Расчет фундамента для пресса

СНиП 2.02.05-87 ФУНДАМЕНТЫ МАШИН С ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ — 10. Фундаменты прессов

Содержание материала

10. ФУНДАМЕНТЫ ПРЕССОВ

10.1. Требования настоящего раздела распространяются на проекти­рование фундаментов винтовых, кривошипных и гидравлических прессов.

10.2. В состав исходных данных для проектирования фундаментов прессов, кроме материалов, указанных в п.1.1, должны входить:

габаритные чертежи пресса с указанием вида выполняемых им технологических операций (штамповка, ковка, вырубка);

масса поступательно движущихся рабочих частей пресса; момент инерции вращающихся рабочих масс винтового пресса относительно оси винта; главные моменты инерции пресса;

скорости поступательного и вращательного движения рабочих частей пресса в момент соприкосновения ползуна с упаковкой; полная дефор­мация поковки в прессе штамповки или ковки, определяемая из графика рабочих нагрузок типовой поковки.

10.3. Фундаменты прессов следует проектировать, как правило, в виде жестких плит или монолитных блоков.

10.4. Фундаменты винтовых прессов, предназначенных для штамповки или ковки, следует рассчитывать с учетом импульса вертикальной силы и крутящегося момента относительно вертикальной оси следующим образом:

а) амплитуду вертикальных колебаний а_z, м, фундамента следует определять по формуле (1) обязательного приложения 2, в которой значение коэффициента восстановления скорости удара Î следует принимать: при холодной штамповке и ковке Î = 0,5, при горячей штамповке и ковке Î = 0,25, а значение импульса вертикальной силы J_z, кН×с(тс×с), определяется по формуле

где т_о — масса поступательно движущихся рабочих частей пресса, т (тс×с 2 /м);

v — скорость поступательного движения рабочих частей пресса в момент удара, м/с;

б) амплитуды горизонтальных колебаний a_h, y, м, фундамента следует определять по формулам (6) и (7) обязательного приложения 2; при этом значение Î то же, что в п.10.4а, а импульс момента J_y принимается равным

где q_оz — момент инерции вращающихся рабочих масс пресса, т×м 2 (тс м×с 2 ), относительно оси винта;

w — угловая частота вращения винта в момент удара, с -1 , принимае­мая по заданию на проектирование.

10.5. Амплитуды вертикальных a_v, м, и горизонтальных a_h,j, м, колебаний фундаментов кривошипных прессов при операциях штам­повки следует определять по формулам (2)-(5) обязательного приложения 2, в которых значение коэффициента Î = 0; импульс вертикальной силы J_z определяется экспериментальным путем; при отсутствии опытных данных допускается импульс вертикальной силы определять по формуле (59), умножая его значение на коэффициент h, который учитывает влияние жесткости поковки и наличие люфтов в кинематических парах криво­шипно-шатунного механизма; при 10 4 кН(10 3 тс) £ F_пот 4 кН(6,3×10 3 тс) допускается принимать h = F_пот/6,3×10 4 (h = F_пот/6,3×10 3 ), а при F_пот > 6,3×10 4 (6,3×10 3 тс) коэффициент h следует принимать равным 1; импульс момента J_j принимается равным импульсу крутящего момента от замедления вращения рабочих частей пресса, возникающего при выполнении штамповки, и определяется экспериментальным путем; при отсутствии опытных данных значение J_j, кН×м×с(тс×м×с), допускается определять по формуле

(61)

где F_пот — номинальное усилие пресса, кН(тс);

d — полная деформация поковки в процессе штамповки, м, опреде­ляемая из типового графика рабочих нагрузок для рассмат­риваемой модели пресса (рабочий ход ползуна);

w_о — угловая частота вращения кривошипа, с -1 , принимаемая по зада­нию на проектирование.

При операциях вырубки амплитуду вертикальных колебаний фунда­мента a_z, м, следует определять по формуле (1) обязательного прило­жения 2, в которой коэффициент Î = 0, а значение импульса J_z следует определять экспериментальным путем; при отсутствии опытных данных допускается значение импульса J_z определять по формуле

(62)

где F | _пот — номинальное усилие пресса, кН(тс), при операции вырубки;

w₁ — угловая частота свободных колебаний станины, с -1 , определяе­ мая по формуле

(63)

где К_т — коэффициент вертикальной жесткости станины, кН/м (тс/м), принимаемый по заданию на проектирование;

m_t — масса верхней части пресса, расположенной выше середины высоты станины, т(тс×с 2 /м).

10.6. Фундаменты гидравлических прессов, предназначенных для штамповки или ковки, следует рассчитывать на действие импульса вертикальной силы. При этом амплитуду вертикальных колебаний фундамента a_z cледует определять по формуле (1) обязательного прило­жения 2, принимая в ней коэффициент Î = 0, а значение импульса J_z — по формуле (59), в которой v — максимальная скорость опускания подвижной траверсы, м/с.

Источник

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.

Источник