Установка заводских станков на массивном фундаменте предотвращает возникновение

Обновлено: 20.05.2024

Фундамент для монтажа станков

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).

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

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

Фундамент для монтажа станков

Глава 10
МОНТАЖ СТАНКОВ

Установка промышленных станков на фундаменты

Металлорежущие станки, устанавливаемые в цехах машиностроительных заводов, в основном относятся к группе средних и легких станков. Качество работы станка в значительной степени зависит от того, как он смонтирован на месте постоянной эксплуатации. Легкие станки, не вызывающие в процессе работы больших сотрясений, устанавливают непосредственно на полу и крепят винтами. Правильность установки станины проверяют по уровню. Установка станка может осуществляться на деревянном полу цеха с соответствующей выверкой и креплением станины к полу винтами, а также на бетонном полу с выверкой и креплением фундаментными болтами.

Крупные станки массой более 10 т, а также прецизионные устанавливают на специальных фундаментах. Назначение фундамента заключается в передаче нагрузки от веса станка и сил инерции во время его работы ближайшему слою грунта, называемому о с-нованием. Точность и долговечность станков зависят от правильности установки их на фундаменты. Руководством при установке станка служит приведенный в паспорте чертеж; указанные на нем размеры обеспечивают свободное пространство для выступающих и движущихся частей станка. Следует сохранить межстаночные проходы, установленные правилами техники безопасности.

Виды фундаментов. Фундаменты под станки подразделяют на две основные группы. К первой группе относятся фундаменты, служащие только основанием для станка; ко второй — фундаменты, которые жестко связаны со станком и придают ему дополнительную устойчивость и жесткость. Если станок хотя бы по одному из своих признаков требует постройки фундамента по второй группе, а по всем остальным — по первой, то расчет и изготовление фундамента надо отнести ко второй группе.

Работа грунта под нагрузкой. Прочный фундамент можно построить лишь на надежном основании. Свойство грунта выдерживать нагрузку без деформаций, которые нарушают целость сооружения, в первую очередь определяется допустимым давлением на грунт. Существуют следующие нормативы допустимого давления

на грунт при заложении оснований на глубине не более 4 м от
поверхности земли, кгс/см2:

Гравий и крупный песок. 6

Плотный глинистый грунт и крупный плотный песок. 4

Пылевой сухой чистый малоуплотненный песок. 2

Слабый глинистый грунт. 1

Илистый грунт. 0,5
Рассмотрим работу грунта под нагрузкой. Если установить на основание фундамент и нагружать его, то основание начнет опускаться, или садиться. Глубина, на которую опустится фундамент, называется осадкой. При этом сначала наступает фаза уплотнения грунта, переходящая под действием все увеличивающейся нагрузки в фазу сдвигов. Вследствие прекращения действия нагрузки грунт стремится занять прежнее положение, но не до конца, так как при этом получаются неупругие осадки, вызывающие уплотнение грунта. С наступлением фазы сдвигов осадки увеличиваются и делаются неравномерными, причем площадки сдвигов образуют под фундаментом непрерывную поверхность скольжения. Тогда может наступить третья фаза — выдавливание грунта. Она заключается в том, что фундамент опускается глубоко вниз, что вызывает образование бугра CDE (рис. 105). Это явление обычно происходит внезапно и носит катастрофический характер.

Методы установки станков. При установке станков в цехе применяют два основных метода. Станки нормальной точности, имеющие жесткую станину и относительно небольшой вес (до 6 т), обычно устанавливают непосредственно на бетонный или другой пол цеха. При установке станка его положение тщательно выверяют при помощи уровня и клиньев, после чего основание станка заливают цементом. Для надежного скрепления станка с бетонным полом цеха применяют фундаментные болты (рис. 106). В бетонном полу вырубают гнезда, глубина которых соответствует длине болта. Свободное пространство между головкой болта и стенками гнезда заливают цементным раствором. Преимущество такого метода установки станков заключается в возможности сравнительно быстро переустанавливать оборудование в цехе, а также в малых затратах.

Тяжелые и точные станки, а также станки, работающие с большими динамическими нагрузками (продольно-строгальные, долбежные и пр.), устанавливают на индивидуальные фундаменты, изготавливаемые из бетона, железобетона, бутобетона или кирпичной кладки. Размеры фундамента в зависимости от

действующих на него нагрузок определяют путем расчета. Изготавливают фундамент в строгом соответствии с чертежом.

Рис. 105. Схема работы грунта под нагрузкой

Рис. 106. Фундаментные болты

Установка станков на отдельном фундаменте. Станки, подверженные сотрясениям во время работы, устанавливают на отдельных фундаментах. В этом случае сотрясение через пол на другие близко работающие станки не передается. Для подготовки фундамента станка снимают часть пола по его размерам и выкапывают яму на расчетную глубину. Затем яму выкладывают кирпичным фундаментом на уровне пола, предусматривая гнезда для фундаментных болтов. Кладка фундамента должна быть сделана за 7. 10 дней до установки станка, с тем чтобы раствор достаточно окреп.

Установка станков на бетонной плите. В этом случае применяют фундаментные болты. В бетонной плите перед заливкой на месте фундаментных болтов устанавливают по размерам гнезд деревянные колодки, которые затем удаляют перед установкой фундаментных болтов. Ширина углубления в верхней части отверстия должна быть достаточной для прохода широкого основания головки болта. Свободное пространство между головкой болта и стенками гнезда заливают цементом.

Рис. 107. Специальный фундаментный болт:
1 — шпилька; 2 — основание

Обычные конструкции фундаментных болтов показаны на рис. 106. Некоторые заводы поставляют оборудование

со специальными фундаментными болтами (рис. 107), состоящими из чугунного основания 2 и шпильки 1, ввернутой в торцевое отверстие основания. Головка такого болта имеет удлиненную пирамидальную форму с заершенными ребрами. Такие фундаментные болты прочно удерживаются в отверстиях фундаментов и обеспечивают длительное и надежное крепление станка.

Подготовка и разметка места установки станка. Перед установкой станков на предназначенные для них места следует произвести монтажную разметку. Обычно при установке станков в цехе преследуют две основные цели: рациональное использование площади и удобство эксплуатации. Станки можно расставить как продольными, так и поперечными рядами, соблюдая при этом расстояния и промежутки, величина которых диктуется требованиями технологического процесса и техники безопасности. Обычно крупные станки располагают в середине цеха продольными рядами, что облегчает их обслуживание подъемными кранами в процессе работы. Малые же станки целесообразно располагать поперечными рядами, вследствие чего облегчается доступ к наружным стенам, где обычно располагается электрическая проводка, водопровод и отопительная система. Перед установкой станков на намеченные для них места следует произвести разметку.

Если станки расположены рядами, то на полу размечают направления рядов. В противном случае наносят оси каждого станка в отдельности. Прямые линии на полу наносят путем отбивки шнуром, натянутым между двумя точками, определяющими направление прямой линии. Предварительно покрытый мелом шнур оттягивают вверх и отпускают, в результате чего на полу остается след мела в виде прямой линии.

Тест по физике Вынужденные колебания Резонанс 9 класс

Тест по физике Вынужденные колебания Резонанс для учащихся 9 класса с ответами. Тест включает в себя 10 заданий с выбором ответа.

1. Вынужденными являются колебания

1) груза на нити в воздухе
2) маятника в часах
3) качелей
4) иглы швейной машины

2. Вынужденные колебания происходят под действием

1) силы тяжести
2) силы трения
3) периодически изменяющейся силы
4) силы сопротивления воздуха

3. Вынужденные колебания являются

4. Явление резонанса может наблюдаться в

1) любой колебательной системе
2) системе, совершающей свободные колебания
3) автоколебательной системе
4) системе, совершающей вынужденные колебания

5. Резонанс возникает, когда собственная частота колебательной системы совпадает с

А. амплитудой вынуждающей силы
Б. частотой вынуждающей силы

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

6. Примером вредного проявления резонанса может быть

А. сильное раскачивание железнодорожного вагона
Б. сильное раскачивание кораблей на волнах

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

7. Примером полезного проявления резонанса может быть

А. дребезжание стекол в автобусе
Б. постепенное раскачивание тяжелого языка колокола

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

8. На рисунке представлен график зависимости амплитуды А вынужденных колебаний от частоты v вынуждающей силы. Резонанс происходит при частоте

1) 0 Гц
2) 10 Гц
3) 20 Гц
4) 30 Гц

9. На рисунке представлен график зависимости амплитуды А вынужденных колебаний от частоты v вынуждающей силы. При резонансе амплитуда колебаний равна

1) 1 см
2) 4 см
3) 6 см
4) 10 см

10. Период собственных вертикальных колебаний железнодорожного вагона равен 1,25 с. На стыках рельсов вагон получает периодические удары, вызывающие вынужденные колебания вагона. При какой скорости поезда возникнет резонанс, если длина каждого рельса между стыками 25 м?

1) 20 м/с
2) 31,25 м/с
3) 63 м/с
4) 72 м/с

Почему разрушаются мосты? Явление резонанса

Явление резонанса наблюдается в механических колебательных системах, которые подвергаются действию на них сторонних сил периодически. Эти силы передают колебательной системе некую энергию, которая переходит в энергию движения, т.е. система раскачивается и амплитуда колебаний возрастает и становится максимальной, когда внешняя сила действует на колебательную систему с такой же частотой, какая частота колебаний у самой системы – это и есть РЕЗОНАНС.

Висячие мосты обладают рядом неоспоримых достоинств по сравнению с конструкциями мостов других типов. Однако уже давно было замечено, что висячие мосты весьма ненадежны при сильном ветре. Одной из крупнейших в истории мостостроения катастроф стало обрушение моста через реку Такома (США) 7 ноября 1940 года. Строительство этого моста было закончено летом 1940 года. Пролет, третий в мире по длине, имел длину 854м. Большого движения не ожидалось и мост был построен очень узким - шириной 11,9м. Проезжая часть была рассчитана на 2 ряда автомобилей. Полотно дороги было подвешено на двух стальных канатах со стрелой провеса 70,7м.
Сразу после постройки была обнаружена большая чувствительность моста к действию ветра, амплитуды (размахи) колебаний моста достигали 1,5 м. Было сделано несколько попыток устранить эти большие колебания путем введения дополнительных связей и установки гидравлических демпферов (амортизаторов) на пилонах; так называются столбы, поддерживающие основные (несущие) тросы в висячих мостах. Но это не предотвратило катастрофы.
Начиная с 8 часов утра 7 ноября наблюдались не очень сильные вертикальные многоузловые (в форме нескольких волн) изгибные колебания с частотой 0,8 Гц. Примечательно, что ветер имел не очень большую скорость, около 17 м/с, тогда как до этого были случаи, когда мост выдерживал более сильный ветер. Около 10 часов утра скорость ветра несколько возросла (до 18,7 м/с), и установились одноузловые (в форме одной волны) изгибно-крутильные колебания со значительно меньшей частотой (0,2 Гц) и весьма большими амплитудами. Когда закрутка достигала максимума, проезжая часть наклонялась к горизонту под углом 45°. Резкое изменение частоты колебаний произошло, по-видимому, вследствие обрыва каких-то важных связей в конструкции. Мост выдерживал эти колебания около часа, после чего большой участок проезжей части полотна отломился и упал в воду. Весь процесс был заснят на кинопленку, что явилось ценным материалом для исследования причин обрушения.
Катастрофа привлекла огромное внимание исследований. Уже через две недели после свершившегося известный механик Т. фон Карман дал объяснение причин катастрофы и даже указал скорость ветра, при которой это может случиться. Разрушение произошло при скорости ветра порядка 18 - 19 м/с, а Т.фон Карман расчетом получил 22,2 м/с. Так что даже это можно назвать успехом механика.
Какие выводы отсюда сделали механики? Сейчас через реку Такома построен другой мост. Его ширина увеличена более чем в 1,5 раза и составляет 18 м, изменено так же сечение проезжей части. Кроме того, сплошные балки заменены сквозными фермами, что значительно уменьшает силу давления ветра. Современные висячие мосты - это легкие конструкции, подвешенные на стальных канатах, называемых вантами. Они выдерживают большие ветры и прочие нагрузки и нормально функционирует уже много лет. Известно, что таких катастроф, какая была с Такомским мостом, здесь произойти не может. Механики сумели понять, что может произойти и как это предотвратить.
Резонанс может произойти, когда большая масса, например, солдат строем, чеканя шаг, должна перейти по мосту, при этом, звучит команда - отставить марш, люди переходят мост, как обычные пешеходы. Станки с вращающимися частями устанавливают на массивные основания-фундаменты, чтобы при раскачивании станка (которое не избежать) не произошло явление резонанса у фундамента и он не разрушился.
Явление резонанса - основа радиотелефонной связи, телесвязи.

Читайте также: