Фундамент под станки расчет

Содержание

Устройство оснований и фундаментов для установки станочного оборудования
Устройство оснований и фундаментов для установки станочного оборудования
Пример расчета фундамента под оборудование

Устройство оснований и фундаментов для установки станочного оборудования

Еще одна публикация из учебника А.М. Гаврилина, В.И. Сотникова, А.Г. Схиртладзе и Г.А. Харламова «Металлорежущие станки» с полезной информацией о станках с ЧПУ. Сегодня разберем особенности в устройстве оснований и фундаментов для установки станочного оборудования.

Устройство оснований и фундаментов для установки станочного оборудования

Для защиты от внешних вибраций станки следует устанавливать на фундаменты или на специальные виброизоляторы.

Документы, высылаемые заводом-изготовителем вместе со станком, в большинстве случаев содержат указания по устройству фундаментов и их виброизоляции. Виброизоляция станков может быть также обеспечена установкой их на виброопоры или на резиновые прокладки без устройства фундамента.

При выборе типа основания для любого станка должны быть учтены следующие основные факторы: класс точности станка, жесткость конструкции, масса станка, характер нагрузок при работе.

Станки класса точности С устанавливаются на массивные бетонные фундаменты, вывешенные на пружинах с демпферами или резиновых ковриках (рис 17.1 д, е) и боковой виброизоляцией (пробковая крошка, шлак, шлаковата, отходы кожевенно-обувной промышленности) .

Станки класса точности А устанавливают на бетонных фундаментах с боковой виброизоляцией из тех же материалов, которые используются для фундаментов станков класса точности С.

Рис. 17.1. Фундаменты под металлорежущие станки:

а — общая плита цеха; б — ленточный; в — обычного типа; г — свайный; д — на резиновых ковриках; е — на пружинах

Станки класса точности В, имеющие нежесткие станины, а также крупные и тяжелые станки независимо от жесткости станин устанавливаются на бетонные фундаменты с боковой виброизоляцией, аналогично станкам класса точности А.

Станки класса точности П, имеющие нежесткие станины, и крупные и тяжелые станки независимо от жесткости станин устанавливаются на бетонные фундаменты без боковой виброизоляции. На такие же фундаменты устанавливают крупные и тяжелые станки класса точности Н (рис. 17.1, в, г).

Станки классов точности В, П и Н легкой и средней массы, не имеющие резко реверсирующих узлов, устанавливают на виброопоры (рис. 17.2, д). Такие же станки с быстро реверсирующими узлами устанавливают на жесткие (клиновые) опоры (рис. 17.2, в, рис. 17.3)

Рис. 17.2. Способы установки станка на фундамент:

а — с подливкой опорной поверхности станины цементным раствором и креплением фундаментными болтами; б — с подливкой без крепления болтами; в, г — на регулируемых жестких опорах; д — на упругих опораx

Рис. 17.3. Опорные башмаки:

а — для установки станка без закрепления фундаментными болтами; б — для установки станка с закреплением фундаментными болтами

При устройстве фундамента из бетона станок можно монтировать через семь дней после укладки бетона, а пуск станка разрешается на 22-й день.

От разрушения маслами фундамент железнят цементным раствором с жидким стеклом.

Фундамент должен обеспечить:

распределение на грунт сосредоточенной силы веса станка;
увеличение жесткости станины станка;
необходимую устойчивость станка при работе за счет понижения центра тяжести;
увеличение суммарной массы станка и фундамента, что приводит к уменьшению амплитуды вибраций;
защиту станка от вибраций рядом стоящего оборудования. Фундаменты должны быть компактными, сравнительно небольших размеров и простой формы в очертаниях, удобными для размещения и закрепления станка.

Нужно стремиться к тому, чтобы общий центр тяжести станка и фундамента находились на одной вертикали и располагались в центре площади основания фундамента. Допустимое смещение центров тяжести не должно превышать 3. 5 % от ширины фундамента в зависимости от типа грунта.

Высота фундамента делается как можно меньше, но ширину желательно увеличить (уменьшается опрокидывающий момент). Обязательны боковые зазоры. Подошву всего фундамента желательно расположить на одной глубине. Для влажных грунтов делается подготовка из щебня, крупного гравия.

Площадь подошвы фундамента:

где Q — нагрузка на грунт (вес станка, фундамента, детали); R — допустимое давление на грунт.

Допустимое давление на грунт определяют по формуле

где α — коэффициент, учитывающий характер динамических нагрузок, возникающих при работе технологического оборудования (формовочные машины — α = 0,3 . 0,5 ; молоты — α = 0,4; металлорежущие станки — α = 0,8. 1,0); R_H — нормативное удельное давление для грунта (супеси — R _н = 2. 3 кг/см 2 , суглинки — R_H = 1. 3 кг/см 2 , глина — R_H = 1 . 6 кг/см 2 , песок — R _Н = 1,5. 3,5 кг/см 2 ).

Вес фундамента Q _Ф определяют исходя из веса станка:

где К_Ф — коэффициент, учитывающий вид нагрузки технологического оборудования (при статической нагрузке — К _Ф = 0,6. 1,5, при значительной динамической нагрузке — К _Ф = 2. 3); Q _СТ — вес станка.

Высота фундамента берется из расчета веса фундамента и площади его основания или с учетом длины заделки фундаментных болтов (рис. 17.4).

Рис. 17.4. Фундаментные болты:

а, б— изогнутые; в — с анкерной плитой

Материалы для фундаментов: бетон, железобетон (реже бутобетон и кирпич) из портландцемента марок 200. 500 (схватывание бетона от 45 мин до 12 ч).

Для ремонта фундаментов используют портландцемент марок 500 и 600. Марка бетона соответствует пределу прочности при сжатии бетонных кубиков 200 x 200 x 200 мм на 28-й день сушки, при температуре 18. 22°С и относительной влажности воздуха 90. 100%.

Ориентировочно глубина фундамента h принимается в зависимости от длины фундамента L :

для токарных, горизонтально-протяжных станков
зубообрабатывающих, карусельных, расточных станков
шлифовальных станков
продольно-фрезерных и строгальных станков
поперечно-строгальных, радиально-сверлильных, вертикальнопротяжных и долбежных станков h = 1,0. 2,0 L.

Расстояние от края колодца для анкеров до края фундамента не менее 120 мм, от дна колодца до дна фундамента минимум 100. 150 мм.

Источник

Пример расчета фундамента под оборудование

Рисунок 9 – Площадь подошвы фундамента

Данные для расчета.

Вес аппарата, кН	G_м = 14,7;
Расстояние между осями фундаментных болтов, мм	А = 1880 В = 1300;
Высота наземной части фундамента, мм	Н₁ = 100;
Глубина заложения фундамента, мм	Н₂ = 500
Нормативное давление на грунт, кПа	R_н = 200;
Коэффициент уменьшения*	α = 0,5;
Удельный вес бетона, кН/м 3	γ = 20.

*Учитывают степень динамичности машин с помощью коэффициента «α», изменяющегося от 0,3 до 1. Чем выше степень динамичности, тем меньше значение коэффициента «α» (приложение В).

1. Фундамент не должен давать значительной осадки, что достигается, если фактическое давление на грунт Р, кПа, основания системы «аппарат + фундамент» будет меньше нормативного

Р = (G_м + G_ф)/(α F) ≤ R_н ,

(45)

где G_м – вес фундамента:

G_м = V γ

(46)

V – объем фундамента, м 3

V = F∙Н,

(47)

Н – общая высота фундамента, м

Н = Н₁ + Н₂

(48)

Н = 100 + 500 = 600 мм = 0,6 м

F – площадь фундамента, м 2

F = (А + 2∆) (В + 2∆)

(49)

∆ — припуск на каждую сторону, ∆ = 0,1 м

F = (1880 + 2∙0,1)(1300 + 2∙0,1) = 6,36 м 2

V = 6,36∙0,6 = 3,8м 3

Р = (14,7 + 76)/0,5∙6,36 = 28,5 кН

2. Определяем возможное отклонение оси аппарата от оси фундамента – эксцентриситеты е и е₁, которые не должны превышать 5% от соответствующей стороны фундамента

Из пропорций находим предельные эксцентриситеты е и е₁, мм

е = 2080∙5/100 = 104мм

е₁ = 1500∙5/100 = 75 мм

Расчет приспособлений для монтажа оборудования.

Расчет строп.

Стропы из стальных канатов применяются для соединения монтажных полиспастов с подъемно-транспортными средствами, якорями и строительными конструкциями, а также для строповки поднимаемого или перемещаемого оборудования и конструкций с подъемно-транспортными механизмами.

Для строповки тяжеловесного оборудования преимущественно используются инвентарные витые стропы, выполняемые в виде замкнутой петли, путем последовательной параллельной укладки перевитых между собой витков каната вокруг начального центрального витка. Эти стропы имеют ряд преимуществ: равномерность распределения нагрузки на все ветви, сокращение расхода каната, меньшая трудоемкость строповки. Технические данные рекомендуемых типов канатов приведены в приложении Г (таблица 1).

Канатные стропы рассчитываются в следующем порядке (рисунок 10).

1. Определяем натяжение в одной ветви стропа, кН:

(50)

где P – расчетное усилие, приложенное к стропу, без учета коэффициентов перегрузки и динамичности, кН;

m – общее количество ветвей стропа;

— угол между направлением действия расчетного усилия и ветвью стропа, которым задаемся исходя из поперечных размеров поднимаемого оборудования и способа строповки (этот угол рекомендуется назначать не более 45⁰, имея ввиду, что с его увеличением усилие в ветви стропа резко возрастает).

2. Находим разрывное усилие в ветви стропа, кН:

(51)

где k_з— коэффициент запаса прочности для стропа, в зависимости от типа стропа (приложении Г(таблица 2)).

3. По расчетному разрывному усилию, пользуясь таблицей 1.приложения Г, подбираем наиболее гибкий стальной канат и определяем его технические данные: тип и конструкцию, временное сопротивление разрыву, разрывное усилие и диаметр.

Рисунок 10. Расчетная схема.

Рассчитать стальной канат для стропа, применяемого при подъеме при подъеме горизонтального цилиндрического теплообменного аппарата массой G_o=15000кг.

1. Определить натяжение одной ветви стропа, задаваясь общим количеством ветвей m = 4 и углом наклона их =45⁰ к направлению действия расчетного усилия P.

2. Находим разрывное усилие в ветви стропа.

3. По найденному разрывному усилию, пользуясь приложением Г (таблица 1), подбираем канат типа ЛК-РО конструкции 6х36(1+7+7/7+14) о.с. (ГОСТ7668-80) с характеристика:

временное сопротивление разрыву, МПа…………………..1960

масса 1000м каната, кг………………………………………. 2130

Расчет траверс.

В практике монтажа оборудования применяются траверсы двух видов – работающие на изгиб и на сжатие. Первые конструктивно более тяжелые, но обладают значительно меньшими высотными габаритами, что имеет существенное значение при подъеме оборудования в помещениях с ограниченной высотой, а также при недостаточных высотах подъема крюка грузоподъемного механизма.

Расчет траверс, работающих на изгиб.

1. Подсчитываем нагрузку, действующую на траверсу, кН

(52)

где G_O – масса поднимаемого груза, кг,

2. Определяем изгибающий момент в траверсе,

(53)

где а – длина плеча траверсы, см.

3. Вычисляем требуемый момент сопротивления поперечного сечения траверсы, см 3 .

(54)

где m и R выбирают по приложению Г (таблицы 3 и 4).

Рисунок 11. Расчетная схема траверсы, работающей на изгиб.

4. Выбираем для траверсы сплошного сечения одиночный швеллер, двутавр или сплошную трубу, и по приложению Г (таблицы 5, 6, 7) определяем момент сопротивления W_X, ближайший больший к W_ТР. В случае невозможности изготовления траверсы большого сечения при больших значениях W_ТР балки траверсы изготавливаются либо сквозного сечения из парных швеллеров или двутавров, а также из труб, усиленных элементами жесткости, либо, наконец, решетчатой конструкции.

Подобрать и рассчитать сечение балки траверсы, работающей на изгиб, для подъема ротора турбины массой G_O =24тонны с расстоянием между стальными подвесками l = 4м (рисунок 11).

1. Подсчитываем нагрузку, действующую на траверсу: