У.П.Установка станков. Сергей Александрович Рябов Евгений Борисович Щелкунов установка металлорежущих станков на фундамент и виброизолирующие опоры электронное учебное пособие
 Скачать 2.76 Mb.
|
|
2. УСТАНОВКА СТАНКОВ НОРМАЛЬНОЙ ТОЧНОСТИ Станки нормальной точности в зависимости от массы и кон- струкции могут быть установлены на бетонный пол цеха, на устроенные в полу утолщенные бетонные ленты (ленточные фундаменты) или на массивные фундаменты (одиночные или общие), а также в случае необходимости на перекрытия. Станки массой 10–15 т со станинами жесткими и средней жесткости (l/h 7÷8, где l – длина, h – высота сечения станины) устанавливают на бетонный пол цеха. Станки массой до 30 т до- пускается устанавливать на утолщенные бетонные ленты. Возможность установки станков на бетонный пол или на утолщенную бетонную ленту при заданной толщине плиты пола (не менее 150 мм) или ленты проверяется расчетом на прочность 16 под действием веса станков в соответствии с рекомендациями, приведенными в СНиП П-В.8-71. Для станков с длинными сплошными станинами выполняют расчет на жесткость, который проводят так же, как для случаев установки станков на массив- ные фундаменты. При этом плиту пола или ленточный фунда- мент рассматривают как эквивалентную балку, лежащую на упругом основании и имеющую приведенную ширину и длину. На специально проектируемые массивные фундаменты устанавливают: - станки с нежесткими, т. е. с длинными (l/h > 8), и с состав- ными станинами, в которых требуемая жесткость станины обес- печивается за счет фундамента; - тяжелые станки (массой более 10 т), размещаемые в цехах, толщина пола которых, определяемая работоспособностью ос- новной массы установленного оборудования, недостаточна для установки станков данной массы; - станки, размещаемые на полу с нежестким подстилающим слоем (без бетонной подготовки). Минимальная высота фундамента (в метрах) для станков массой до 30 т, рекомендуемая СНиП П-19-79, приведена ниже (L – длина фундамента, м): Токарные, горизонтально-протяжные, продольно-строгальные, продольно-фрезерные…………………………….….…...... L 3 , 0 ; Шлифовальные……………………………..………....……. L 4 , 0 ; Зуборезные, карусельные, вертикальные полуавтоматы и автоматы, консольно- и бесконсольно-фрезерные, горизонталь- но-расточные…………………………..…………………… L ,6 0 ; Вертикально- и радиально-сверлильные…………...….......0,6–1,0; Поперечно-строгальные, долбежные………………...….....0,8–1,4. Примечания: 1. Большие значения принимают для станков больших раз- меров. 2. Для агрегатных станков повышенной точности, много- операционных станков и станков с программным управлением 17 (отдельных или в линиях) высоту фундаментов следует увеличи- вать на 20 %. Для станков массой свыше 30 т с длинными сплошными станинами высоту одиночных фундаментов определяют из усло- вия обеспечения необходимой жесткости станины за счет фунда- мента на основе соответствующего расчета, для других станков массой свыше 30 т ее устанавливают из конструктивных сообра- жений (в частности в зависимости от глубины приямков). Высоту общих фундаментов следует назначать по результа- там расчета фундамента на прочность и жесткость с учетом ми- нимально необходимой высоты, обеспечивающей требуемую жесткость станин отдельных станков, а также исходя из кон- структивных соображений. Станки средних размеров можно устанавливать на перекры- тиях. При этом должны выполняться условия обеспечения проч- ности несущих конструкций здания (с учетом динамических нагрузок) и ограничения уровня колебаний (в соответствии с са- нитарно-техническими нормами и требованиями технологическо- го процесса). Динамические нагрузки, действующие в станке, условно можно разделить на две группы: - номинальные нагрузки, параметры которых могут быть вычислены в зависимости от параметров станка, детали и режи- мов обработки: от сил инерции в поперечно-строгальных и дол- бежных станках, от вращения неуравновешенных деталей в то- карных станках и т. п.; - нагрузки, параметры которых априорно определить прак- тически невозможно: от удара в зазорах элементов привода, при врезаниях и выводах зубьев, высокочастотные составляющие им- пульсов сил инерции в станках с гидроприводом и т. п. Если учитывать только номинальные нагрузки, то станки по классификации, используемой при расчете несущих конструкций зданий на динамические нагрузки, в большинстве своем должны быть отнесены к машинам категории I и II динамичности (катего- рии II – средняя динамичность – амплитуда инерционной силы до 1000 Н), а по характерной продолжительности динамической нагрузки к группе I, т. е. к низкочастотным машинам (преобла- 18 дающие гармоники до 400 кол./мин), в отдельных случаях к группе II – к среднечастотным (преобладающие гармоники от 400 до 2000 кол./мин). Номинальные нагрузки по характеру воз- действия близки к статическим и обычно не представляют опас- ности с точки зрения прочности или уровня колебаний перекры- тия. Частотный состав неопределенных возмущений, обычно до- вольно широкий, лежит в том же диапазоне (выше 30–40 Гц), что и частоты собственных колебаний элементов несущей системы станка и перекрытия. Если уровень этих возмущений в станке до- статочно высокий, избежать нежелательных резонансных явле- ний не удается. Обычно при установке станков на перекрытиях расчет на колебания не выполняют, а проверяют прочность под действи- ем веса станков и номинальных динамических нагрузок в соот- ветствии с инструкцией по расчету несущих конструкций про- мышленных зданий и сооружений на динамические нагрузки. При использовании типовых элементов для перекрытий, на которых будут устанавливаться станки, расчетные технологи- ческие нагрузки от станков могут заменяться эквивалентными по воздействию равномерно распределенными. При этом в случае необходимости учитывается возможность перестановки оборудо- вания. Если уровень колебаний перекрытия при жесткой установке станков окажется выше допустимого, используют установку на упругие опоры, причем параметры опор определяют подбором так, чтобы колебания станка и перекрытия не превышали допу- стимых. Допустимый уровень колебаний перекрытий назначается из условия нормальной работы людей и регламентируется сани- тарно-гигиеническими нормами СН 245-75 (табл. 2.1). Для точных станков допустимый уровень колебаний опре- деляется в зависимости от требований к точности обработки, и по правильности выбора параметров установки судят по амплитудам относительных колебаний инструмента и заготовки. В станках нормальной точности относительные колебания инструмента и заготовки на точность обработки практически не влияют, и о допустимости того или иного способа установки сле- довало бы судить по изменениям уровня колебаний в сопряжени- 19 ях элементов, исходя из влияния колебаний на долговечность станка. Таблица 2.1 Допустимый уровень колебания перекрытий Частота, Гц Амплитуда перемещений, мм Амплитуда перемещений, мм/с Амплитуда перемещений, мм/с 2 До 3 3–5 5–8 8–15 15–30 30–50 50–75 75–1000 0,6–0,4 0,4–0,15 0,15–0,05 0,05–0,03 0,03–0,009 0,009–0,007 0,007–0,005 0,005–0,003 11,2–7,6 7,6–4,6 4,6–2,5 2,5–2,8 2,8–1,7 1,7–2,2 2,2–2,8 2,8–1,9 220–140 140–150 150–130 130–270 270–320 320–700 700–1120 1120–1200 Станки нормальной точности можно устанавливать без за- крепления и с закреплением на фундаменте с помощью фунда- ментных болтов или подливки опорной поверхности станины це- ментным раствором. Иногда станки, закрепленные с помощью болтов, кроме того, подливают. Для особо точной и жесткой установки станков применяют специальные чугунные фунда- ментные плиты с регулировочными приспособлениями, жестко заделываемые в фундамент. На общей бетонной плите цеха с креплением фундаментны- ми болтами станки устанавливают в следующих случаях: - когда это диктуется требованиями техники безопасности, в частности станки, предрасположенные к опрокидыванию (ради- ально-сверлильные), или станки для обработки тяжелых деталей, устанавливаемых с помощью кранов; - при необходимости обеспечить совместную работу стани- ны и фундаментной плиты (станки с относительно длинными не- жесткими станинами при l/h >6÷8); - при значительных динамических воздействиях возвратно- поступательно перемещающихся масс (строгальные станки), 20 вращающихся неуравновешенных масс, при работе на скорост- ных режимах (токарные, фрезерные станки). Установка с креплением болтами (на клинья с подливкой опорной поверхности станины или на регулируемые опорные элементы без подливки) – наиболее жесткая. Этот способ можно применить для всех станков нормальной точности, которые допу- стимо устанавливать на пол. При необходимости частой выверки и установки станка на регулируемые опоры подливают только основание опоры. Для повышения жесткости рекомендуется затя- гивать болты со значительными силами так, чтобы давление на поверхности контакта опорных элементов станка и фундамента от веса станка и силы затяжки болта были близки, но не превы- шали 800 Н/см 2 Требующие частой перестановки станки (за исключением указанных выше), устанавливаемые на пол цеха, можно не за- креплять болтами. Большинство типов легких и средних станков, используе- мых в широком диапазоне режимов, на операциях нормальной точности можно устанавливать без крепления болтами с подлив- кой опорной поверхности станины цементным раствором. Стан- ки, работающие со значительными динамическими нагрузками, в частности поперечно-строгальные, можно устанавливать без крепления болтами при прочности цементного раствора подливки не ниже 1500 Н/см 2 Установка без крепления болтами и без подливки на жест- кие опоры допускается для требующих частой перестановки станков, работающих на нетяжелых режимах, с недлинными ста- нинами l/h < 5÷6. Во избежание нарушения точности установки станка необходима фиксация регулируемого элемента опоры. По- этому установка на клиновых подкладках не рекомендуется. Для удобства перестановки целесообразно использовать опоры, скрепленные со станком (типа опор ОЖ). На резинометаллические опоры можно устанавливать тре- бующие частой перестановки станки с жесткими станинами l/h < 4÷5, работающие на легких режимах с относительно неболь- шими динамическими нагрузками, вызывающими амплитуды ко- лебаний станин, которые не превышают допустимых. В частности, резинометаллические опоры допускается применять для установ- 21 ки относительно небольших токарных станков (наибольший диа- метр обрабатываемой детали 400 мм, расстояние между центрами не более 1000 мм), используемых для обработки уравновешенных деталей на нетяжелых режимах; координатно-расточных и алмаз- но-расточных; консольно- и бесконсольно-фрезерных и зубофре- зерных станков, используемых на нетяжелых режимах станков шлифовальной группы при плавном реверсе перемещающихся уз- лов. При установке на резинометаллические опоры в течение пер- вого года эксплуатации необходима периодическая выверка стан- ка. Применение резинометаллических опор рационально для стан- ков, работающих в условиях интенсивного уровня колебаний ос- нования, и при необходимости активной виброизоляции станков, в частности поперечно-строгальных и долбежных, размещаемых на нежестких перекрытиях или вблизи точных станков. Станки, устанавливаемые на специально проектируемые массивные фундаменты, как правило, крепятся фундаментными болтами. Станки с относительно недлинными станинами, не тре- бующие периодической выверки, можно устанавливать на клинья и подливать станину по всей опорной поверхности цементным раствором (с креплением болтами или, реже, без крепления бол- тами). Станки с длинными станинами устанавливают на регулируе- мые (винтовые или клиновые) опоры и притягивают болтами, ос- нования клиновых башмаков подливают. В таких станках иногда часть опорной поверхности станины, например под тяжелым пор- талом, дополнительно подливают. Установка станков нормальной точности на фундаменты без крепления болтами или без подливки нецелесообразна. Во избе- жание снижения устойчивости при резании обязательно надо за- креплять болтами стойки портальных станков. При установке на перекрытиях применяют те же опорные элементы и используют те же способы крепления станков, что и при установке на пол первого этажа. Станки крепят болтами толь- ко в том случае, когда в помещении предусмотрены специальные устройства для крепления (заделаны швеллеры, металлические плиты и т. п.). Следует иметь в виду, что при установке станков на пере- крытиях на жесткие опоры с подливкой опорной поверхности ста- 22 нины уровень колебаний, допустимый по санитарно- гигиеническим нормам (см. табл. 2.1), обеспечивает и нормальную работу станка. В том случае, когда уровень колебаний перекры- тия, определяемый работающими станками, оказывается выше до- пустимого по санитарно-гигиеническим нормам, необходимо устанавливать станки на упругие опоры, правильный выбор кото- рых снижает уровень колебаний перекрытия. Однако при этом уровень колебаний станка от действия внутренних источников возмущений может возрасти. Выбор способа установки станка на перекрытии зависит не только от уровня колебаний, но и от уровня шума в помещении. Если шум в помещении определяется главным образом работой станков, способ установки на уровень шума практически не влия- ет. В том случае, когда шум в помещении обусловлен колебания- ми несущих конструкций здания, возбуждаемыми работой стан- ков, которые размещены в соседних помещениях, установка этих станков на податливые опоры позволяет уменьшить уровень коле- баний перекрытия и существенно снизить шум. Необходимую высоту фундамента или толщину плиты пола, обеспечивающих требуемую жесткость системы станина– фундамент, определяют на основе проверочного расчета. По предварительно заданной высоте фундамента или тол- щине плиты вычисляют суммарную жесткость системы, полагая, что закрепление станины на фундаменте обеспечивает их сов- местное деформирование относительно оси, проходящей через общий центр тяжести сечений. При этом плиту пола или ленточ- ный фундамент рассматривают как эквивалентные балки, имею- щие соответствующие приведенные размеры – ширину и длину. Установка сплошных станин на фундаменты без крепления болтами и без подливки опорной поверхности станины цемент- ным раствором дает сравнительно небольшое повышение жестко- сти станины за счет фундамента (30–40 %). Общие рекомендации по установке станков разных типов приведены в табл. 2.2. 23 Таблица 2.2 Общие рекомендации по установке станков нормальной точности средних размеров (масса до 10–15 т) на полу первого этажа (с жестким подстилающим слоем) Типы станков Вид установки С креплением анкерными болтами Без крепления болтами с подливкой опорной поверхности станины цементным раствором Без крепления болтами и без подливки опорной поверхности станины На упругих (в частности, на резинометаллических) опорах 1 2 3 4 5 Токар- ные, револь- верные Станки, не требующие пере- становки и используемые в широком диапазоне режимов (в том числе обдирочных), на работах с ударными нагруз- ками, для обработки неурав- новешенных деталей. Станки с длинными станинами, ис- пользуемые на тяжелых ра- ботах Станки, не требующие частой пере- становки, или с длинными станинами, используемые на нетяжелых режимах Станки, требующие частой перестановки с относительно недлин- ными станинами. Для повышения жесткости станины на ножках мо- гут устанавливаться на опоры вместе с проме- жуточной металличе- ской рамой, связываю- щей ножки Станки, устанавливаемые на нежестких перекрытиях или в условиях интенсивных колеба- ний основания. Могут устанав- ливаться относительно не- большие станки ( D нб ≤ 400 мм; расстояние между центрами ≤ 1000 мм), требующие частой перестановки, используемые для обработки уравновешен- ных деталей на нетяжелых ре- жимах 2 3 24 Продолжение табл. 2.2 1 2 3 4 5 Вертикально- сверлильные Станки, устанавливае- мые в зонах работы мо- стовых кранов Станки, устанавливае- мые вне зон работы мостовых кранов, не требующие частой пе- рестановки или ис- пользуемые на тяже- лых режимах Станки, устанавли- ваемые вне зон ра- боты мостовых кра- нов, требующие частой перестанов- ки, используемые на нетяжелых режимах – Радиально- сверлильные Основная часть станков – – – Горизонтально- расточные (с крестовым столом) Основная часть станков (так как станины долж- ны периодически выве- ряться в качестве опор- ных элементов, как пра- вило, используют кли- новые башмаки) Небольшие станки, требующие переста- новки, используемые для операций относи- тельно невысокой точ- ности – – Консольно- и бесконсольно- фрезерные Станки, не требующие перестановки, использу- емые в широком диапа- зоне режимов (в том числе обдирочных). Станки, предназначен- ные для работы с тяже- лыми режимами Основная часть стан- ков, не требующих частой перестановки; станки, требующие пе- рестановки, использу- емые на тяжелых ре- жимах Станки, требующие частой перестанов- ки, используемые на нетяжелых режимах Станки, устанавливае- мые на нежестких пере- крытиях; могут уста- навливаться станки, требующие частой пе- рестановки, если на них не должна производить- ся обработка с тяжелы- ми режимами 2 4 25 Продолжение табл. 2.2. 1 2 3 4 5 Зубофрезерные Станки, не требующие перестановки, исполь- зуемые в широком диапазоне режимов (в том числе на черновых операциях); станки, предназначенные для работы с тяжелыми режимами Основная часть станков, не требующих переста- новки; станки, требующие перестановки, используе- мые на тяжелых режимах Станки, требующие частой перестанов- ки, используемые на операциях отно- сительно невысо- кой точности или на нетяжелых ре- жимах Станки, устанавли- ваемые на нежестких перекрытиях; могут устанавливаться станки, требующие частой перестановки, используемые на нетяжелых режимах Поперечно- строгальные, долбежные Станки, используемые в широком диапазоне режимов (в том числе обдирочных) или для точных работ Станки, требующие пере- становки, используемые на нетяжелых режимах или на операциях относи- тельно невысокой точно- сти, устанавливаемые на жестких перекрытиях – Станки, устанавли- ваемые на недоста- точно жестких пере- крытиях или в непо- средственной близо- сти от высокоточных станков Протяжные Основная часть стан- ков Станки, используемые на нетяжелых режимах или на операциях относитель- но невысокой точности – – Зубострогальные, зубодолбежные Станки, используемые на тяжелых режимах или для точных работ Станки, используемые на нетяжелых режимах или на операциях относитель- но невысокой точности – – 2 5 |