Учебное пособие 1720

1)на недеформируемой части станины, для регистрации общего наклона станка на опорах;

2)на подвижном узле станка.

Выверка производится по разности показаний этих уровней. При значительных углах наклона сборка и юстировка высокоточных станков затруднена. В этих случаях целесообразно применять специальные упруго-жесткие опоры (рис. 38, в), позволяющие быстро перейти от упругой установки

кжесткой без изменения базировки станка.

Вопоре, конструкция которой приведена на рис. 39, б, этот переход осуществляется вращением винта до упора его в основание; регулировка по высоте обеспечивается вращением резьбовой втулки.

Впоследнее время начинают применять виброизоляторы и системы установки с автоматическим регулированием, которые обеспечивают: малую жесткость (следовательно, и собственную частоту колебаний) при колебательном динамическом возбуждении; нулевое статическое смещение, то есть высокую жесткость при медленном очень статическом нагружении; возврат изолируемого объекта в исходное положение при постоянно действующей нагрузке и т. п.

Фундаменты обычного типа преимущественно применяют для установки станков нормальной точности, и их нельзя рассматривать как «средства виброизоляции». Для устройства фундаментов используют тяжелый бетон марки 150

и 200.

Таким образом, фундаменты бывают обычные, свайные, на резиновых ковриках. Коврики изготавливают из маслостойких резин, с малой ползучестью КВ1 и КВ2, которые

обеспечивают Fz 9 11 Гц. Срок службы ковриков 15 лет.

121

Однако самым совершенным, но в то же время самым дорогим средством виброизоляции являются фундаменты на пружинах (рис. 39) Фундаменты на пружинах применят для виброизоляции машин давно, и вопросы их расчета достаточно хорошо разработаны.

Во всех конструкциях фундаментов виброизоляторы следует располагать так, чтобы был удобен их монтаж и замена, а также возможность наблюдения за их состоянием в процессе эксплуатации, для чего необходимо иметь зазоры между блоком и коробом.

Рис. 39. Фундамент на пружинах

Достоинства фундаментов на пружинах определяются особенностями пружин. Стальные пружины допускают большие статические упругие перемещения (до 35 мм), поэтому с помощью пружин могут быть получены весьма низкие частоты собственных колебаний виброизолированной установки. Пружины могут быть точно рассчитаны и изготовлены для получения любой характеристики; они могут

122

работать при различных температурах; ползучесть стальных пружин пренебрежимо мала.

Чаще используют спиральные пружины, навиваемые из круглого прутка. При проектировании фундаментов на пружинах следует иметь в виду, что поскольку они используются для виброизоляции особо точных станков, стоимость фундамента все же не превышает 10 – 20 % стоимости станка.

Виброизолированный фундамент на пружинах представляет собой фундаментный блок, размещенный внутри ограждающего короба и связанный с коробом через виброизолятор. При возведении виброизолированного фундамента первоначально на площадке бетонируется подфундаментный короб. После снятия опалубки блока устанавливают предварительно сжатые пружинные виброизоляторы. Высота сжатого виброизолятора должна быть равна его высоте в наружном состоянии под действием веса блока и станка. Затем сооружают опалубку фундамента блока и бетонируют ее, укладывая бетонную смесь горизонтальными слоями без перерывов. При достижении бетоном фундаментного блока 70 %-ной прочности болты виброизоляторов освобождают и опалубку блоков снимают.

123

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ И ЗНАЧЕНИЕ ФУНДАМЕНТА СТАНКА НА КАЧЕСТВО ОБРАБОТКИ

4.1. Установка станка на фундаменте и расчет фундамента

Фундамент должен обеспечивать:

−распределение на грунт сосредоточенной силы от веса станка в соответствии с несущей способностью грунта;

−заданное при монтаже положение станка;

−увеличение жесткости станины станка путем включения фундамента в общую систему;

−необходимую устойчивость станка при работе за счет понижения центра тяжести всей станочной системы;

−увеличение массы установки и уменьшение возможной амплитуды смещения при вибрации и ударном действии сил;

−защиту станка от вредных внешних воздействий при работе окружающих механизмов (рядом установленных других машин).

Фундамент должен служить надежным основанием станка, обеспечивая его производительность и точность в течение заданного срока службы.

В машиностроении большинство станков средних размеров и нормальной точности (почти 95 % всех станков) устанавливают непосредственно на полу цеха, при этом: 30 % из них крепят болтами; 30 – 35 % устанавливают без крепления болтами, но с подливкой цементным раствором; 30 % – без крепления и подливки на отдельных жестких или упругих опорах.

124

Требования к установке станков, при которой обеспечивается их нормальная работоспособность, зависят от класса точности, размеров (массы) и конструктивных особенностей станка.

При устройстве фундаментов под станки необходимо стремиться к тому, чтобы общий центр тяжести фундамента и установленного на нем станка совпадал по вертикали с центром тяжести площади подошвы фундамента.

Эксцентриситет для грунтов с нормальным давлением

Rн ≤ 1,5

кГс/см	2

составляет не более 3 %, а при

Rн > 1,5	кГс/см	2	– не более 5 % размера той стороны подошвы,

в направлении которой происходит смещение центра тяжести. Для обеспечения спокойной работы оборудования

высоту фундамента нужно делать возможно меньшей и увеличивать его горизонтальные размеры, так как при этом уменьшается плечо действия горизонтальных сил и возрастает момент реактивного сопротивления грунта.

Фундаменты необходимо отделять от надземных и подземных соседних конструкций устройством зазоров по всему периметру. Особенно это относится к низкочастотным машинам периодического и ударного действия.

Фундаменты под такое оборудование следует отделять от смежных фундаментов зазором не менее 0,3 – 0,5 м.

Подошву фундамента следует располагать на одной отметке (уровне). При необходимости выравнивания подошвы котлована допускается устройство подушек из утрамбованного песка, щебня, гравия или тощего бетона, заполняющих отдельные углубления под подошвой фундамента.

Подготовку под фундаменты (отдельный слой) устраивают, как правило, при сооружении их на влажных и

125

насыщенных водой грунтах. Подготовку выполняют из щебня и крупного гравия, втрамбованного в грунт, с последующим поливом раствором из бетона низких марок.

4.2. Методика расчета фундамента

Расчет фундамента начинают с составления расчетной схемы и определения величин и координат точек приложения сил, действующих на фундамент. При этом динамические нагрузки обычно приводят к эквивалентным статическим.

1) При вращательном движении, когда динамическая нагрузка создается центробежными силами неуравновешенных вращающихся масс станка, эквивалентную статическую нагрузку можно приближенно определить по формуле:

Pэкв

G g

n 230

kдин

,

(33)

где

G

– вес вращающихся масс; g – ускорение силы

тяжести: g = 9,81 м/с		2	;
	– эксцентриситет вращающихся масс (можно принять
равным 0,1 от диаметра обрабатываемой детали);
n	– частота вращения шпинделя станка, об/мин;

kдин – динамический коэффициент: kдин = 1,5 – 2,0.

2) При возвратно-поступательном движении резания эквивалентную статическую нагрузку можно принять равной (5,0 – 6,0) Pz , где Pz – сила резания.

После составления расчетной схемы определяют размеры фундамента. По установочному чертежу станка, на

126

котором указаны его общие и монтажные габаритные размеры, а также расстояния между отверстиями под фундаментные болты и др., определяют контур и размеры фундамента в плане. При этом контур максимально упрощают.

4.3. Определение основных размеров фундамента

Размеры и форму верхней части фундамента назначают исходя из размеров и конфигурации подошвы станины, при этом форму фундамента в плане упрощают (обычно прямоугольной формы).

Вес фундамента металлорежущих станков приближенно определяют по эмпирической формуле:

где

Qст

Q	K	ф
ф
– вес станка,	кг;

Qст

Kф

,

(34)

– эмпирический

коэффициент.

K	ф	0,6 1,5

Для станков со статической нагрузкой , а при значительных динамических нагрузках

K	ф	2 3.
		Площадь подошвы фундамента F , см2 , определяют по
формуле:
		F Q /[R],	(35)

где	Q	– нагрузка на основании фундамента, кг;	[R] –

допускаемое удельное давление на грунт, кг/см2 .

127

Нагрузку

Q

– по формуле:

Q Qст

Qф

Qобр.д.

Qгр

,

(36)

где

Qф

– масса фундамента, кг;

Qобр.д.

–

масса

самых

тяжелых

деталей,

обрабатываемых на станке, кг;
Q	– масса грунта, которым присыпан фундамент, кг.
гр
Допускаемое удельное давление на грунт определяется
из условия	[R] Rн , где Rн	– нормативное давление
(расчетное сопротивление грунта),		кг/см	2	, при действии
только статической нагрузки, а			– коэффициент,

учитывающий вид динамического воздействия на фундамент. Нормативное давление на грунт определяют (табл. 27) в

зависимости от вида грунта и его характеристик. Коэффициент динамичности нагрузки принимают в

зависимости от вида устанавливаемого оборудования (табл. 28).

Высоту фундамента H для металлорежущих станков (и большинства других машин) вычисляют в зависимости от веса

фундамента	Q	, площади его в плане	F	и удельного веса
	ф

материала фундамента	по формуле (37) или принимают ее с
учетом длины фундаментных болтов:
	Hф Qф / F ,	(37)

Расстояние от концов анкерных болтов до подошвы фундамента или верха проема в фундаменте должно быть не менее 10 – 15 см.

128

					Таблица 27
	Нормативное давление на грунт
		Коэффициент	Значение		Rн при
	Грунты	пористости	консистенции B и
			плотности
		и влажность
			B 0		B 1
	Супеси	0,5	3,0		3,0
		0,7	2,5		2,0
Глинистые	Суглинки	0,5	3,0		2,5
		0,7	2,5		1,8
		1,0	2,0		1,0
	Глины	0,5	6,0		4,0
		0,6	5,0		3,0
		0,8	3,0		2,0
		1,1	2,5		1,0
			Плотные		Средней
					плотности
	Пески		4,5		3,5
	крупные	Независимо
	Пески		3,5		2,5
		от влажности
	средней
Песчаные
	крупности
		маловлажные	3,0		2,0
	Пески	влажные	2,5		1,5
	мелкие	насыщенные	2,5		1,5
		водой
		маловлажные	2,5		2,0
	Пески	влажные	2,0		1,5
	пылеватые	насыщенные	1,5		1,0
		водой

129

Таблица 28

Коэффициент динамичности нагрузки

Вид оборудования

Формовочные машины	0,3 – 0,5
Кузнечно-прессовое оборудование	0,4
Турбогенераторы, турбокомпрессоры	0,8
Металлорежущие станки	0,8 – 1,0

При установке станков на отдельные фундаменты их высота может определяться в зависимости от его длины и типа станка (табл. 29).

		Таблица 29
Высота фундамента под станки
		Высота
Типы станков		фундамента
		H , м

Токарные, автоматы и полуавтоматы, горизонтально-протяжные

Зуборезные, токарно-карусельные, карусельно-фрезерные, фрезерные вертикальные и горизонтальные, расточные со столом

Шлифовальные

Продольно-фрезерные, продольнострогальные, расточные на колонне

Поперечно-строгальные, радиальносверлильные, долбежные, вертикально-протяжные

0, 2		L
0,6		L
0, 4		L
0,3		L
(1/ 2)			L

130