9.5. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА КОЛЕБАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ МАШИН С ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ (ч. 1)
Ниже приведены примеры расчетов массивных фундаментов на периодическую (гармоническую) и ударную нагрузки и пример расчета рамного фундамента на гармоническую нагрузку. Примеры расчетов фундаментов под машины можно найти в «Руководстве по проектированию фундаментов машин с динамическими нагрузками» [6].
Пример 9.1. Рассчитать фундамент лесопильной рамы. Расчет фундаментов лесопильных рам производится как для машин с кривошипно-шатунными механизмами по главе СНиП «Фундаменты машин с динамическими нагрузками». Целью расчета является определение размеров фундамента, соответствующих требованиям экономичности и обеспечивающих допустимый уровень колебаний.
Исходные данные: марка машины РД 76/6; масса машины 15 т; масса приводного электродвигателя 2 т; мощность приводного электродвигателя 90 кВт; частота вращения электродвигателя 720 мин –1 ; частота вращения главного вала nr = 320 мин –1 . Расчетные динамические нагрузки, координаты точек их приложения, координаты центра тяжести машины, размеры верхней части фундамента, диаметр, конструкция и привязка анкерных болтов и другие исходные данные для проектирования заданы в строительном задании завода — изготовителя машины на устройство фундамента. Схема нагрузок, действующих на фундамент, приведена на рис. 9.1. Допускаемые амплитуды горизонтальных и вертикальных колебаний фундамента для I гармоники должны быть не более 0,19 мм.
Решение. Конструкцию фундамента пилорамы принимаем массивной из монолитного железобетона. Фундамент состоит из нижней прямоугольной плиты размером 6×7,5 м и высотой 2 м, принятыми из условий расположения приводного электродвигателя, требований симметрии и оптимальной массы фундамента, и верхней скошенной части, принятой по технологическим условиям. Отметка засыпки грунта находится на уровне верха прямоугольной плиты. Материал фундамента — бетон марки М200, арматура — горячекатаная, круглая и периодического профиля, соответственно классов A-I и А-II.
Схема масс элементарных объемов фундамента и машины с привязкой их к осям фундамента, проходящим через центр тяжести подошвы фундамента, приведена на рис. 9.1. Масса пилорамы m1 = 15 т; масса скошенной части фундамента m 2 = 22,25 т; масса прямоугольной части фундамента m3 = 216 т; масса электродвигателя с подбеточкой m4 = 2+18 = 20 т.
Полная масса фундамента
mf = 22,25 + 216 + 18 = 256,25 т.
Масса пилорамы и электродвигателя привода
Масса всей установки
Находим координаты центра тяжести установки по оси Z . Статические моменты масс элементов установки относительно оси, проходящей через подошву фундамента, будут:
т·м.
Расстояние от центра тяжести установки до подошвы фундамента
м.
Находим координаты по оси X . Расстояние до центра тяжести установки по оси X‘
м.
Координату центра тяжести установки по оси Y не определяем, так как эксцентриситет до оси Y весьма мал ( X (по направлению действия динамических сил).
В основании фундамента залегают пески средней крупности, средней плотности маловлажные с расчетным сопротивлением R = 350 кПа и модулем деформации E = 3·10 4 кПа. Проверяем условие (9.1) при γc0 = 1 и γc1 = 1. Среднее давление p = Q/A , где Q = mg , тогда
кПа 3 ;
Cφ = 2·44 140 = 88 280 кН/м 3 ;
Cx = 0,7·44 140 = 30 900 кН/м 3 .
Коэффициенты жесткости для естественного основания находим по формулам (9.8), (9.9) в (9.10), где Iφ = 6·7,5 3 /12 = 210,94 м 4
kz = 44 140·6·7,5 = 1 986 400 кН/м;
kx = 30 900·6·7,5 = 1 390 000 кН/м;
kφ = 88 280·210,94 = 18 623 000 кН/м.
Значения коэффициентов относительного демпфирования определяем по формулам (9.13) и (9.15):
; 
.
Расчетные динамические нагрузки (для первой гармоники возмущающих сил и моментов) определяем следующим образом:
тогда при Fv = 208 кН, Fh = 39 кН, e = 0,173 – 0,08 = 0,093 м и e1 = 5,95 – 1,516 = 4,434 м
M = 208·0,093 + 39·4,434 = 19,4 + 173 = 192,4 кН·м.
Амплитуды горизонтально-вращательных и вертикальных колебаний фундамента определяются по формулам:
;
;
;
.
Для вычисления по этим формулам амплитуд следует определить входящие в них дополнительные параметры:
с –1 ;
;
здесь значение θ = 1614,4 т·м 2 получено путем разбивки фундамента и машины на элементарные тела, вычисления для них собственных моментов инерции и добавления переносных моментов инерции, равных произведению масс элементарных тел на квадраты расстояний от их собственных центров тяжести до общего центра тяжести установки;
;
с –1 ;
кН·м ;
т·м 2 ;
с –1 ;
с –1 ;
;
;
;
;
.
; 
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
.
Подставляя найденные параметры в соответствующие формулы находим:
= 1,2·10 –4 м = 0,12 мм;
Следовательно, параметры фундамента выбраны правильно.
Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения
Источник
Пример расчета фундамента под оборудование
 |
Рисунок 9 – Площадь подошвы фундамента
Данные для расчета.
| Вес аппарата, кН | Gм = 14,7; |
| Расстояние между осями фундаментных болтов, мм | А = 1880 В = 1300; |
| Высота наземной части фундамента, мм | Н1 = 100; |
| Глубина заложения фундамента, мм | Н2 = 500 |
| Нормативное давление на грунт, кПа | Rн = 200; |
| Коэффициент уменьшения* | α = 0,5; |
| Удельный вес бетона, кН/м 3 | γ = 20. |
*Учитывают степень динамичности машин с помощью коэффициента «α», изменяющегося от 0,3 до 1. Чем выше степень динамичности, тем меньше значение коэффициента «α» (приложение В).
1. Фундамент не должен давать значительной осадки, что достигается, если фактическое давление на грунт Р, кПа, основания системы «аппарат + фундамент» будет меньше нормативного
| Р = (Gм + Gф)/(α F) ≤ Rн , | (45) |
где Gм – вес фундамента:
| Gм = V γ | (46) |
V – объем фундамента, м 3
| V = F∙Н, | (47) |
Н – общая высота фундамента, м
| Н = Н1 + Н2 | (48) |
Н = 100 + 500 = 600 мм = 0,6 м
F – площадь фундамента, м 2
| F = (А + 2∆) (В + 2∆) | (49) |
∆ — припуск на каждую сторону, ∆ = 0,1 м
F = (1880 + 2∙0,1)(1300 + 2∙0,1) = 6,36 м 2
V = 6,36∙0,6 = 3,8м 3
Р = (14,7 + 76)/0,5∙6,36 = 28,5 кН
2. Определяем возможное отклонение оси аппарата от оси фундамента – эксцентриситеты е и е1, которые не должны превышать 5% от соответствующей стороны фундамента
Из пропорций находим предельные эксцентриситеты е и е1, мм
е = 2080∙5/100 = 104мм
е1 = 1500∙5/100 = 75 мм
Расчет приспособлений для монтажа оборудования.
Расчет строп.
Стропы из стальных канатов применяются для соединения монтажных полиспастов с подъемно-транспортными средствами, якорями и строительными конструкциями, а также для строповки поднимаемого или перемещаемого оборудования и конструкций с подъемно-транспортными механизмами.
Для строповки тяжеловесного оборудования преимущественно используются инвентарные витые стропы, выполняемые в виде замкнутой петли, путем последовательной параллельной укладки перевитых между собой витков каната вокруг начального центрального витка. Эти стропы имеют ряд преимуществ: равномерность распределения нагрузки на все ветви, сокращение расхода каната, меньшая трудоемкость строповки. Технические данные рекомендуемых типов канатов приведены в приложении Г (таблица 1).
Канатные стропы рассчитываются в следующем порядке (рисунок 10).
1. Определяем натяжение в одной ветви стропа, кН:
 | (50) |
где P – расчетное усилие, приложенное к стропу, без учета коэффициентов перегрузки и динамичности, кН;
m – общее количество ветвей стропа;
— угол между направлением действия расчетного усилия и ветвью стропа, которым задаемся исходя из поперечных размеров поднимаемого оборудования и способа строповки (этот угол рекомендуется назначать не более 45⁰, имея ввиду, что с его увеличением усилие в ветви стропа резко возрастает).
2. Находим разрывное усилие в ветви стропа, кН:
 | (51) |
где kз— коэффициент запаса прочности для стропа, в зависимости от типа стропа (приложении Г(таблица 2)).
3. По расчетному разрывному усилию, пользуясь таблицей 1.приложения Г, подбираем наиболее гибкий стальной канат и определяем его технические данные: тип и конструкцию, временное сопротивление разрыву, разрывное усилие и диаметр.
Рисунок 10. Расчетная схема.
Рассчитать стальной канат для стропа, применяемого при подъеме при подъеме горизонтального цилиндрического теплообменного аппарата массой Go=15000кг.
1. Определить натяжение одной ветви стропа, задаваясь общим количеством ветвей m = 4 и углом наклона их =45⁰ к направлению действия расчетного усилия P.
2. Находим разрывное усилие в ветви стропа.
3. По найденному разрывному усилию, пользуясь приложением Г (таблица 1), подбираем канат типа ЛК-РО конструкции 6х36(1+7+7/7+14) о.с. (ГОСТ7668-80) с характеристика:
временное сопротивление разрыву, МПа…………………..1960
масса 1000м каната, кг………………………………………. 2130
Расчет траверс.
В практике монтажа оборудования применяются траверсы двух видов – работающие на изгиб и на сжатие. Первые конструктивно более тяжелые, но обладают значительно меньшими высотными габаритами, что имеет существенное значение при подъеме оборудования в помещениях с ограниченной высотой, а также при недостаточных высотах подъема крюка грузоподъемного механизма.
Расчет траверс, работающих на изгиб.
1. Подсчитываем нагрузку, действующую на траверсу, кН
 , | (52) |
где GO – масса поднимаемого груза, кг,
2. Определяем изгибающий момент в траверсе,
 | (53) |
где а – длина плеча траверсы, см.
3. Вычисляем требуемый момент сопротивления поперечного сечения траверсы, см 3 .
 | (54) |
где m и R выбирают по приложению Г (таблицы 3 и 4).
Рисунок 11. Расчетная схема траверсы, работающей на изгиб.
4. Выбираем для траверсы сплошного сечения одиночный швеллер, двутавр или сплошную трубу, и по приложению Г (таблицы 5, 6, 7) определяем момент сопротивления WX, ближайший больший к WТР. В случае невозможности изготовления траверсы большого сечения при больших значениях WТР балки траверсы изготавливаются либо сквозного сечения из парных швеллеров или двутавров, а также из труб, усиленных элементами жесткости, либо, наконец, решетчатой конструкции.
Подобрать и рассчитать сечение балки траверсы, работающей на изгиб, для подъема ротора турбины массой GO =24тонны с расстоянием между стальными подвесками l = 4м (рисунок 11).
1. Подсчитываем нагрузку, действующую на траверсу:
2. Определяем изгибающий момент в траверсе:
3. Вычисляем требуемый момент сопротивления поперечного сечения траверсы:
4. Выбираем по табличным данным конструкцию балки траверсы сквозного сечения, состоящую из двух двутавров, соединенных стальными мостиками на сварке.
5. Подбираем по таблице ГОСТ (приложение Г таблица 5) два двутавра №40 с 
=953 см 3 , определяем момент сопротивления сечения траверсы в целом:
> WТР=1624 см 3
что удовлетворяет условию прочности расчетного сечения траверсы.
Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 10233 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник