013] 圖中化.圓弧側(cè)面、2.槽口、3.內(nèi)部滑道、2-1.槽口的側(cè)面、3-1.內(nèi)部滑道的上 面、3-2.內(nèi)部滑道的側(cè)面、3-3.內(nèi)部滑道的底面、4.焊縫。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 實(shí)施例一：參見圖1和圖2,一種高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管，將整塊鋼板折彎合圍成圓 矩管，由四個(gè)圓弧側(cè)面1組合而成。并且，每?jī)蓚€(gè)相鄰圓弧側(cè)面1之間設(shè)有折彎成型的凹陷 的槽口 2,共四個(gè)凹陷槽口 2。
[001引圖1可W看出，在每個(gè)槽口 2內(nèi)部設(shè)有與槽口 2方向相同并寬度大于槽口 2的折 彎成型的內(nèi)部滑道3。
[0016] 所述的槽口 2包括與圓矩管側(cè)面連接的兩個(gè)槽口的側(cè)面2-1，所述的內(nèi)部滑道3包 括連接在一起的兩個(gè)內(nèi)部滑道的側(cè)面3-2、一個(gè)內(nèi)部滑道的底面3-3、W及兩個(gè)與槽口 2的 兩側(cè)面分別連接的內(nèi)部滑道的上面3-1。
[0017] 所述的槽口 2的兩側(cè)面與圓矩管的側(cè)面垂直連接，所述的內(nèi)部滑道3的兩個(gè)上面 分別與槽口 2的兩側(cè)面垂直連接，內(nèi)部滑道3為方形。
[0018] 可W看出，圓矩管的四個(gè)圓弧側(cè)面1是通過(guò)彎曲或折疊組成，最末端兩側(cè)邊對(duì)接 后焊接在一起，形成連接的焊縫4。
[0019] 高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管生產(chǎn)工藝： 將整塊鋼板折彎合圍成圓矩管，由四個(gè)圓弧側(cè)面1組合而成。并且，每?jī)蓚€(gè)相鄰圓弧側(cè) 面1之間設(shè)有折彎成型的凹陷的槽口 2,共四個(gè)凹陷槽口 2。
[0020] 圖1可W看出，在每個(gè)槽口 2內(nèi)部設(shè)有與槽口 2方向相同并寬度大于槽口 2的折 彎成型的內(nèi)部滑道3。
[0021] 所述的槽口 2包括與圓矩管側(cè)面連接的兩個(gè)槽口的側(cè)面2-1，所述的內(nèi)部滑道3包 括連接在一起的兩個(gè)內(nèi)部滑道的側(cè)面3-2、一個(gè)內(nèi)部滑道的底面3-3、W及兩個(gè)與槽口 2的 兩側(cè)面分別連接的內(nèi)部滑道的上面3-1。
[0022] 所述的槽口 2的兩側(cè)面與圓矩管的側(cè)面垂直連接，所述的內(nèi)部滑道3的兩個(gè)上面 分別與槽口 2的兩側(cè)面垂直連接，內(nèi)部滑道3為方形。
[0023] 可W看出，圓矩管的四個(gè)圓弧側(cè)面1是通過(guò)彎曲或折疊組成，最末端兩側(cè)邊對(duì)接 后焊接在一起，形成連接的焊縫4。
[0024]其生產(chǎn)工藝包括如下步驟； a.將平整后的鋼板后，將上述內(nèi)部滑道的底面寬度的板材折彎后形成方形的豎向凸 起，其余鋼板與該豎向凸起的兩側(cè)面保持垂直，該方形的豎向凸起的高度等于內(nèi)部滑道的 一個(gè)側(cè)面的寬度、內(nèi)部滑道一個(gè)上面的寬度、槽口一個(gè)側(cè)面的寬度之和； b. 重復(fù)步驟a共四次，形成四個(gè)豎向凸起；或者步驟a中同時(shí)形成四個(gè)豎向凸起； C.在步驟a中的方形凸起的兩側(cè)面底部折彎向內(nèi)凹陷的凹槽，該凹槽的高度與所述 的圓矩管的槽口高度相同，在凹槽上部形成向兩側(cè)的橫向凸起，橫向凸起與凹槽之間臺(tái)階 深度與所述的圓矩管的內(nèi)部滑道的上面相同；步驟C完成后豎向凸起變成T形的凸起， d. 在步驟b中的每個(gè)豎向凸起的兩側(cè)，重復(fù)一次步驟C，或者同時(shí)在四個(gè)豎向凸起上 進(jìn)行步驟C; e.在步驟d完成后形成四個(gè)T形的凸起，相鄰的T形的凸起之間的間隔的鋼板進(jìn)行圓 弧折彎，將鋼板合圍成外形為圓矩管，在鋼板的對(duì)縫處通過(guò)焊接進(jìn)行連接。 陽(yáng)0巧]實(shí)施例二：參見圖3。本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，相同之處不重述，不同之處 為：本實(shí)施例中，組成圓矩管的圓弧側(cè)面1數(shù)量不限于四個(gè)，本實(shí)施例采用六個(gè)圓弧側(cè)面1 和六個(gè)凹陷槽口 2。
[0026] 另外，在實(shí)施例一和二的基礎(chǔ)上，調(diào)整其焊縫4的位置，如調(diào)整成所述的圓矩管的 四個(gè)側(cè)面為中至少有一個(gè)側(cè)面設(shè)有鋼板的連接焊縫4,可形成新的實(shí)施例。
[0027] 本發(fā)明W上所有連接點(diǎn)在定位后，強(qiáng)度基本符合使用要求。為達(dá)到反復(fù)利用目的， 可W通過(guò)拆裝方式反復(fù)利用。而且，在不考慮重復(fù)利用的情況下，還可W通過(guò)點(diǎn)焊方式補(bǔ)充 固定，加強(qiáng)連接性。在本發(fā)明的構(gòu)思的指引下，對(duì)槽口形狀的改變，W及對(duì)滑動(dòng)形狀的改變， 只要其目的與本發(fā)明的目的一致，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，在此不一一寶述。
[0028] 為了驗(yàn)證本發(fā)明中圓矩管的慣性矩的大幅度提升，發(fā)明人對(duì)本發(fā)明的圓矩管進(jìn)行 了如下的計(jì)算和分析： 取外形尺寸同樣的若干個(gè)圓矩管進(jìn)行特性分析， 圓矩管特性表
與之對(duì)比的尺寸近似的方矩管慣性矩如下表
參見圖5所示的圓矩管網(wǎng)格剖分結(jié)果和圖6所示的圓矩管等效應(yīng)力結(jié)果。
[0029]結(jié)論：根據(jù)對(duì)比可知，圓矩管和方矩管(基本等周長(zhǎng)，hi,h2,bl，b2相等）慣性矩增 加10%-20%;圓矩管hi越大，整體慣性矩越小，取值時(shí)hi應(yīng)盡可能取小值出2對(duì)慣性矩的變 化影響較大，h2越大慣性矩越大；其他參數(shù)對(duì)慣性矩的貢獻(xiàn)不明顯。
[0030] 根據(jù)有限元分析，圓矩管的抗屈服能力比同尺寸的方矩管仿抗彎能力大概能提高 10%-25%，抗剪能力和抗壓能力基本一致，適合做抗彎構(gòu)件。
[0031] 另外發(fā)明人通過(guò)軟件進(jìn)行了有限元分析，得出該圓矩管比同尺寸的C型鋼抗屈服 能力明顯增加，抗屈服能力與壁厚有關(guān)，Imm壁厚時(shí)，抗屈服能力提高1.5倍，2mm壁厚時(shí)提 高11倍，3mm時(shí)提高26倍。所W可W估算出，如果W3mm建鋼構(gòu)房，圓矩管至少建到7層， 所W適合高層住宅使用。
[0032] 上述計(jì)算和分析可W得出本發(fā)明中圓矩管的慣性矩的明顯得到提升。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管，包括鋼板折彎合圍并焊接形成的圓矩管結(jié)構(gòu)，其特征是： 所述圓矩管由η個(gè)圓弧側(cè)面組成，圓弧側(cè)面相鄰側(cè)邊之間設(shè)有折彎成型的一個(gè)凹陷的槽 口，在每個(gè)槽口內(nèi)部設(shè)有與槽口方向相同并寬度大于槽口的折彎成型的內(nèi)部滑道，η多1， 整數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管，其特征是：所述的槽口包括與圓矩管 側(cè)面連接的兩側(cè)面，所述的內(nèi)部滑道包括連接在一起的兩個(gè)側(cè)面、一個(gè)底面、以及兩個(gè)與槽 口的兩側(cè)面分別連接的上面。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管，其特征是：所述的內(nèi)部滑道的兩個(gè)上 面分別與槽口的兩側(cè)面垂直連接，內(nèi)部滑道為方形。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管，其特征是：所述構(gòu)成圓矩管的各圓 弧側(cè)面中，至少有一對(duì)相鄰圓弧側(cè)面的側(cè)邊焊接在一起。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管，其特征是：所述構(gòu)成圓矩管的各圓 弧側(cè)面中，至少有兩對(duì)相鄰圓弧側(cè)面的側(cè)邊焊接在一起。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管，其特征是：所述構(gòu)成圓矩管的各圓 弧側(cè)面中，至少有一對(duì)相鄰圓弧側(cè)面之間連接有加強(qiáng)板。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管，包括鋼板折彎合圍并焊接形成的圓矩管結(jié)構(gòu)，所述圓矩管由n個(gè)圓弧側(cè)面組成，圓弧側(cè)面相鄰側(cè)邊之間設(shè)有折彎成型的一個(gè)凹陷的槽口，在每個(gè)槽口內(nèi)部設(shè)有與槽口方向相同并寬度大于槽口的折彎成型的內(nèi)部滑道。該高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管的側(cè)面上設(shè)有折彎成型的一個(gè)凹陷的槽口，在槽口內(nèi)部設(shè)有與槽口方向相同并寬度大于槽口的折彎成型的內(nèi)部滑道，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠大幅的提升該慣性矩，從而提升該圓矩管的抗彎、抗扭強(qiáng)度。根據(jù)有限元分析和實(shí)驗(yàn)確定，本發(fā)明提供的高強(qiáng)度凹凸槽圓矩管與等直徑的普通圓矩管相比，其慣性矩明顯提高。
【IPC分類】F16S3/04, F16S3/00
【公開號(hào)】CN105387333
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510927901
【發(fā)明人】魏群
【申請(qǐng)人】河南奧斯派克科技有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日