Главная / Станки /
Фундаменты под оборудование отличаются от оснований жилых или промышленных строений не только размерами. Суть различий кроется в самой конструкции таких фундаментов. Ведь такие основания ведь должны противостоять не только статическим (несущим), но и динамическим нагрузкам, источником которых является закрепленное на фундаменте оборудование.
К тому же, те условия, в которых эксплуатируется фундамент под оборудование, мягко говоря, далеки от идеала. Ведь помимо вибрации корпуса такое основание поглощает и массу агрессивных веществ – смазок, масел, охлаждающих жидкостей и прочих субстанций, действующих на тело фундамента самым разрушительным образом.
Фундамент, описание технологии подготовки фундамента для токарных станок с ЧПУ
Общие требования к фундаменту. Фундамент служит основанием станка, обеспечивающим максимальное использование его возможностей по производительности и точности в течении длительного срока, исключающим влияние станка на работу соседнего оборудования.
Для этого необходимо чтобы фундамент при удобном размещении и прочном закреплении станка отвечал требованиям обеспечения уровня колебаний, передаваемых от станка. Жесткость закрепления станка на фундаменте оказывает существенное влияние на точность станка при резании.
Основное требование, предъявляемое к установке на фундамент высокоточного станка, является обеспечение надежной защиты от колебаний по полу на фундамент, то есть устройство виброизоляции.
Фундамент для станка должен быть изготовлен в соответствии со строй заданием на фундамент, указанном в документации на станок.
Крепёжные детали (анкерные болты) для установки станка на фундамент поставляются со станком или должны быть изготовлены покупателем станка согласно прилагаемой документации.
Требования к основанию
Фундамент для установки технологического оборудования, включая станки по механической обработке твердых материалов, несмотря на необходимость проведения индивидуального расчета в конкретных условиях эксплуатации, должен соответствовать СНиП 2.02.05-87.
Общие правила по устройству опор для машин, создающих динамические нагрузки, формулируются так:
- Массивность. Чем больший вес имеет основание, тем выше его способность сопротивляться вибрациям станка.
- Высокая прочность и жесткость. Устойчивость к постоянным и переменным нагрузкам прямо пропорционально влияет на срок эксплуатации оборудования на этом фундаменте. Жесткое крепление важно для высокоточных станков.
- Повышенная устойчивость к агрессивным воздействиям (ГСМ, охлаждающие эмульсии, растворители). Необходимо обеспечивать максимальную инертность хотя бы для верхнего слоя монолита.
Такие характеристики нужны фундаменту в комплексе с выдержкой минимально допустимых отклонений по его расчетным габаритам.
В зависимости от массы станка (до 10 т или более) и класса точности разрешается применять под них различные по конструкции основания (общие, одиночные, вибро-изолированные). Вертикальные разрезы таких опор показаны на чертеже:
Ставить 1 шлифовальный станок или группу можно на утолщенные ленты, специально заливаемые в полу цеха, как показано на этом фото:
При монтаже станков на 2 этаже и выше используют рамный или стенчатый тип бесподвального фундамента. У них нагрузка распределяется через каркас на перекрытия или несущие стены (опорные колонны). Вибрация, создаваемая станком, для такой опоры должна быть минимальная. Устанавливая фрезерный агрегат, можно применить демпферы, гасящие частотные колебания.
Уклон верхней плоскости крепления оборудования категорически не допускается.
В противном случае будет неравномерное распределение эксплуатационных нагрузок, что влияет на характеристики работающего станка, оказывает разрушающее воздействие на станину механизма и анкеры в основании.
Технические условия на изготовление фундамента
Для станков нормальной точности:
Несущая способность грунта 5кг/м2. При необходимости фундамент нагрузить дополнительной нагрузкой (бетонными блоками, блюмсами и т.п.), превышающей массу станка в 3-4 раза и ежедневно до окончания усадки проверять нивелиром высотные отметки по реперу, не связанному с фундаментом.
Для станков повышенной точности: Фундамент должен выполняться со свободными боковыми гранями и применяться тяжелый бетон проектных марок по прочности на сжатие 150-200 кг/см2. Для заливки фундамента применять бетонную смесь с объёмным соотношением цемент-песок- щебень 1:1:3 (марка бетона не ниже М250). Глубина фундамента Н > 0,6 √F, где F — площадь фундамента.
Фундамент армируется единой решёткой по длине, ширине и высоте с величиной ячейки 200 мм. Диаметр арматуры зависит от величины фундамента и может быть от 12 мм до 20 мм.
Прочность бетона фундамента. Монтаж станка может быть допущен при достижении бетоном прочности на сжатие не ниже 50% проектной (примерно соответствует семидневному бетону).
К моменту пуска станка прочность бетона должна быть не ниже 70% проектной (примерно соответствует 15 дневному бетону). Срок полного твердения бетона – 28 дней.
Качество бетона контролируют по прочности контрольных кубиков 200х200х200 мм.
Прочность бетона в готовом фундаменте может быть грубо оценена по звуку и ударам.
Строительство основания для оборудования
Строительство простейшего основания плитного типа, под станок или маломощный пресс, происходит следующим образом:
- Вначале следует определить месторасположение основания. Фундамент не должен соприкасаться со стенками, колоннами или внутренними перегородками самого здания. Минимальное расстояние от фундамента пресса до фундамента цеха равно 100 сантиметрам. Иначе вибрация перейдет на основание несущих стен, колон или перегородок.
- После этого следует определить положение крепежных (фундаментных) болтов, фиксирующих станину пресса или станка. При этом нужно учитывать, что минимальное расстояние от края фундамента до оси болта рано 20 сантиметра. То есть, фундамент должен выступать за края станины, как минимум на 20-30 сантиметров.
- Определив вышеупомянутые параметры можно приступать к земляным работам (рытью котлована). Причем глубина выемки грунта в не отапливаемом цеху равняется глубине промерзания + 25-40 сантиметров. В отапливаемом цеху глубина фундамента равняется 50-80 сантиметрам. Габариты самого котлована, равны ширине и высоте фундамента + глубина залегания подошвы. Ведь стенки котлована, как правило, обустраивают под наклоном в 45 градусов.
- Завершив земляные работы можно заняться повышением несущей способности грунта, подсыпав на дно двухслойную песчано-гравиевую подушку (по 15-20 сантиметров на каждую фракцию).
- Следующий этап – строительство опалубки, опоясывающей контур фундамента. Ее собирают из съемных металлических или деревянных щитов, соединенных поперечными стяжками.
- На следующем этапе во внутреннюю полость основания вводят армирующий каркас (в основаниях для небольших станков можно обойтись без каркаса), а дно опалубки укрывают слоем гидроизоляции (рубероида). В особых случаях на дно основания укладывают особый материал, гасящий вибрацию (дубовый брус или что-то другое).
- После этого внутреннюю полость заполняют бетоном, укладывая раствор слоями по 10-15 сантиметров.
Причем каждый слой тщательно утрамбовывается. Заливка и тамбовка каждого слоя должна завершиться до схватывания раствора (35-40 минут от момента введения бетона в опалубку).
- В финале в верхний слой заливки вводят фундаментные болты с коническими или загнутыми торцами.
Фундамент считается готовым к эксплуатации спустя 25-30 дней от момента заливки. За это время монолит основания выйдет на расчетную прочность. Раньше этого срока оборудование на фундамент не монтируют.
Допустимые отклонения от стройзадания
Стройзадание является проектным заданием для разработки фундамента и определяет конструкцию только верхней части. Верхняя часть, поверхность для установки станка должна быть ровной, «гладкой», без уклонов и выпуклостей.
Допустимые отклонения: — установочных поверхностей на фундаменте, возведенных до проектной от По плоскости в любом направлении +-0,2/500 мм По высоте -5 мм По уклону 1/1000 мм Строители обычно творчески относятся к изготовлению фундамента, требования на чертежах не читают — а делают по сантиметровым строительным допускам.
Внимание!!!!! Станок, установленный на полу при отсутствии фундамента без выверки по уровню и без крепления к полу, через короткое время теряет свою точность, изнашиваются направляющие и в результате станок требует ремонта. Подготовительные работы с опорами.
Подготовка клиновых башмаков заключается в снятии консервационной смазки, краски и грязи с рабочих поверхностей, особенно обратить внимание на наклонные и прилегающие к станине. Смазка наклонных поверхностей консистентной смазкой. Установка клиновых башмаков в крайнее нижнее положение. Монтаж станка.
Очистить нижнюю поверхность станины станка от консервации и грязи, особенно места прилегания клиновых башмаков. Установить станину станка на четыре вспомогательные опоры, расположенные по углам станины между анкерными колодцами фундамента, согласно документации так, чтобы отверстия в станине совпадали с центрами анкерных болтов в анкерных колодцах фундамента. Высота вспомогательных опор должна быть на 5 мм меньше высоты клиновых башмаков в нижнем положении.
Собрать всю структуру станка (стойка, стол, шпиндельная бабка, магазин инструментов, телескопическая защита) и часть кабинета, которая не будет мешать заливке бетоном анкерных колодцев.
Установка и выверка станка. Установить стол станка по центру перемещений. Используя станочный уровень, установленный в центре стола в двух взаимно перпендикулярных положениях, выставить станок на четырёх вспомогательных опорах с точностью 0,1/1000 мм с помощью домкрата и стальных прокладок толщиной 0,5 – 1 мм.
Используя анкерные болты с приваренными шайбами для поддержки клиновых башмаков, привернуть все клиновые башмаки к станине станка (см. чертёж). Площадь в плане анкерного колодца должна быть больше площади клинового башмака. Клиновые башмаки должны быть в нижнем положении. Залить анкерные колодцы водой для пропитки фундамента вокруг колодцев. Выдержать с водой 8 часов.
Заполнить анкерные колодцы малоусадочным бетоном марки не ниже М300. Уплотнить вибратором и подлить вручную бетон под клиновые башмаки так, чтобы он стоял на щебне бетона и был залит по всей нижней поверхности башмака. Выдержать залитый в анкерные колодцы бетон 4 дня постоянно влажным для лучшего затвердевания. Ослабить крепёжные гайки на анкерных болтах.
Поднять станок с помощью клиновых башмаков, чтобы убрать вспомогательные опоры. После 7 дней выдержки бетона, залитого в анкерные колодцы, можно выставить станину станка в горизонтальной плоскости в соответствии с сертификатом качества на данный станок с помощью домкрата, клиновых башмаков и станочного уровня 0,02/1000 мм.
Верх фундамента между клиновыми башмаками заровнять цементным раствором и «зажелезнить». Окончательно затвердевший и выдержанный фундамент покрасить маслостойкой краской для предохранения от разрушающего действия масла и СОЖ.
Произвести затяжку гаек на анкерных болтах динамометрическим ключом с моментом, указанном в таблице. При этом, следить за тем, чтобы уровень не изменял показаний при равномерном затягивании гаек.
Фундаменты для фрезерных станков, обрабатывающих центров, расточных и шлифовальных станков могут сильно отличаться по конфигурации и требованиям, будут рассмотрены в дальнейших статьях
| Поделитесь в соц.сетях: |
Фундамент под сверлильные станки
Фундамент под сверлильные станки и другие виды промышленного оборудования проектируется и изготавливается в соответствии с эксплуатационной документацией и нормами СНиП 2.02.05-87 «Фундаменты машин с динамическими нагрузками».
Фундамент под сверлильный станок должен удовлетворять требованиям расчета по прочности, быть пригодным к безопасной эксплуатации, не оказывать негативное влияние на функциональность оборудования и технологические процессы.
Ответственный подход к устройству фундамента позволяет организовать безопасное рабочее пространство, исключить аварийные ситуации и поломки станка из-за вибраций и динамических нагрузок, существенно продлить срок службы оборудования, обеспечить высокую производительность станка и максимальную точность обработки изделий.
Требования к характеристикам фундамента для сверлильного станка
- Отличная способность сопротивления вибрациям станка в различных режимах эксплуатации;
- Максимальная прочность и жесткость, стойкость динамическим и статическим нагрузкам;
- Устойчивость верхнего слоя к агрессивным средам (ГСМ, растворители).
При проектировании фундамента под станок учитываются не только технические параметры машины (модель, габариты, мощность, число оборотов в минуту, общая масса, масса движущихся частей и др.
), но и данные об условиях размещения оборудования, сведения о привязках фундамента к другим конструкциям объекта (чтобы вибрация станка не перешла на несущие стены).
В зависимости от модели станка устройство фундамента выполняется из бетона или железобетона на основе раствора М200, М300 или М400. Заливать фундамент рекомендуется слоями по 10-15 сантиметров с последующей утрамбовкой каждого слоя. При необходимости в конструкции фундамента предусматривают коммуникационные каналы для подвода к станку электричества, воды, воздуха.
Основание под сверлильным станком должно иметь точные линейные размеры, быть без каких-либо выпуклостей и уклонов.
С момента заливки фундамента до установки станка должно пройти не менее 25 дней (за это время монолит наберет расчетную прочность).
Для крепления станка к основанию при заливке фундамента в верхний слой бетона вводят анкерные фундаментные болты или, если фундамент уже готов, используют более долговечные химические анкеры.
Основные этапы устройства оснований под станки и агрегаты
- подготовка котлована под фундаментные работы;
- засыпка песчано-гравийной подушки;
- устройство щитовой контурной опалубки;
- устройство армирующего каркаса;
- укладка гидроизоляционных материалов на дно опалубки;
- укладка виброизоляционных материалов (при необходимости);
- заливка, трамбовка и выравнивание бетонного раствора;
- контроль качества фундамента;
- подготовка финишного напольного покрытия (при необходимости).
Материалы для устройства и ремонта фундамента под сверлильные станки
Купить материалы для фундамента под сверлильные станки можно на сайте нашей компании с доставкой в любой регион России. Всегда в наличии и на заказ – ремонтные смеси, подливочные составы, химические анкеры, герметики, материалы для промышленного пола и многое другое. Мы работаем как с физическими, так и юридическими лицами и гарантируем оперативную обработку и комплектацию заказов любого объема. Условия доставки обсуждаются индивидуально. Узнать варианты сотрудничества, а также уточнить статус заказа можно по телефону 8 (800) 550-03-50 или электронной почте.
Глава 9. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ С ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ
Библиотека / Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения / Глава 9. Расчет и проектирование фундаментов машин и оборудования с динамическими нагрузками
Сообщение об ошибке
Strict warning: Only variables should be passed by reference в функции duble_node() (строка 191 в файле /home/s/seryis/ofips.rf/public_html/sites/all/themes/adaptivetheme/at_ofips/template.php).
Фундаменты машин и оборудования с динамическими нагрузками должны рассчитываться на действие статических и динамических нагрузок и проектироваться таким образом, чтобы обеспечить нормальную работу установленных на них машин и технологического оборудования, а также исключить вредное воздействие вибраций на расположенные вблизи строительные конструкции, оборудование и аппаратуру, обеспечить допустимый уровень вибраций, соответствующий требованиям санитарных норм. При этом фундаменты должны быть экономичными и соответствовать современной технологии производства работ.
Статические нагрузки слагаются из веса фундамента и грунта на обрезах фундамента, веса машины и вспомогательного оборудования.
Динамические нагрузки, вызываемые действием неуравновешенных сил и моментов, возникающих при возвратно-поступательном, вращательном и тому подобном движении масс машины, ударами движущихся или падающих частей, могут быть либо периодическими (неуравновешенные силы инерции, величина и направление которых определяются законами изменения во времени их главного вектора и главного момента), либо импульсными, ударными, представляющими собой отдельные или действующие один за другим удары, толчки и т.п., либо случайными. Периодические нагрузки возникают при работе большинства современных машин с установившимся движением (периодического действия) — машин с вращающимися частями, с кривошипно-шатунными механизмами, дробилок и др. Импульсные, ударные и случайные нагрузки возникают при работе машин с неустановившимся движением (непериодического действия) — кузнечно-прессового оборудования, копровых бойных площадок, мельниц и др.
Различают длительные и кратковременные динамические нагрузки.
К длительным относятся нагрузки, возникающие при продолжительной работе машин в рабочем режиме, многократные импульсные, ударные и случайные нагрузки.
К кратковременным относятся одиночные импульсы, кратковременные перегрузки в аварийных режимах, нагрузки, возникающие при переходе через резонанс во время пуска или остановки машины, и пр.
Значения динамических и частично статических нагрузок, как правило, даются заводом-изготовителем в техническом задании на проектирование фундамента. В техническом задании должны быть указаны:
- – величины нормативных статических нагрузок от машин и вспомогательного оборудования (общие и раздельно для неподвижных и движущихся частей машины) с указанием координат точек их приложения и направления их действия; при наличии перемещающихся частей — предельные положения их перемещения;
- – данные об амплитудах, частотах, фазах, местах приложения и направлениях действия динамических нагрузок.
- При отсутствии указанных данных в задании на проектирование динамические нагрузки допускается определять по формулам главы СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками» [10] или «Инструкции по определению динамических нагрузок от машин, установленных на перекрытиях промышленных зданий» [3].
- Фундаменты машин и их основания рассчитываются по двум группам предельных состояний: по первой группе — по несущей способности, по второй группе — по деформациям (колебаниям, прогибам, осадкам), затрудняющим нормальную эксплуатацию установленных на этих фундаментах машин и оборудования или соседних объектов, чувствительных к вибрациям.
- По первой группе предельных состояний выполняется:
- – проверка среднего статического давления под подошвой для фундаментов на естественном основании или несущей способности основания для свайных фундаментов; эта проверка производится для всех без исключения типов машин;
- – расчет прочности отдельных элементов конструкции фундамента; расчет выполняется для отдельных элементов рамных и стенчатых фундаментов, а также для отдельных сечений массивных фундаментов, ослабленных отверстиями или выемками;
- – определение (в некоторых случаях) реакции основания (сила реакции и реактивный момент).
Расчет фундаментов по второй группе предельных состояний включает:
- – определение амплитуд колебаний фундаментов или отдельных их элементов; расчет производится в соответствии с главой СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками. Нормы проектирования» в случаях, указанных в этой главе, и является определяющим при проектировании фундаментов машин с динамическими нагрузками;
- – определение осадок и деформаций (прогибов, крена и т.п.) фундаментов или их элементов; эти расчеты выполняются в отдельных случаях для ответственных сооружений (например, фундаментов турбоагрегатов, фундаментов станков) при наличии в задании на проектирование технологических требований, ограничивающих перемещения и деформации фундаментов для обеспечения нормальной эксплуатации оборудования.
9.1.1. Расчет по первой группе предельных состояний
А. ПРОВЕРКА СРЕДНЕГО СТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ ПОД ПОДОШВОЙ ДЛЯ ФУНДАМЕНТОВ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ
При проверке среднего статического давления под подошвой фундамента учитываются только статические нагрузки. Влияние динамических нагрузок учитывается коэффициентами условий работы грунтов основания γсI и γсII зависящими от величины и характера динамического воздействия, типа грунта и других факторов.
Фундаменты машин с динамическими нагрузками проектируются, как правило, достаточно жесткими, причем общий центр тяжести проектируемого фундамента, машины, засыпки грунта на обрезах и выступах фундамента и центр тяжести площади подошвы фундамента обычно располагаются на одной вертикали.
Допускаемый эксцентриситет не должен превышать 3 % размера стороны подошвы фундамента, в направлении которой происходит смещение центра тяжести, для грунтов с расчетным сопротивлением R0 ≤ 150 кПа и 5 % для грунтов с R0 > 150 кПа.
Поэтому проверка среднего статического давления под подошвой фундамента при устройстве фундаментов на естественном основании производится в большинстве случаев как при центральном сжатии по формуле
где р — среднее давление на основание под подошвой фундамента от расчетных статических нагрузок (вес фундамента, грунта на его обрезах, машины и вспомогательного оборудования с коэффициентом перегрузки n = 1); γc0 — коэффициент условий работы грунтов основания, учитывающий характер динамических нагрузок и ответственность машины (табл. 9.1); γc1 — коэффициент условий работы грунтов основания, учитывающий возможность возникновения длительных деформаций при действии динамических нагрузок (см. табл. 9.1); R — расчетное сопротивление основания определяемое с учетом размеров и глубины заложения фундамента.
Таблица 9.1. значения коэффициентов γс0 и γс1
| Машины | γс | γс1 |
| С вращающимися частями | 0,8 | 0,7*1,0 |
| С кривошипно-шатунными механизмами | 1,0 | 0,6*1,0 |
| Кузнечные молоты | 0,5 | 0,8**1,0 |
| Формовочные машины литейного производства и производства сборного железобетона | 0,5 | 0,7**1,0 |
| Дробилки (щековые, конусные, молотковые) | 0,8 | 0,7*1,0 |
| Прессы | 1,0 | 1,0 |
| Мельничные установки | 0,8 | 0,7*1,0 |
| Прокатное оборудование | 1,0 | 1,0 |
Примечание. Цифры, отмеченные звездочкой, относятся к мелким и пылеватым водонасыщенным пескам и глинистым грунтам текучей консистенции; цифры, отмеченные двумя звездочками, — ко всем водонасыщенным пескам, к мелким и пылеватым маловлажным пескам и глинистым грунтам текучей консистенции; не отмеченные цифры — ко всем грунтам.
Б. ПРОВЕРКА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
Расчет свайных фундаментов машин по несущей способности грунтов основания производится на основное сочетание нагрузок, при этом расчетная несущая способность грунтов основания одиночной сваи Fd определяется с учетом динамических воздействий. Для свай-стоек и висячих свай эта величина определяется по формуле
где Fs — несущая способность сваи в статических условиях, определяемая в зависимости от вида свай и грунтовых условий; γp, γ1p — коэффициенты условий работы грунтов основания, принимаемые для висячих свай γp = 0,8, для свай-стоек γp = 1; при прорезании висячими сваями рыхлых песков любой крупности и влажности, мелких и пылеватых водонасыщенных песков и глинистых грунтов с показателем текучести IL > 0,6 коэффициент γ1p = 0,7; при опирании висячих свай на такие грунты γ1p следует определять по результатам испытаний динамической нагрузкой; для остальных видов в состояний грунтов, а также для свай-стоек γ1p = 1.
В. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ФУНДАМЕНТА
Расчет прочности производится для отдельных, подвергающихся действию динамических нагрузок элементов рамных и стенчатых фундаментов (стоек и ригелей рам, балок, стен, плит, консольных выступов), фундаментов плитного или балочного типа, а также отдельных сечений массивных фундаментов, ослабленных отверстиями и выемками. Расчет производится по общим правилам, изложенным в главе СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции», на расчетные нагрузки от веса фундамента, машины, вспомогательного оборудования и засыпки грунта, а также на расчетные статически действующие нагрузки, эквивалентные максимально возможному воздействию машины.
Статические нагрузки, включающие постоянно действующие нагрузки от веса фундамента, машины, вспомогательного оборудования и засыпки грунта, определяются как произведение нормативных значений нагрузок на коэффициент перегрузки n.
Нагрузки, заменяющие динамическое действие движущихся частей машины или представляющие собой какой-либо особый вид силового воздействия (например, тягу вакуума, момент короткого замыкания), определяются по формуле
где n и η — коэффициенты перегрузки и динамичности (табл. 9.2); Fn — нормативное значение динамической нагрузки, соответствующее нормальному эксплуатационному режиму работы машины и принимаемое по заданию на проектирование, или по главе СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками», или по Инструкции [3].
ТАБЛИЦА 9.2. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРЕГРУЗКИ И ДИНАМИЧНОСТИ
| Машины | n | ηh | ηv |
| Машины с вращающимися частями при частоте вращения, мин–1 менее 500 от 500 до 1500 свыше 1500 | 444 | 222 | 3610 |
| Машины с кривошипно-шатунными механизмами | 2 | 1 | 1 |
| Дробилки щековые и конусные | 1,3 | 1,2 | |
| Дробилки молотковые | 4 | 1 | |
| Прокатное оборудование | 1,2 | 2 |
Примечание. ηh, ηv — коэффициенты динамичности для определения горизонтальных и вертикальных расчетных динамических нагрузок.
9.1.2. Расчет по второй группе предельных состояний
Основным требованием, предъявляемым к фундаментам машин при их проектировании и выборе размеров, является соблюдение условия, чтобы амплитуды колебаний фундамента или отдельных его элементов не превышали допускаемых, принимаемых по главе СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками» (табл. 9.3) или в соответствии с заданием на проектирование фундамента.
Таблица 9.3. допускаемые амплитуды колебаний фундаментов
| Машины | Aadm, мм |
| Машины с вращающимися частямипри частоте вращения, мин–1 менее 500 от 500 до 750 от 750 до 1000 свыше 1000 | 0,20,150,1По заданию на проектирование |
| Машины с кривошипно-шатуннымимеханизмами при частоте вращения, мин–1: более 600 от 600 до 400 от 400 до 200 менее 200 | 0,1/0,05 0,1—0,15/0,07 0,15—0,25/0,10,25 (0,3) */0,15 |
| Дробилки (щековые, конусные, молотковые) | 0,3 |
| Кузнечные молоты | 0,8**; 1,2 |
| Прессы | 0,25 |
| Формовочные машины литейного производства | 0,5 |
| Формовочные машины производства сборного железобетона | По санитарным нормам |
| Мельничные установки | 0,1 |
* Для фундаментов высотой более 5 м.
** При возведении фундаментов на всех водонасыщенных песках, а также на мелких и пылеватых маловлажных песках.
Примечания: 1. Для машин с кривошипно-шатунными механизмами значения амплитуд, приведенные перед чертой, относятся к I гармонике, за чертой — ко II гармонике.
2. Для промежуточных значений частоты вращения допускаемая амплитуда определяется интерполяцией.
Расчет колебаний производится на действие расчетных динамических нагрузок, определяемых как произведение нормативной динамической нагрузки на коэффициент перегрузки n = 1.
Расчетная схема массивного фундамента под машину при расчете колебаний представляется в виде твердого тела, опирающегося на пружины и демпферы, Масса твердого тела принимается равной сумме масс фундамента и машины, а для свайных фундаментов добавляется также и часть массы свай. Податливость пружин моделирует податливость основания фундамента.
Предполагается, что сопротивление пружин пропорционально перемещению фундамента, тем самым пружины характеризуют только одним параметром — коэффициентом жесткости. Принимается также, что силы демпфирования пропорциональны скорости колебаний фундамента.
В соответствии с такой расчетной схемой [8] вынужденные вертикальные колебания фундамента описываются дифференциальным уравнением
,
а вынужденные горизонтально-вращательные колебания фундамента — системой дифференциальных уравнений:
где m — масса установки (фундамента, машины, грунта) на обрезах фундамента; θ — момент инерции массы установки относительно оси вращения; Вz, Вx, Вφ — коэффициенты демпфирования основания для вертикальных, горизонтальных и вращательных колебаний; kz, kx, kφ — коэффициенты жесткости основания при упругом равномерном сжатии, равномерном сдвиге и неравномерном сжатии; z, х, φ — соответственно вертикальные и горизонтальные смещения центра тяжести установки и угол поворота фундамента относительно оси, проходящей через центр тяжести установки перпендикулярно плоскости колебаний; h1 — расстояние от общего центра тяжести установки до подошвы фундамента; Fz, Fх, М — вертикальная и горизонтальная составляющие возмущающих сил и момент от возмущающих сил относительно оси, проходящей через центр тяжести установки перпендикулярно плоскости колебаний; ω — угловая частота вращения машины, с–1; угловая частота вращения машины связана с периодом T, с, и частотой f, Гц. формулой ω = 2πf = 2π/Т.
Дифференциальные уравнения свободных колебаний системы соответствуют уравнениям (9.4) и (9.5) при Fz = Fx = M = 0.
Инструкция по определению динамических нагрузок от машин, устанавливаемых на перекрытиях промышленных зданий
Справочник по динамике сооружений / Под ред. Б.Г. Коренева, И.М. Рабиновича
СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками
Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения
- Предыдущая
- 9.2
- 9.3
- 9.4
- 9.5 ч.1
- 9.5 ч.2
- Литература
- Следующая
- Содержание
Фундаменты под оборудование — особенности монтажа
Фундаменты под оборудование отличаются от оснований жилых или промышленных строений не только размерами. Суть различий кроется в самой конструкции таких фундаментов. Ведь такие основания ведь должны противостоять не только статическим (несущим), но и динамическим нагрузкам, источником которых является закрепленное на фундаменте оборудование.
К тому же, те условия, в которых эксплуатируется фундамент под оборудование, мягко говоря, далеки от идеала. Ведь помимо вибрации корпуса такое основание поглощает и массу агрессивных веществ – смазок, масел, охлаждающих жидкостей и прочих субстанций, действующих на тело фундамента самым разрушительным образом.
Но в этой статье мы расскажем вам не об отличиях между классическим основанием и фундаментом для оборудования, а о способе строительства конструкций, способных удержать и массу, и вибрацию любых станков и механизмов.
Устройство фундаментов под технологическое оборудование: общие правила
Сооружение фундамента под промышленное оборудование предполагает строительство конструкции с оригинальными качествами, а именно:
- Значительной массой – чем больше вес основания, тем выше сопротивляемость вибрации.
- Повышенной прочностью – чем выше стойкость к статическим и динамическим нагрузкам, тем больше период эксплуатации и самого фундамента, и смонтированного на основании оборудования.
- Высокой устойчивостью к агрессивным средам – чем выше инертность хотя бы верхних слоев фундамента, тем дольше он прослужит в роли основания для станка или механизма.
Причем указанные характеристики дополняются еще и минимальными допусками по габаритам фундамента. То есть, на «своем месте» должны находиться не только болты, с помощью которых производится установка оборудования на фундамент – отклонения от расчетных габаритов (длинны, высоты, ширины) должны сводиться к минимуму.
Уклон ростверка должен отсутствовать в принципе. Иначе эксплуатационные нагрузки распределятся неравномерно, что уменьшит срок службы и основания и станины механизма.
Разновидности конструкций оснований
Подобный набор характеристик могут обеспечить только следующие разновидности конструкций фундаментов:
- Бесподвальное основание плитного типа, гасящее вибрацию своей массой. Такие фундаменты можно залить в опалубку только на первом этаже цеха. Подобная конструкция обойдется в значительную сумму, поскольку на сооружение цельного основания плитного типа тратят максимальный объем строительного материала. Однако самые крупные станки и механизмы монтируют только на таких фундаментах.
- Подвальное основание-перекрытие, монтируемое на втором этаже и выше. Такой фундамент гасит вибрацию, передавая колебания на каркас самого цеха (посредством контакта с межэтажным перекрытием). По сути – это такая же плита, только не залитая, а собранная из железобетонных изделий, установленных на балки межэтажного перекрытия. Подобное основание способно противостоять только статическим нагрузкам или вибрации с минимальной амплитудой.
- Стенчатый фундамент, развивающий идею ленточного основания. Несущую нагрузку и вибрацию в данном случае принимают несущие стены или внутренние перегородки. Как правило, подобные фундаменты подводят под механизмы, расположенные на втором этаже цеха.
- Основания рамного типа (с балочным ростверком). Такая конструкция выдерживает высокочастотную вибрацию. Поэтому в большинстве случаев фундаменты для ударных механизмов имеют «рамную» конструкцию. Ведь в опоры рамы можно вмонтировать демпферы, гасящие вибрацию.
Конструкционные материалы оснований
Разумеется, основания подобного качества невозможно соорудить из первого попавшегося стройматериала.
И в большинстве случаев такие фундаменты строят из:
- Железобетона (методом заливки в опалубку).
- Железобетонных блоков (методом сборки с перевязкой).
- Металла (сборка свайной конструкции с рамным ростверком).
- Железобетона и металла (бетонные сваи или блоки и металлический ростверк).
Подвальные, бесподвальные и стенчатые фундаменты создают из железобетона или железобетонных блоков. Причем железобетон производят на основе раствором М200-М300 (для станков с минимальной массой), или М300-М400 (для действительно тяжелого оборудования). Рамные основания можно собрать из любой разновидности вышеупомянутых материалов.
Расчет фундамента под оборудование
Любое строительство начинается с расчетов самой важной части дома – его фундамента. И сооружение нового рабочего места начинается с расчетов основания под станок или механизм.
В основе таких расчетов лежит сопоставление несущей способности грунта со статической и динамической нагрузкой, генерируемой установленным на фундаменте оборудованием. Причем передаваемая на площадь подошвы фундамента сумма статической и динамической нагрузки должна соответствовать несущей способности опорного грунта.
Характеристики грунта вычисляют на основе инженерно-геологических изысканий, в процессе которых определяют глубину залегания грунтовых вод, состав почвы, глубину промерзания и так далее.
Статическая нагрузка определяется массой оборудования, вычисляемой по спецификации станка или механизма. Динамическая нагрузка определяется по расчетному давлению на ростверк фундамента.
Причем указанное давление, генерируемое массой станка, корректируют с помощью двух коэффициентов:
- Константы условий работы (от 0,5 для кузнечного молота, до 1,0 для токарно-винторезного станка).
- Константы осадки грунта (от 0,7 до 1,0 – в зависимости от влажности почвы).
В итоге, зная массу станка, тип почвы и условия работы, можно высчитать (по несущей способности грунта) габариты основания.
Строительство основания для оборудования
Строительство простейшего основания плитного типа, под станок или маломощный пресс, происходит следующим образом:
- Вначале следует определить месторасположение основания. Фундамент не должен соприкасаться со стенками, колоннами или внутренними перегородками самого здания. Минимальное расстояние от фундамента пресса до фундамента цеха равно 100 сантиметрам. Иначе вибрация перейдет на основание несущих стен, колон или перегородок.
- После этого следует определить положение крепежных (фундаментных) болтов, фиксирующих станину пресса или станка. При этом нужно учитывать, что минимальное расстояние от края фундамента до оси болта рано 20 сантиметра. То есть, фундамент должен выступать за края станины, как минимум на 20-30 сантиметров.
- Определив вышеупомянутые параметры можно приступать к земляным работам (рытью котлована). Причем глубина выемки грунта в не отапливаемом цеху равняется глубине промерзания + 25-40 сантиметров. В отапливаемом цеху глубина фундамента равняется 50-80 сантиметрам. Габариты самого котлована, равны ширине и высоте фундамента + глубина залегания подошвы. Ведь стенки котлована, как правило, обустраивают под наклоном в 45 градусов.
- Завершив земляные работы можно заняться повышением несущей способности грунта, подсыпав на дно двухслойную песчано-гравиевую подушку (по 15-20 сантиметров на каждую фракцию).
- Следующий этап – строительство опалубки, опоясывающей контур фундамента. Ее собирают из съемных металлических или деревянных щитов, соединенных поперечными стяжками.
- На следующем этапе во внутреннюю полость основания вводят армирующий каркас (в основаниях для небольших станков можно обойтись без каркаса), а дно опалубки укрывают слоем гидроизоляции (рубероида). В особых случаях на дно основания укладывают особый материал, гасящий вибрацию (дубовый брус или что-то другое).
- После этого внутреннюю полость заполняют бетоном, укладывая раствор слоями по 10-15 сантиметров.
Причем каждый слой тщательно утрамбовывается. Заливка и тамбовка каждого слоя должна завершиться до схватывания раствора (35-40 минут от момента введения бетона в опалубку).
- В финале в верхний слой заливки вводят фундаментные болты с коническими или загнутыми торцами.
Фундамент считается готовым к эксплуатации спустя 25-30 дней от момента заливки. За это время монолит основания выйдет на расчетную прочность. Раньше этого срока оборудование на фундамент не монтируют.
Загрузка...
