1.4 Требования, предъявляемые к фундаментам

При установке станков нормальной точности необходимо выполнять следующие основные требования: ограничить упругие перемещения станин под действием сил резания, массы перемещающихся узлов и осадок фундамента; ограничить уровень колебаний, вызываемых возмущениями, действующими в станке; обеспечить устойчивость при резании в заданном диапазоне обработки.

Фундамент, на который машина передает значительные статические и динамические нагрузки, должен удовлетворять следующим основным требованиям. Прежде всего фундамент должен быть прочным. При этом должны учитываться как статические, так и динамические нагрузки, воспринимаемые фундаментом. Во-вторых, фундамент должен быть устойчивым (также с учетом статических и динамических нагрузок). В-третьих, осадка фундамента должна быть равномерной и не выходить из допустимого предела. В-четвертых, сотрясения и вибрации фундамента при работе машины не должны превышать допускаемых величин. В противном случае нормальная работа машины будет нарушена. Кроме того, необходимо принять меры защиты от передачи вибраций как на соседние установки, так и на стены самого здания. И, наконец, конструкция и размеры фундамента должны удовлетворять условиям экономичности.

Прочность, устойчивость, равномерная осадка и допустимая величина вибраций обеспечиваются при расчете фундаментов.

Важное значение для обеспечения прочности имеет качество материалов, применяемых для устройства фундаментов, а также меры, предупреждающие разрушительное действие грунтовых вод.

К числу таких мер относятся изоляция фундаментов посредством промазки их поверхностей битумом и устройство прослойки из пластичной глины толщиной 15—20 см. Кладка из силикатного кирпича при устройстве временных фундаментов под машины изолируется от грунта независимо от наличия грунтовых вод.

Для равномерной осадки фундамента необходимо, чтобы центр тяжести машины, общий центр тяжести фундамента и центр тяжести его подошвы располагались по одной вертикали. Допустимый: эксцентриситет составляет 3—5% от размера соответствующей стороны подошвы фундамента. Для обеспечения допустимой величины осадки фундамента должно производиться исследование грунта на глубину не менее двойного размера ширины фундаментной подошвы. Когда габариты помещения и расположение оборудования не позволяют установить фундамент требуемого по расчету размера;, приходится прибегать к укреплению основания под фундамент применением песчаной постели или забивных свай.

Для того чтобы сотрясения и вибрации фундамента работающей машины не влияли на соседние прецизионные (точные) установки, принимают следующие меры защиты:

а) под подошву и с боковых сторон фундамента укладывают упругие вибропрокладки с высокой поглощательной способностью

б) между машиной и ее фундаментом помещают рессоры, пружины и другие упругие элементы.

Вибропрокладки должны обладать запасом прочности и упругости, полностью выдерживать статические и динамические на грузки и после снятия нагрузки — восстанавливать свои прежние размеры и форму.

Вибропрокладки делятся на три группы в зависимости от допускаемых напряжений:

а) мощные, выдерживающие давления более 3 кг/см²;

б) средние, выдерживающие давления от 1 до 3 кг/см²;

в) слабые, допускающие давления не свыше 1 кг/см².

Следует учитывать, что глубина заложения фундамента не влияет на передачу вибраций стенам здания.

Фундаменты для станков, станина которых имеет сплошную опорную поверхность, следует проектировать в виде монолитного основания. Очертания фундамента в плане должны иметь наименьшее число углов. Глубина заложения фундамента в естественном грунте должна быть не менее глубины промерзания последнего.

Машина должна быть установлена на фундаменте без перекосов с обязательной выверкой по уровню.

Ввиду того, что верхнюю плоскость фундамента практически очень трудно выполнить совершенно плоской и горизонтальной машину устанавливают не прямо на фундамент, а на специальные подкладки.

Металлические подкладки выполняются либо в виде полос толщиной от 3 до 10 мм, либо в виде клиньев с уклоном 1 : 20. Подкладки помещают между подошвой станины и фундаментом, достигая этим необходимой точности установки. С помощью стальных клиньев значительно удобнее и легче регулировать положение станка. Расстояние между соседними подкладкам или клиньями, установленными по периметру подошвы станка должно быть равно 500—600 мм. Обычно расположение клиньев по периметру подошвы станины указывается в монтажном чертеже.

При установке тяжелых станков применяют специальные башмаки, в которых клин перемещается с помощью винта. Расстояние между соседними башмаками, установленными по периметру подошвы станины, должно быть равно 1 м. Однако по всему периметру следует установить не менее трех башмаков.

Для машин, требующих особо точной установки, применяют специальные чугунные плиты, снабженные регулируемыми клиньями.

Установка машин с применением устройств, снабженных регулируемыми клиньями, позволяет периодически регулировать положение станины. Это особенно важно при неравномерной осадке фундамента в процессе его эксплуатации.

Установку на специальные подкладки и регулируемые клинья производят при монтаже станков, кузнечно-прессового оборудования, стационарных двигателей внутреннего сгорания, компрессоров. Выверка установки станины должна производиться в продольном и поперечном направлениях уровнем.

Что касается требований, предъявляемых к закреплению машин на фундаментах, то здесь необходимо отметить следующее. Машины, станины которых обладают достаточной жесткостью, например, легкие и средние станины общего назначения, могут быть установлены без крепления фундаментными болтами и вообще не нуждаются в отдельном фундаменте. После выверки таких станков на клиньях на бетонный пол цеха под подошву станины подливают цементный раствор, состоящий из одной части цемента и трех частей песка. Раствор должен быть подлит под всю поверхность подошвы станины. Предварительно на поверхности бетонного пола, которая будет соприкасаться с цементной подливкой, делают насечку. При. установке на фундамент высокоточных станков, станина которых не обладает достаточной жесткостью, подливку цементного раствора под подошву станины не производят, ибо приходится периодически выверять станок на точность с помощью регулируемых клиньев.

Фундаментные болты должны обладать достаточной прочностью, жестко соединять фундамент с машиной. Материалом для фундаментных и анкерных болтов служит углеродистая сталь. Диаметр фундаментных болтов определяется расчетом. Применять болты диаметром менее 14 мм не следует, так как они деформируются уже при затягивании.

Для закрепления машин, работающих без сильных сотрясений и толчков, применяют короткие фундаментные болты длиной 100—400 мм. Головки этих болтов делают разведенными или заершенными для того, чтобы они прочно держались в бетонной заливке.

Для закрепления тяжелых машин, работающих с сильными нитками и сотрясениями, например, ковочных молотов, применяют длинные анкерные болты до 3—4 м длиной. Головки анкерных болтов, имеющие прямоугольное сечение, вводят в прорезь анкерной плиты и устанавливают поперек прорези. В случаях крепления анкерными болтами удары и сотрясения машины воспринимаются всей массой фундамента.

Фундаментные и анкерные болты пропускаются сквозь отверстия в фундаментах, получаемые посредством деревянных конических пробок, закладываемых при изготовлении бетонных фундаментов. После изготовления фундамента, примерно через 2—3 часа пробки раскачивают и извлекают.

В теле фундамента образуются колодцы под фундаментные болты. Если деревянные пробки своевременно не удалить, то придется выжигать их раскаленным металлическим стержнем. Отверстия в фундаментах до начала установки болтов во избежание их засорений закрываются.

Заливку фундаментных болтов производят цементным раствором состава 1:3. Затягивание гаек фундаментных болтов при закреплении оборудования на фундаментах выполняют по правилам многоболтового крепления.

Установку машин на фундаменты следует начинать после полного затвердевания бетона. Преждевременное нагружение вызывает растрескивание и разрушение фундамента, причем это может проявиться в процессе его эксплуатации.

В табл. 1 приведены сроки затвердевания материала фундаментов в нормальных условиях.