Виброизоляция фундаментов под оборудование

Обновлено: 04.05.2024

Выверка оборудования на фундаменте. Крепления и виброизоляция оборудования.

Технологическое оборудование устанавливают и выверяют, совмещая оси машин с монтажными осями, закрепленными на Фундаментах под оборудование. Оборудование можно устанавливать непосредственно на фундаменте без подливки или с подливкой цементным раствором, на подкладках с последующей подливкой цементным раствором, на металлических плитах или рамах, установленных и выверенных на фундаменте при помощи подкладок, закрепленных фундаментными болтами и залитых цементным раствором. При этом должны быть выдержаны заданные проектом размеры между траекторией движения обрабатываемой продукции и уровнем пола цеха, для чего на планах цехов наносят основные продольные и поперечные оси машин и привязывают их к продольным и поперечным осям колонн зданий цеха. При выверке технологического оборудования используют базовые детали машин.

Базовыми деталями являются крупные, опорные части машин (станины, плиты, рамы, корпуса), располагаемые в первую очередь непосредственно на фундаменты или другие основания (металлоконструкции и пр.). Базовые детали устанавливают в проектное положение, выверяя по трем координатам: двум взаимно перпендикулярным осям в плане и по высоте. В каждом агрегате фиксируют две основные оси - продольную всего агрегата и поперечную ось ведущей машины. К вспомогательным осям относят поперечные оси каждой машины, а в крупных машинах, кроме того, оси приводов машины.

Положение базовых деталей в плане проверяют в натуре по осям-ориентирам, выполненным в виде струн, натянутых вдоль монтажных осей агрегата. Положение базовых деталей в вертикальной плоскости регулируют с помощью металлических подкладок, расположенных между опорными плоскостями деталей и поверхностью фундамента, башмаков с клиновыми домкратами и регулировочных винтов.

Применяют преимущественно плоские подкладки прямоугольной формы, реже - клиновые с уклоном 1:20. По назначению подкладки делят на установочные и регулировочные. К первым относят подкладки толщиной 5-100 мм, а ко вторым - толщиной 0,5-5 мм. Подкладки устанавливают с каждой стороны фундаментного болта на возможно близком от него расстоянии (50-100 мм), обеспечивая плотное прилегание их к бетону фундамента.

Нижние опорные подкладки выбирают в зависимости от диаметра и затяжки фундаментных болтов и массы машины. Промежуточные подкладки, необходимые для обеспечения требуемой высоты машин, принимают по площади на 30-40 % меньше опорных. Опытами установлено, что подливка после упрочнения бетона также принимает на себя внешнюю нагрузку.

Подкладки в пакетах должны быть плотно собраны (прихвачены сваркой) и при затянутых болтах не сдвигаться от удара молотком.

При установке машин с помощью клиньев, которые позволяют быстрее регулировать ее по высоте и в горизонтальной плоскости, после окончательной выверки клинья закрепляют сваркой (рис. 14.1, а).

Pис. 14.1. Приспособление для выверки расположения машины по высоте

Станины крупного оборудования, требующего периодической регулировки положения в процессе эксплуатации, устанавливают на башмаках с клиновыми домкратами (рис. 14.1, б), на винтах, опирающихся на молотообразные головки (рис. 15.1, в), или на подкладках (рис. 14.1, г).

Быстроходные машины устанавливают на монолитных подкладках, изготовленных по временным подкладкам с точностью до 0,05 мм, и надежно закрепляют.

После выверки координат в плане базовые детали выверяют по высоте, оставляя припуск 1-2 мм на усадку пакета подкладок, делают предварительную затяжку фундаментных болтов, проводят вторичную проверку, включая проверку на горизонтальность с помощью контрольной линейки и уровня, и окончательно затягивают фундаментные болты. Качество затяжки определяют при помощи щупа толщиной 0,05 мм, который не должен проходить на глубину более 5 мм в стыки между гайкой и шайбой и между шайбой и базовой деталью, а в особых случаях измеряют удлинение болта.

Подливку детали делают с одной стороны бетонным раствором на быстросхватывающемся цементе марки не ниже 150 без перерыва не позднее, чем через 48 ч после установки детали. Монтаж прерывают до схватывания бетона (обычно на 72 ч).

Крепление оборудования

Оборудование к фундаментам крепят фундаментными болтами из высокопрочной стали. Болты делят на глухие, закладные и съемные. Применяют болты диаметром 12; 20; 24; 30; 36; 42 мм, длина болтов от 20 до 40 диаметров болта. Оси болтов привязывают к основным осям оборудования.

Глухие заливные болты, используемые преимущественно для крепления легких и средних машин, изготовляют диаметром до 42 мм. Их заделывают наглухо в процессе бетонирования фундамента (рис. 14.2, а), поэтому устанавливают до бетонирования с высокой точностью: болты диаметром до 24 мм устанавливают по шаблонам, диаметром 24 мм и выше - по специальным стальным кондукторам, фиксирующим положение болтов как в плане, так и по высоте.

а - заливной; б - фундаментный;

в - варианты крепления нижнего конца фундаментного болта

Рис. 14.2. Фундаментные болты

Кондукторы состоят из стоек, горизонтальных элементов (отрезков швеллеров или стальных листов с рассверленными в них отверстиями) и связей. Болты подвешивают к кондукторам при помощи гаек и шайб, выверяют по чертежам, фиксируют и вторично выверяют положение болтов.

Чертежи кондукторов входят в состав рабочих чертежей фундаментов. Их разрабатывает проектная организация, ведущая проектирование цеха. Кондукторы и фундаментные болты устанавливают с участием монтажной организации.

Закладные болты располагают в специально оставляемые в теле фундаментов колодцы. Затем колодцы заливают бетоном марки не ниже 150.

Съемные фундаментные болты, применяемые для крепления тяжелого оборудования, устанавливают в процессе монтажа оборудования в специально предусмотренные для них колодцы и закрепляют в анкерных плитах. Колодцы после закрепления болтов закрывают крышками. Эти болты (рис. 14.2, б)имеют преимущества по сравнению с заливными: их можно смещать при установке машины, т. е. ориентировать относительно отверстия в станине машины, а также опускать при перемещении машины по фундаменту в процессе монтажа и демонтажа; они лучше воспринимают толчки и удары, частично смягчают их и в ослабленном виде передают на фундамент.

Чаще всего используют фундаментные болты с молоткообразной или нарезной головкой (рис. 14.2, в). Болт опускают головкой в прорезь плиты и поворачивают до упора в специальные приливы в плите.

При холостом и рабочем опробовании машин подтягивают ослабевшие болты.

Новым видом крепления является крепление с применением фундаментных гаек (рис. 14.3, а), которые более дешевы, чем заливные болты, позволяют легко перемещать оборудование по цеху. Все гайки заделывают в фундамент заподлицо.

В некоторых случаях машины закрепляют винтами с резиновой втулкой (рис. 14.3, б). Собранное крепление вставляют в отверстие фундамента. При завинчивании болта резиновая втулка сжимается по длине и расширяется в стороны, плотно прилегая к стенкам отверстия и закрепляясь в нем. При отвинчивании болта резиновая втулка разжимается и все крепление можно вынуть из фундамента. Данный способ не требует заделки фундаментных гаек, достаточно просверлить бетон.

а -фундаментные гайки; б - разжимная резиновая втулка: 1 - хвостовая часть; 2 -резиновая втулка; 3 -нажимная втулка; 4 –болт.

Рис. 14.3. Новые виды креплений

Виброизоляция оборудования

Фундамент работающей машины передает колебания от оборудования в толщу грунтов. Для уменьшения вибраций проектируемого фундамента и их воздействия на соседние сооружения и установки выбирают более спокойные машины и рационально размещают их в помещении. Целесообразно предварительно уплотнить и укрепить грунты. В необходимых случаях используют различные средства для гашения колебаний и их амортизации.

Колебания фундамента гасят, присоединяя к нему некоторую массу, например консольные увеличения фундамента, устроенные у его подошвы. Для гашения горизонтальных колебаний эффективно использовать плиту, уложенную на поверхности грунта и соединенную с вибрирующим фундаментом гибкой связью. В некоторых случаях для удобства присоединяемую к фундаменту плиту выносят за пределы стен здания. Иногда применяют динамические гасители в виде массы, присоединенной к фундаменту пружинами. Динамические гасители требуют специального расчета и настройки при монтаже.

Для уменьшения динамического воздействия машины на фундамент применяют амортизаторы, что обосновывают динамическим расчетом. При этом выявляют условия режима, обеспечивающие минимальную частоту и амплитуду колебаний оборудования и его фундамента. Если эти условия окажутся нарушенными, то амортизатор из глушителя колебаний становится резонатором и колебания фундамента значительно усилятся.

Прогрессивным способом установки технологического оборудования является установка без фундаментов и заливки цементом - с помощью специальных упругих опор. Такой способ имеет следующие преимущества: сокращает продолжительность монтажа машин до 80 %; упрощает и ускоряет перестановку оборудования при перестройке технологических процессов и при переходе на производство новых изделий; существенно снижает шум и запыленность воздуха в цехах.

Виброопоры можно классифицировать по типу упругого элемента: резиновые, резинометаллические, цельнометаллические, виброизоляционные опоры из фетра и пробки.

Резиновые опоры. Для виброизолирующих опор используют натуральную и синтетическую резину. Натуральная резина имеет хорошие низкотемпературные свойства, однако быстро теряет прочность при температуре более 65 °С, разрушается под действием масел, под действием солнечного света уменьшается прочность. Поэтому широкое применение получили синтетические, особенно силиконовые, резины (они выдерживают температуру от -55° до 200 °С).

При использовании резины в опорах для установки оборудования важными свойствами являются старение и ползучесть. Старение заключается в том, что в готовом резиновом изделии продолжаются вулканизационные процессы, из-за чего твердость резины постепенно повышается. Ползучесть резины заключается в том, что при воздействии на нее длительной статической нагрузки происходит непрерывное увеличение деформации, т. е. резина «ползет».

Одним из важнейших качеств виброизолятора является демпфирование. Оно зависит от твердости резины, формы упругого элемента и от вида деформации. Так, например, виброизоляция в горизонтальных направлениях для резиновых блоков более эффективна, так как модуль упругости резины на сдвиг в 3-6 раз меньше модуля упругости на сжатие (в зависимости от конфигурации резинового блока).

Наиболее простыми видами опор, в которых резина работает на сжатие, являются прокладки и ковры. Их преимущество заключается в том, что для установки оборудования берут пластину соответствующей площади и что по сравнению с другими видами виброопор они дешевле. Однако при использовании прокладок и ковров к качеству пола предъявляют очень высокие требования, так как выверка оборудования по высоте при такой установке затруднена.

В качестве виброизоляции применяют следующие типы прокладок: гладкие сплошные резиновые, с рифленой поверхностью, с тканевой основой, пропитанные специальными синтетическими резинами.

Наиболее простыми являются гладкие сплошные резиновые прокладки. Из-за большой жесткости их используют только при изоляции шумов и высокочастотных колебаний. Для тяжелого оборудования применяют ковры и подкладки из сплошной резины с рифленой поверхностью (рис. 14.4, а). Для виброизоляции очень больших ударных нагрузок, высокочастотных вибраций и шумов используют тканевые прокладки, пропитанные специальными синтетическими резинами.

Резинометаллические опоры. Кроме резиновых прокладок и ковров часто применяют резинометаллические опоры, в которых резиновый упругий элемент скреплен с металлической арматурой. Преимущества этих опор следующие: их можно надежно прикреплять как к машине, так и к опорной поверхности для исключения смещения машины при сильных вибрациях и ударах; с помощью арматуры можно защитить резиновый элемент от попадания масла, растворителей, агрессивных жидкостей, солнечного света, что увеличивает срок их службы, возможность регулировки устанавливаемой машины по высоте. Различные резинометаллические виброопоры показаны на рис. 14.4, б. Резинометаллические виброопоры работают на сжатие, так как при растяжении трудно обеспечить надежные условия закрепления из-за опасности разрыва резины при наличии даже небольших поверхностных повреждений.

а - установка машин на упругих подкладках; 1, 3 - виброустойчивые подкладки;

2 - вулканизированная резина; б - трехслойные подкладки: 1, 3 - металлические детали (кольца, пластины); 2 - вулканизированная резина; в - пружинные амортизаторы:

1 - винт с правой и левой резьбой; 2 - гайка; 3, 4 -пластины; 5 - пружины;

Рис. 14.4. Виброзащитные устройства

Цельнометаллические опоры.Цельнометаллические виброопоры имеют ряд преимуществ перед резинометаллическими: позволяют получать очень большие деформации и, следовательно, низкие собственные частоты колебаний; могут работать в широком диапазоне температур (практически без изменения характеристик); их деформация мало увеличивается со временем при постоянно прилагаемой номинальной нагрузке; упругие характеристики их можно точно рассчитать; стоимость их ниже, чем резинометаллических.

Существенным недостатком цельнометаллических виброопор является то, что они хорошо передают колебания высоких частот (звук) и требуют в ряде случаев дополнительно вводить какой-либо звукоизолирующий элемент.

Цельнометаллические виброопоры классифицируют по форме упругого элемента на три группы: опоры со спиральными пружинами, с листовыми пружинами (рессоры) и из объемной металлической сетки.

В спиральной пружине демпфирование весьма мало, поэтому в ней могут возбуждаться высокочастотные колебания. В опоры со спиральными пружинами обычно вводят демпферы и звукоизолирующие прокладки.

На рис. 14.4, в показана опора, демпфирование в которой осуществляется вязкой жидкостью (битумной массой), причем степень демпфирования может регулироваться вязкостью жидкости и площадью движущихся в жидкости деталей.

Рессоры позволяют получить значительные деформации при весьма больших допускаемых нагрузках. Демпфирование в них происходит из-за трения между листами и сравнительно велико. Рессоры имеют большую податливость только в одном направлении. Поэтому их применяют только для виброизоляции в вертикальном направлении.

Опоры из объемной металлической сетки разработаны сравнительно недавно и представляют «подушки», сплетенные из тонкой холоднотянутой хромоникелевой проволоки, обжатой в пресс-форме до нужного размера и формы.

Виброизоляционные опоры из фетра и пробки.Фетровые маты толщиной 6-70 мм делают при сжимающей нагрузке из различных сортов шерстяного фетра. Фетр нечувствителен к действию масел, консистентных смазок, органических растворителей, холода, влажности, озона, солнечного и ультрафиолетового света.

Шерсть, из которой изготовлен фетр, содержит в себе маслянистые вещества (ланолин). Поэтому при относительном движении волокон при колебаниях возникает значительное демпфирование. Фетровые маты преимущественно используют для звукоизоляции небольших и средних машин. Кроме того, фетр, так же как и пробку, часто используют вместе с бетонными блоками. Ячеистая структура пробки обеспечивает очень высокое демпфирование при подавлении высокочастотных вибраций и шумов.

В тех случаях, когда в виброопорах нужно сочетать высокие эластичные свойства одних материалов и большие значения демпфирования других материалов, применяют комбинированные прокладки для виброопор. Для виброизоляции тяжелых машин и строительных конструкций используют свинцово-асбестовые прокладки.

Что такое виброизоляция фундамента

Современные сооружения все чаще возводятся на строительных площадках, подвергаемых вибрационным воздействиям, в том числе на земле, примыкающей к землеотводу под метро или железную дорогу. Такие источники становятся причинами для появления колебательных движений определенных конструктивных элементов зданий, значительно превышающих определенные уровни, разрешенные для людей. Чтобы минимизировать эти проявления, применяется виброизоляция фундамента.

Источники вибраций и их основные характеристики

Основными источниками, создающими вибрацию в комнатах различного предназначения, считаются транспортные средства и промышленные агрегаты, способные создавать во время работы существенные нагрузочные воздействия динамического характера, способствующие появлению вибрирования в почвенном составе с дальнейшим переходом на элементы сооружения.

Кроме того, такие проявления зачастую становятся причиной образования так называемого «вторичного» шумового эффекта в здании. Следует заметить, что разрешенный уровень вибрирования может находиться в пределах разрешенных норм, но шум вторичной степени создает дискомфортные ощущения проживающим.

Для сооружений больше всего неблагоприятных проявлений создают следующие источники:

метрополитен;
трамвайные пути;
железнодорожное полотно.

Исследовательскими путями доказано, что уровень колебаний с постепенной удаленностью от источника, образующего возмущение, постепенно затухают, но скоростной режим данного процесса во многом зависим от многочисленных условий на путти распространения.

К ним относятся:

вариант прокладки рельсов;
параметры толщины тоннельных стен;
характеристики почвенного состава;
заглубленность и тип фундаментной основы;
конструктивные особенности строящегося объекта.

В случае, если объект располагается близко от рельсовых путей, вибрация в его помещениях способна превысить нормативные значения, утвержденные нормативными документами, в десять раз, что составляет разницу в 20 дБ. Если рассматривать спектральный состав таких вибраций, то в нем преобладают октавные полоски, среднегеометрическое частотное значение которых достигает 31.5 и 63 Гц.

Источником вибрации можно считать инженерное и технологическое оборудование, устанавливаемое в зданиях. При составлении проекта приходится принимать в расчет тот факт, что такое оборудование является причиной вибрации несущих стен, вызывая сверхнормативные шумовые эффекты.

Примерами такого оснащения являются:

вентиляционные системы;
кондиционеры;
водопроводные и отопительные коммуникации;
лифты;
трансформаторные подстанции.

По своему происхождению вибрационные проявления бывают:

механическими. Создаются неуравновешенными и находящимися в движении массами, ударными явлениями, стуком в зазорных местах;
аэрогидродинамическими. Источником является работающая компрессорная установка, образующиеся вихри в вентиляторах и насосах.

Материалы, используемые для виброизоляции

Изолировать вибрацию возможно, как в источнике, создаваемом помехи, так и непосредственно в ее приемнике. Предпочтительней считается первый вариант, для решения которого имеется несколько способов. К сожалению, в большинстве случаев решение вопроса таким способом не представляется возможным.

В подобной ситуации проблему приходится решать на стадии проектирования объекта, предусматривая изолирование его от вибраций. Одним из самых результативных вариантов оснащения виброизоляцией объекта является возведение его на упругие полиуретановые опоры из эломастеров – Sylomer.

Пользуясь такими материалами, можно разработать массу вариантов приспособлений виброизоляции:

полноплоскостную;
ленточную;
точечную.

Используемый с этой целью материал представлен аналогом пружин, конструктивно соединенных с амортизаторами. Он имеет оптимальное соотношение параметров жесткости динамического и статистического характера, отличается ячеистым структурным строением и способностью поглощать в влагу в определенных количествах. Вода оказывает незначительное воздействие на оба показателя жесткости, даже если материал полностью находится в жидкости. Повреждения его исключены, грязь внутрь не попадает из-за небольшого размера пор.

Второй вариант материала (Sylodyn) представлен пружинами без амортизирующих приспособлений. Его закрытая пористая структура позволяет использовать такой виброизолятор даже при неглубоком залегании грунтовых вод.

Конструкции виброизоляций объектов

Опоры на указанных материалах бывают точечными, ленточными и полноплоскостными.

Конкретный вариант определяется с учетом требуемых собственных частот и конструктивных особенностей сооружения.

Примыкающие элементы, к которым относятся стены и потолочные перекрытия, изготавливаются из монолитного железобетона или сборных бетонных элементов.

В первом случае опорную площадь используют вместе опалубочной системы несъемного типа. На матах же устраивается и арматурный каркас. Если применяются мягкие опорные материалы, их площадь увеличивается подкладками, чтобы стальные арматурные прутья не продавливали маты. Блоки, изготовленные в заводских условиях, просто выставляются на опорный материал.

Перекрытия на опорах с элементом упругости выполняются армированными плитами. Чтобы полностью изолировать сооружение от вибрационного воздействия, следует все стены, располагающиеся над упругой опорой и соприкасающиеся с почвенным составом, отделить упругой прокладкой.

Достоинством полноплоскостной опоры считается легкость монтажа и незначительные риски появления акустических проявлений в результате ошибочных действий, допущенных во время укладки матов. Для лучшей эффективности основа делается максимально жесткой. Нагрузочные усилия, воздействующие на объект, распределяются на большую площадь за счет полноплоскостной опоры, подаются в основание. Особых конструкций, перераспределяющих нагрузки на ленточную или точечную опору, не требуется.

При устройстве такой виброизоляции фундамента под промышленное оборудование получается в большей степени избегать структурных вибрирований пола.

Использование ленточных опор рекомендовано в ситуациях, когда происходит линейная передача нагрузочного усилия. Упругий слой располагается как возле фундаментной основы, так и под защищаемым межэтажным перекрытием (1 – 2 этаж). Непосредственно в таком случае появляется возможность сэкономить на объемах используемого для виброизоляции материала. В связи с тем, что цокольная часть и подвальное помещение в подобной ситуации от вибраций не защищены, применять материал по всему периметру фундаментной основы необходимости нет.

Использование упругих разделений точечных видов обосновывается конструкциями с фундаментными основами из свайных или столбчатых опор. Прилагающаяся нагрузка окажется определяющим фактором в выборе варианта материала. Для точечной виброзащиты фундаментов под оборудование используют наиболее плотный тип материала.

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

1.1. Настоящие Рекомендации предусматривают проведение мероприятий по уменьшению общих вибраций рабочих мест, возникающих при изготовлении железобетонных изделий на заводах и полигонах.

1.2. Снижение общих вибраций рабочих мест до уровня, допускаемого санитарно-гигиеническими требованиями производится с целью устранения вредного действия вибрации на здоровье людей. 1

1 См. «Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий» (СН 245-71) Госстроя СССР, Стройиздат, 1972.

Для вновь проектируемых и реконструируемых предприятий железобетонных изделий основными мероприятиями по снижению вредных вибраций являются:

а) выбор технологической схемы производства, типа оборудования и его компоновка, при которых эффект динамического действия нагрузок на рабочие места и конструкции здания был бы наименьшим, ограниченным участками, примыкающими к машине; более широкое применение автоматизации технологических процессов; использование оборудования, виброизоляция которого предусмотрена при его изготовлении на заводе-изготовителе; применение оборудования с дистанционным управлением;

б) учет характера динамического воздействия нагрузок при проектировании с целью обеспечения необходимого конструктивного решения здания (динамический расчет несущих конструкций);

в) разработка способов уменьшения колебаний конструкций, воспринимающих динамические нагрузки (виброизоляция оборудования, уравновешивание и др.).

Для действующих предприятий железобетонных изделий основными мерами по устранению вредных вибраций являются:

а) организационно-технические мероприятия, обеспечивающие нормальный режим эксплуатации оборудования, его планово-предупредительный ремонт с сохранением паспортных характеристик, выполнение требований технологического процесса и правил техники безопасности;

б) виброизоляция оборудования, являющегося источником возбуждения колебаний;

в) устройство пассивно-виброизолированных площадок на рабочих местах с повышенной вибрацией.

Примечани е. Пассивная виброизоляция рабочих мест вблизи формовочных установок, а также установок, которые могут быть виброизолированы, применяется лишь как временная мера до устройства активной виброизоляции.

1.3. Уменьшение колебаний строительных конструкций возможно следующими путями:

а) изменением жесткости конструкций;

б) изменением массы фундамента машины и площади его подошвы;

в) виброизоляцией оборудования;

г) изменением расположения оборудования;

д) уравновешиванием, балансировкой и изменением числа оборотов машины, а также устройством гасителей колебаний.

В числе нормативных документов, кроме настоящих Рекомендаций и Инструкции СН 190-61, которыми следует руководствоваться при проектировании и расчете, следующие:

а) для виброизоляции оборудования - «Руководство по проектированию виброизоляции машин и оборудования» (ЦНИИСК им. Кучеренко. М. Стройиздат, 1972);

б) для перекрытий, площадок и здания в целом - «Инструкция по расчету несущих конструкций промышленных зданий и сооружений на динамические нагрузки» (ЦНИИСК им. Кучеренко. М. Стройиздат, 1970);

«Инструкция по мерам борьбы с вибрационными воздействиями технологического оборудования при проектировании зданий и сооружений промышленности нерудных строительных материалов» (ЦНИИСК им. Кучеренко. Стройиздат, 1968);

в) для фундаментов - СНиП глава II-Б.7-70 «Фундаменты машин с динамическими нагрузками. Нормы проектирования».

Расположение виброплощадки должно назначаться с таким расчетом, чтобы рабочий мог работать, не поднимаясь на виброплощадку.

Приямки у виброплощадки должны быть минимальными по ширине.

Перекрытия приямков рекомендуется устраивать из достаточно жестких железобетонных плит. Практика перекрытия приямков рифленкой или деревянным настилом показала, что такие перекрытия имеют повышенные, часто недопустимые, колебания.

1.6. Обслуживающие площадки, устраиваемые для удобства работы вокруг виброагрегатов, рекомендуется выполнять из сборного железобетона. Перекрытия площадок следует делать из сборных железобетонных плит (см. п. 1.5).

1.7. Крепление обслуживающих площадок к вибрирующим частям машин не допускается. Между конструкциями зданий и обслуживающими площадками, с одной стороны, и вибрирующими механизмами, с другой, необходимо устройство разделяющих швов.

1.8. Ремонт машин и оборудования, возбуждающих вибрации рабочих мест, должен производиться без изменения их проектных динамических характеристик (без изменения величины дебалансов, жесткостей пружин и т.п.). После ремонта машины и оборудование не должны возбуждать вибрации рабочих мест, превышающие допускаемые.

1.9. Разравнивание бетонной смеси при вибрировании должно производиться с помощью автоматизированных устройств, исключающих непосредственное участие рабочих в этой операции.

Разравнивание вибрируемой бетонной смеси в форме лопатами в процессе вибрации запрещается.

На действующих неавтоматизированных виброагрегатах допускается разравнивание вибрируемой бетонной смеси с помощью специальных скребков снабженных виброизолированными рукоятками.

1.10. Пребывание рабочих на вибрирующих частях машин и установок, вибрации которых необходимы по технологическим условиям производства, запрещается. Уровень вибраций рабочих площадок, устраиваемых на машинах и различных механизмах, также не должен быть вредным для здоровья людей.

1.11. Применение для упругих опор виброплощадок и виброизоляции оборудования кусков конвейерных лент как отдельными листами, так и в виде пакета не обеспечивает необходимой степени виброизоляции и приводит, как правило, к повышенным недопустимым вибрациям рабочих мест.

В связи с указанным применение кусков конвейерных лент в качестве упругих опор виброплощадок, а также для виброизоляции другого оборудования не допускается (см. п. 4.1).

2. ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ ОТ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ

2.1. На заводах железобетонных изделий применяется большое количество разнообразных машин и механизмов (виброплощадки, бетоносмесители, раздаточные бункера, дозаторы, транспортеры и др.).

В настоящем разделе приводятся некоторые рекомендации по определению динамических нагрузок от строительных машин, а также перечисляются характеристики машин, необходимые для динамического расчета строительных конструкций и виброизоляции машин 1 .

1 См. также «(Рекомендации по экспериментальному определению динамических характеристик машин предприятиями машиностроительной промышленности» ЦНИИСК, 1972.

Сведения о необходимых характеристиках машин позволят проектировщикам зданий и сооружений получить у заводов-изготовителей машин данные о них для динамического расчета конструкций и решения вопроса о рациональных методах уменьшения вредных вибраций.

1) краткая характеристика режима работы машины и вида динамического воздействия;

2) величина, направление и точка приложения динамической нагрузки (средней или нормативной) от машины при различных режимах ее работы в условиях нормальной эксплуатации, отвечающей техническим требованиям (при полной и частичной загрузке, при холостом ходе и т.п.);

3) закон изменения нагрузки во времени при стационарном и пуско-остановочном режимах работы машины;

4) число оборотов вращающихся частей машины или число циклов возвратно-поступательно движущихся деталей;

5) вес машины, веса и основные размеры движущихся частей;

6) значения наибольшей динамической нагрузки при аварийных и особых условиях работы машины с учетом возможности отклонения от принятых средних значений, действительных весов и размеров движущихся частей, эксцентрицитетов, рабочего числа оборотов машины и т.п.;

7) положение центра тяжести машины;

8) моменты инерции машины относительно центральных осей;

9) скорость нарастания и убывания числа оборотов машины при ее пуске и остановке;

10) основные габариты машины и габариты опорных частей.

Примечани я: 1. Динамические нагрузки от оборудования составляются на основании анализа работы машины, расчетов по данным о кинематике движения деталей машины и их массах, а также экспериментального определения на специальных стендах.

Для номинально уравновешенных машин (электродвигатели, вентиляторы и другие сбалансированные машины) определение динамических нагрузок расчетом производится по допускам для балансировки с учетом реальной возможности разбалансировки при эксплуатации. Для неуравновешенных машин (виброплощадки, бетоносмесители, вибрационные центрифуги и т.п.) расчет динамической нагрузки производится по данным о подвижных массах с учетом возможных допусков.

2. По вопросам определения динамических нагрузок от промышленного оборудования см. «Инструкцию по определению динамических нагрузок от машин, устанавливаемых на перекрытиях промышленных зданий», разработанную ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР (Стройиздат, 1966).

2.3. При проектировании специализированными организациями механизмов и установок (например, виброформ, кассет, индивидуальных виброплощадок и т.п.), возбуждающих динамические воздействия, нельзя допускать распространения вибраций на опорные и примыкающие строительные конструкции, а также на рабочие места операторов этих механизмов. В процессе опытной доводки механизмов и установок необходимо обращать особое внимание на уменьшение динамических воздействий, передающихся на примыкающие строительные конструкции и рабочие места, а также определять динамические характеристики механизмов и установок.

В паспорта указанных машин и механизмов проектная организация, ведущая разработку, должна включать данные о динамических нагрузках и характеристиках в соответствии с п. 2.2 настоящих Рекомендаций.

2.4. При динамическом расчете конструкций различают нормативные и расчетные значения динамических нагрузок.

Нормативные величины динамических нагрузок от машин принимаются по среднестатистическим значениям параметров, определяющим динамические нагрузки, или по проектным значениям масс и геометрических размеров движущихся частей машины в соответствии с ее кинематической схемой и режимом движения.

Значения коэффициента перегрузки К _д

Коэффициент перегрузки К_д

С конструктивно неуравновешенными движущимися частями

С номинально уравновешенными, а фактически неуравновешенными движущимися частями

Расчетная динамическая нагрузка вычисляется путем умножения нормативной динамической нагрузки на коэффициент перегрузки К_д, значение которого приведено в табл. 1.

2.5. Для большинства машин динамические нагрузки изменяются во времени по гармоническим и периодическим негармоническим законам. Однако некоторые строительные машины и механизмы наряду с указанными видами динамических воздействий на отдельных этапах работы возбуждают импульсивные нагрузки, например, в результате достаточно быстрого загружения или разгружения, свободного падения материалов, толчков и ударов.

Равномерно вращающиеся и возвратно-поступательно движущиеся части машин возбуждают гармонические динамические нагрузки, амплитуда которых определяется центробежной силой

где т - масса вращающихся или возвратно-поступательно движущихся частей машины;

r - эксцентрицитет вращающихся масс или амплитуда поступательного перемещения центра масс;

п ₀ - число оборотов вала машины в 1 мин.

При периодическом негармоническом законе изменения во времени динамическая нагрузка равна:

P ( t ) = P ( t + T ), (2)

где Т - период изменения силы P ( t ). Эффект действия силы P ( t ) определяется суммарным эффектом действия гармонических составляющих:

k = 1, 2, 3, . n . (3)

Гармонические составляющие определяются из разложения периодической силы P ( t ) в тригонометрический ряд Фурье

(4)

Действие каждой составляющей силы в пределах упругой стадии работы конструкции при линейных колебаниях можно рассматривать независимо друг от друга.

2.6. Схема действия инерционных сил на несущие строительные конструкции принимается по монтажным чертежам оборудования. Характеристики и численные значения динамических нагрузок определяются типом машины и характером связи ее с поддерживающими конструкциями (при жесткой связи динамические нагрузки передаются полностью, а при гибкой связи с применением виброизоляции динамические нагрузки передаются частично).

2.7. Нормативная динамическая нагрузка (центробежная сила), возбуждаемая механическими вибраторами с вращающимися эксцентричными массами (дебалансами) без сдвига фазовых углов между массами, определяется выражением

(5)

где K_i = q_ir _i - кинетический момент 1 i -го вибратора в кгс·см;

1 В литературе называется также иногда статическим моментом дебаланса.

q_t - вес эксцентрично насаженной i -й массы (дебаланса) в кгс;

r_i - расстояние от оси вращения до центра тяжести дебаланса в см;

п - число вибраторов;

g = 981 см/сек 2 - ускорение силы тяжести;

n ₀ - число оборотов вибратора в 1 мин;

f ₀ - число оборотов вибратора в 1 сек.

Механические вибраторы с вращающимися эксцентричными массами (дебалансами) возбуждают центробежную силу, изменяющую свое направление в плоскости вращения дебаланса.

Рис. 1. Схема установки дебалансов (эксцентриков) механических вибраторов

а - вибратор с односторонним дебалансом ненаправленного действия; б - вибратор направленного действия с синхронно вращающимися в противоположные стороны валами, возбуждающими вертикальную гармоническую возмущающую силу

Расчет производится на максимальное (амплитудное) значение возмущающих сил

Для получения направленного действия вибраций устраивают часто двухвальные вибраторы с дебалансами, синхронно вращающимися в противоположные стороны. При расположении дебалансов согласно рис. 1, б горизонтальные составляющие центробежных сил уравновешиваются, а вертикальные складываются. Такие вибраторы часто применяются в виброплощадках для возбуждения вертикальных гармонических колебаний всей площадки. В этом случае центр тяжести установки, центр жесткости упругих опор и центр тяжести площади подошвы фундамента должны находиться на вертикальной линии, совпадающей с линией действия возмущающей силы. В противном случае помимо поступательных вертикальных колебаний возникают также вращательные колебания относительно центра тяжести установки.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ ПОД ВИБРАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

а) Общие указания

3.1. Настоящий раздел составлен в дополнение СНиП II-Б.7-70 * и распространяется на проектирование фундаментов под виброплощадки и формовочные установки, возмущающие силы которых изменяются по синусоидальному закону. При этом предполагается, что фундамент симметричен относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось машины.

* См. СНиП часть II, раздел Б, глава 7. Фундаменты машин с динамическими нагрузками. Нормы проектирования, § 1. Общие положения § 6. Фундаменты формовочных машин для производства сборного железобетона. Стройиздат, 1971.

При различной жесткости опорных пружин в вертикальном и горизонтальном направлениях возникают не круговые, а эллиптические, колебания центра тяжести установки с большей амплитудой колебаний в направлении меньшей жесткости пружин.

Наиболее широкое применение для формования бетонных и железобетонных изделий в настоящее время получили установки с вертикально направленными колебаниями, с круговыми колебаниями 1 и с горизонтально направленными продольными колебаниями.

Вертикально или горизонтально направленные колебания центра тяжести установки возбуждаются при синхронном вращении в противоположные стороны одинаковых дебалансов. Такие колебания характерны для двухвальных виброплощадок с синхронизатором и площадок с горизонтальными колебаниями.

Круговые колебания центра тяжести установки обычно возбуждаются при вращении одного или нескольких дебалансов в одну сторону. Круговые колебания характерны для одновальных виброплощадок и двухвальных без синхронизатора.

Примечани я: 1. При негармоническом законе изменения вертикально направленной периодической силы функцию, выражающую зависимость возмущающей силы от времени, следует разложить в ряд Фурье и учитывать первый член этого ряда.

2. При вибрировании изделия виброщитом или вибровкладышами, на которых обычно устанавливаются вибраторы ненаправленного действия с вращающейся возмущающей силой, следует иметь в виду, что горизонтальная составляющая возмущающей силы вибраторов виброщита передается на подъемную раму щита, а вертикальная составляющая - на вибрируемое изделие. В первом приближении можно считать, что горизонтальные составляющие возмущающих сил вибраторов вибровкладышей формовочной установки или виброплощадки гасятся в теле бетона и на опорные конструкции не передаются, а вертикальные составляющие возмущающих сил полностью передаются на вибрируемое изделие и опорные конструкции.

3.2. Фундаменты виброагрегатов должны удовлетворять условиям прочности, устойчивости и экономичности, причем амплитуды вынужденных колебаний их не должны превосходить величин, устанавливаемых санитарно-гигиеническими условиями.

3.3. Определенные по расчетным формулам амплитуды вынужденных колебаний строительных конструкций а_к, на которых находятся люди, не должны превышать допускаемой величины амплитуды колебаний [а_к]

где [а_к] - допускаемая амплитуда колебаний строительной конструкции (пола, междуэтажного перекрытия, фундамента виброплощадки и др.);

[а_р] - допускаемая амплитуда общих вибраций на рабочем месте по санитарным нормам;

Читайте также: