Характеристики прочности и жесткости грунтов

В случае скрепления станины с фундаментом следует опасаться тепловых деформаций станины, которые могут возникнуть при колебании температуры окружающей среды. Причины этих деформаций заключаются в том, что коэффициенты линейного расширения материалов фундамента (бетона) и станины (чугуна) различны. При изменении температуры их длина становится неодинаковой, и станина изгибается, что влияет на точность обработки.

Расчетная схема для определения тепловых деформаций станины приведена на рис. 8.3.

Станина и фундамент заменены двумя скрепленными пластинами, оси которых проходят через центры тяжести станины О₁ и фундамента О₂ на расстоянии h. Их искривления А₁О₁В₁ и A₂O₂B₂ произошли в результате того, что каждый метр длины станины и фундамента получил тепловые приращения, разность которых:

,

где a_ст, a_ф – коэффициенты линейного расширения материала станины и фундамента; t₁, t₂ – температуры в цехе при заливке фундамента и в данный момент.

Рис. 8.3. Расчетная схема для определения тепловых деформаций станины

Разница в длинах фундамента и станины будет равна DL.

Величину тепловой деформации станины можно рассчитать по формуле

.

Из DА₁КА₂: ; из DОА₁С: .

Подставляя значения g и , получим

.

Данная формула показывает, что чем длиннее станина, тем больше значение искривления направляющих станины d. Поэтому длинные станины нельзя скреплять с фундаментом по всей длине (для обеспечения возможности свободных тепловых расширений станины).

Широко используют установку станков на виброизолирующие опоры. Эти опоры ослабляют передачу вибраций как от станка к основанию, так и в обратном направлении. Это ослабление происходит в том случае, если частота собственных колебаний станка на упругих опорах в 1,5-2 раза меньше частоты возмущающих сил. При близости или совпадении этих частот, наоборот, произойдет усиление вибраций из-за явлений резонанса. Применяют конструкции с различными упругими элементами: металлической сеткой, резиной, пружинами.

Частота собственных колебаний прецизионных станков, установленных на виброопоры, не должна превышать 10-15 Гц, а для обычных не выше 20 Гц.

Во избежание резонанса при работе станков с динамическими нагрузками необходимо подсчитать частоту собственных колебаний станка и фундамента или станка на виброопорах. Эта частота должна отличаться от частот периодических сил, действующих на станок. Частота собственных колебаний фундамента зависит от жесткости грунта, которая характеризуется коэффициентом равномерного сжатия грунта. Частота собственных колебаний станины и фундамента в вертикальной плоскости может быть определена по формуле

,

где g – ускорение силы тяжести; z – осадка грунта от собственного веса.

Кроме того, необходимо определить частоту собственных колебаний станины относительно фундамента, рассматривая станину как балку на упругом основании. В этом случае следует учесть соотношение жесткости сечения станины Е₁J₁ и фундамента Е₂J₂ и применить формулу

.

Желательно, чтобы частота собственных и вынужденных колебаний отличалась более чем в 2,5 раза.

КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ

Контрольные вопросы

1. Техническая документация проектов.

2. Основное содержание технического задания.

3. Понятие конструирование.

4. Основные этапы конструирования станков.

5. Основные этапы конструирования станочных узлов.

6. Основные требования, предъявляемые к проектируемым станкам.

7. Обоснование технической характеристики станков.

8. Расчет диапазона регулирования частот вращения шпинделя привода главного движения.

9. Расчет диапазона регулирования подач.

10. Расчет мощности электродвигателя привода главного движения.

11. Предварительный расчет тягового усилия в приводе подач.

12. Расчет мощности двигателя привода подач.

13. Обоснование выбора типа двигателя привода подач.

14. Множительные структуры коробок скоростей.

15. Сложенные структуры коробок скоростей.

16. Особые множительные структуры коробок скоростей.

17. Коробки скоростей с бесступенчатым регулированием частоты вращения шпинделя.

18. Обоснование выбора оптимального варианта структурной формулы привода главного движения.

19. Графическое изображение множительных структур коробок скоростей.

20. Графоаналитический метод кинематического расчета коробок скоростей.

21. Особенности кинематического расчета коробок подач.

22. Обоснование выбора приводных элементов шпинделя.

23. Структурный анализ базовых компоновок станков.

24. Основные элементы компоновок.

25. Проработка общего вида станка на базе оптимального варианта компоновки.

26. Требования, предъявляемые к шпиндельным узлам коробок скоростей.

27. Конструктивные схемы шпиндельных узлов.

28. Подшипники качения шпиндельных опор коробок скоростей.

29. Подшипники жидкостного трения (гидродинамические и гидростатические) шпиндельных узлов станков.

30. Подшипники с газовой смазкой (аэродинамические и аэростатические) шпиндельных узлов станков.

31. Основные виды расчетов шпиндельных узлов.

32. Материалы шпинделей станков.

33. Алгоритм проектирования шпиндельных узлов.

34. Основные элементы коробок скоростей станков.

35. Ременные передачи коробок скоростей станков. Разновидности, особенности расчета.

36. Разновидности присоединительных муфт в коробках скоростей станков. Особенности конструкции и расчета.

37. Конструкции валов коробок скоростей. Материалы. Особенности расчета.

38. Конструкция зубчатых колес коробок скоростей. Материалы. Особенности расчета.

39. Определение КПД привода коробки скоростей.

40. Понятие о расчетной частоте вращения шпинделя коробок скоростей станков.

41. Механизмы переключения коробок скоростей станков.

42. Базовые детали и направляющие металлорежущих станков.

43. Материалы базовых деталей.

44. Расчет базовых деталей станков.

45. Направляющие металлорежущих станков. Требования к ним. Конструктивные особенности.

46. Расчет направляющих скольжения на износостойкость по средним и наибольшим давлениям.

47. Фундаменты металлорежущих станков. Разновидности.

48. Способы крепления станков на фундаменте.

49. Рекомендации по установке станков нормального класса точности на фундаменты.

50. Расчеты фундаментов.