变径弯管的计算方法及其CAD.pdf

维普资讯 第 9期 (总第 170期) 东北水利水电 7 变 径 弯 管 的 $-I-算 9b-法 及 其 CAD t ／ 童堑式 虚—王 郭 菁 “f7立j， (武汉水利 电力大学 430072) [文摘] 变径弯管是管道工程 中一种常见的连接弯头 ．长期 以来一直是采用手工计算和手工结 圉 缺少系统的计算方法与公式 。奉文从管道工程设计需要 出发 ．从理论上和实际应用上解决了变 径弯管的计算一井研制 出一套较完整 的CAD软件．实现 了弯径弯管设计绘图的自动控制 [关键词] 变径弯管 混凝土弯管 锕板弯管 计算机辅助设计 — — — — — ． — — 一 — — — _ 一 l 引言 运动成线性关系 ，因此 曲面上任意点的运动 必然有确定的规律 。 变径弯管亦称虾米弯管，是管道工程中 设如图 1所示的坐标系，当球心绕 z轴 一 种常见的连接弯头 ，在 中、小型引水式电站 作圆周运动时 ，那 幺在XOY面 内，曲面外形 中的应用尤 为普遍。由于这种弯管计算精度 轮廓线上的 C，D有什么规律 呢? 由图 1可 要求较高．施工难度较大 ，有必要对其设计绘 见 ，球运动到某一位置 O．都有确定 的点G， 图和下料制作采用计算机辅助设计技术 ，使 D，与之对应，而球半径尺，均匀变化，所 以C， 得弯管的计算及钢弯管的下料切割可 由计算 D每一位置的矢径 OC．，0n 都不 同，这就是 机控制完成，以适应弯管现代化生产的需要。 说 ，曲线上两点 C，n 每走过一段弧长就对 本文首先从理论上对变径弯管作一分析 ，在 应不 同矢径 m 换句话说每个 的大小都与 此基础上建立它的数学模型，然后 ，对其应用 它所转过的角度 晟有关。为了描述矢径 与 提供一份有效的计算程序 ，从而解决了变径 转角 且 的关系，我们将笛卡尔座标转变成极 弯管施工定位计算 、变径弯管配筋图计算、变 坐标 ．并设转角 的增量 为 △ ；对应 的矢径 径弯管钢板下料计算、变径弯管设计、施工图 增量为 r，则 与且 的函数关系见表 1。 纸的计算机绘制， ● 2 理论基础及其数学模型 设半径为 R 的球，其球心在一曲导线上 运动 ．且球半径随球的匀速运动而均匀地变 大或变小 ，则球在空间运动所 形成的包络 曲 面为 “变径圆移 曲面” 当然 ，球运动 时其球心 所在的曲导线可以是任意 的，但在实际工程 中，为 了便于弯管设计与施工，曲导线 通常 设计成 圆弧曲线 。本文仅对这种情况进行分 析讨论 。 ’ 2．1 曲面外形轮廓线方程 由于球半径 R，的匀速变化与球的匀速 图 1 曲面坐标图