Заливка фундамента под станок

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.

Токарный станок – оборудование требовательное к установке на фундамент. Для безопасности его использования для рабочего и минимизации поломок самого оборудования, особое внимание необходимо уделить подготовке фундамента.

Необычность фундамента под токарное оборудование заключается в том, что при его проектировании необходимо учесть подвод сжатого и подводку электропитания. Обязательны в системе болты заземления. Кроме самого станка на эту бетонную площадку, в зависимости модели, могут быть установлены:

• транспортёр, отводящий стружку от рабочего места;
• гидростанция с жёлобом подачи и отведения воды;
• электрошкаф.

Фундамент должен отвечать требованиям к установке станка, обозначенным в паспорте изделия. Существует несколько различных токарных установок, для каждой из них проект заливки разрабатывается индивидуально.

Необходимость крепления оборудования

Одним из основополагающих факторов для производства фундамента под станок является его назначение. Крепление станка к полу производится преимущественно в том случае, если предназначается он для изготовления деталей с точностью до микрон.

При условии, что оборудование мобильное и периодически перемещается, отдельный фундамент для него не требуется, для его установки необходим идеально ровный бетонный пол или подкладка из бетонной панели, толщиной около 15 см. Учитывая вес оборудования, вплоть до 30 тонн, о его устойчивости можно не беспокоиться.

Во избежание возникновения аварийных ситуаций в цеху, для токарного оборудования всё же необходим собственный фундамент с прокладкой трасс под коммуникационные составляющие, обеспечивающие его работоспособность. Металлические трубы под шланги для подачи воздуха, воды, и электричества с напряжением в 380 В, надёжно сохранят от деформации изолирующий слой и сами провода и шланги.

Высота площадки будет зависеть от диаметра труб и веса оборудования. Площадь фундамента рассчитывается под каждый элемент оборудования отдельно, отчего он может не иметь строгой четырёхугольной формы. Он может выглядеть созданным из отдельных элементов, составленных в единое целое. Несмотря на такую конструкцию, заливается он единой плитой, а не для каждого агрегата в отдельности.

Одним из требований к фундаменту для токарного станка или целого комплекса является выступ площадки из-под каждого узла со всех сторон одинаковой ширины.

Фундамент, описание технологии подготовки фундамента для токарных станок с ЧПУ

Общие требования к фундаменту.
Фундамент служит основанием станка, обеспечивающим максимальное использование его возможностей по производительности и точности в течении длительного срока, исключающим влияние станка на работу соседнего оборудования. Для этого необходимо чтобы фундамент при удобном размещении и прочном закреплении станка отвечал требованиям обеспечения уровня колебаний, передаваемых от станка. Жесткость закрепления станка на фундаменте оказывает существенное влияние на точность станка при резании. Основное требование, предъявляемое к установке на фундамент высокоточного станка, является обеспечение надежной защиты от колебаний по полу на фундамент, то есть устройство виброизоляции.
Фундамент для станка должен быть изготовлен в соответствии со строй заданием на фундамент, указанном в документации на станок.
Крепёжные детали (анкерные болты) для установки станка на фундамент поставляются со станком или должны быть изготовлены покупателем станка согласно прилагаемой документации.

Технические условия на изготовление фундамента.

Для станков нормальной точности:
Несущая способность грунта 5кг/м2. При необходимости фундамент нагрузить дополнительной нагрузкой (бетонными блоками, блюмсами и т.п.), превышающей массу станка в 3-4 раза и ежедневно до окончания усадки проверять нивелиром высотные отметки по реперу, не связанному с фундаментом.

Для станков повышенной точности:
Фундамент должен выполняться со свободными боковыми гранями и применяться тяжелый бетон проектных марок по прочности на сжатие 150-200 кг/см2. Для заливки фундамента применять бетонную смесь с объёмным соотношением цемент-песок- щебень 1:1:3 (марка бетона не ниже М250).
Глубина фундамента Н > 0,6 √F, где F – площадь фундамента.
Фундамент армируется единой решёткой по длине, ширине и высоте с величиной ячейки 200 мм. Диаметр арматуры зависит от величины фундамента и может быть от 12 мм до 20 мм.

Прочность бетона фундамента.
Монтаж станка может быть допущен при достижении бетоном прочности на сжатие не ниже 50% проектной (примерно соответствует семидневному бетону). К моменту пуска станка прочность бетона должна быть не ниже 70% проектной (примерно соответствует 15 дневному бетону). Срок полного твердения бетона – 28 дней.
Качество бетона контролируют по прочности контрольных кубиков 200х200х200 мм.
Прочность бетона в готовом фундаменте может быть грубо оценена по звуку и ударам.

Допустимые отклонения от стройзадания.

Стройзадание является проектным заданием для разработки фундамента и определяет конструкцию только верхней части. Верхняя часть, поверхность для установки станка должна быть ровной, «гладкой», без уклонов и выпуклостей.
Допустимые отклонения:
– установочных поверхностей на фундаменте, возведенных до проектной отметки:
По плоскости в любом направлении +-0,2/500 мм
По высоте -5 мм
По уклону 1/1000 мм
Строители обычно творчески относятся к изготовлению фундамента, требования на чертежах не читают – а делают по сантиметровым строительным допускам.
Внимание. Станок, установленный на полу при отсутствии фундамента без выверки по уровню и без крепления к полу, через короткое время теряет свою точность, изнашиваются направляющие и в результате станок требует ремонта.
Подготовительные работы с опорами.
Подготовка клиновых башмаков заключается в снятии консервационной смазки, краски и грязи с рабочих поверхностей, особенно обратить внимание на наклонные и прилегающие к станине.
Смазка наклонных поверхностей консистентной смазкой. Установка клиновых башмаков в крайнее нижнее положение.
Монтаж станка.
Очистить нижнюю поверхность станины станка от консервации и грязи, особенно места прилегания клиновых башмаков.
Установить станину станка на четыре вспомогательные опоры, расположенные по углам станины между анкерными колодцами фундамента, согласно документации так, чтобы отверстия в станине совпадали с центрами анкерных болтов в анкерных колодцах фундамента. Высота вспомогательных опор должна быть на 5 мм меньше высоты клиновых башмаков в нижнем положении.
Собрать всю структуру станка (стойка, стол, шпиндельная бабка, магазин инструментов, телескопическая защита) и часть кабинета, которая не будет мешать заливке бетоном анкерных колодцев.

Установка и выверка станка.
Установить стол станка по центру перемещений. Используя станочный уровень, установленный в центре стола в двух взаимно перпендикулярных положениях, выставить станок на четырёх вспомогательных опорах с точностью 0,1/1000 мм с помощью домкрата и стальных прокладок толщиной 0,5 – 1 мм.
Используя анкерные болты с приваренными шайбами для поддержки клиновых башмаков, привернуть все клиновые башмаки к станине станка (см. чертёж). Площадь в плане анкерного колодца должна быть больше площади клинового башмака. Клиновые башмаки должны быть в нижнем положении. Залить анкерные колодцы водой для пропитки фундамента вокруг колодцев. Выдержать с водой 8 часов.
Заполнить анкерные колодцы малоусадочным бетоном марки не ниже М300. Уплотнить вибратором и подлить вручную бетон под клиновые башмаки так, чтобы он стоял на щебне бетона и был залит по всей нижней поверхности башмака.
Выдержать залитый в анкерные колодцы бетон 4 дня постоянно влажным для лучшего затвердевания.
Ослабить крепёжные гайки на анкерных болтах. Поднять станок с помощью клиновых башмаков, чтобы убрать вспомогательные опоры.
После 7 дней выдержки бетона, залитого в анкерные колодцы, можно выставить станину станка в горизонтальной плоскости в соответствии с сертификатом качества на данный станок с помощью домкрата, клиновых башмаков и станочного уровня 0,02/1000 мм.
Верх фундамента между клиновыми башмаками заровнять цементным раствором и «зажелезнить». Окончательно затвердевший и выдержанный фундамент покрасить маслостойкой краской для предохранения от разрушающего действия масла и СОЖ.
Произвести затяжку гаек на анкерных болтах динамометрическим ключом с моментом, указанном в таблице. При этом, следить за тем, чтобы уровень не изменял показаний при равномерном затягивании гаек.

Фундаменты для фрезерных станков, обрабатывающих центров, расточных и шлифовальных станков могут сильно отличаться по конфигурации и требованиям, будут рассмотрены в дальнейших статьях