РАСЧЕТ СТАНИНЫ ГЛУБОКОСВЕРЛИЛЬНОГО СТАНКА (пример)
Рассмотрим расчет железобетонной станины глубокосверлнльного станка (рис. 13) при кольцевом сверлении отверстий диаметром до 180 мм в деталях из стали 38ХФА. Усилие подачи при максимальных режимах резания (s= 0,96 мм/об; t = 20 мм; п = 625 об/мин) равно 8000 кГ. При работе станка стебель испытывает сжатие, а Станина, выполненная в виде железобетонной конструкции с чугунными направляющими (рис. 14), работает на внецентренное растяжение.
|
100 200 300 Ш 500 R кГ/см* КубикоВая прочность бетона |
|
Рис. 12. Зависимость смещений загруженного сечения стержня от прочности бетона (сталь 30ХГ2С, диаметр d= 14-Н6 мм, длина заделкн I — 10d). |
Расчет на прочность. Расчетная схема станины может быть представлена в виде внецентренно растянутого элемента (см. рис. 13), нагруженного расчетной продольной силой (усилие подачи) N = 8000 кГ с эксцентриситетом е0 = = (Я—уo-f-67) см. Расчетный изгибающий момент %! = Ne0. При выборе расчетной схемы собственный вес станины и вес узлов станка не учитывается. Материал железобетонной станины: бетон М600, горячекатаная арматура класса A-II, направляющие из чугуна марки СЧ 15-32. Определим допускаемые напряжения для материалов станины.
Допускаемое напряжение для сжатого бетона при изгибе
RH
E R* = 520 кГ/см2 — нормативное сопротивление бетона на сжатие при гибе;
|
|
|
Ьб- ck k k киз от mpRn |
|
Коэффициент запаса прочности. |
|
-.-L 1 |
|
Ч5. С - |
О> to
Т
Рис. 13. Общий вид и расчетная схема глубокосверлильного станка:
|
/—стеблевая бабка; 2—стебель; 3—головка с резцом; 4—маслосборник; 5 — изделие; 6 — зажим; 7 — упор; 8 — призмы; 9 — станина -1000-
Рис. 14. Сечение железобетонной станины |
На основании формул [5, 17] принимаем
' 1 0,6
Kom = 1.1; km. р ~ 1.1;
|
<Р-С -- Из |
|
1,7; |
Kn = 1,3;
Тогда
K6.c= 1,7-1,1 -1,1 -1,3= 2,66; 520
[Об. и] = - ggg = 195 кГ /см*.
Для растянутого бетона допускаемые напряжения равны
RH яп
1о0. р. «] = 1Л = 1,7 = 16,2 кГ/см\
Где
K6. Р = рК = 2-1.1.1,1-1,3 = 3,15.
Допускаемые напряжения для арматуры равны
Чппп
[а°] = = ТЖ = 1600 кГ/см*'
Где
= = 1-2-1,1-1,1-1,3 = 1,89.
Для чугуна принимаем
[<*«] = — —я— = 750 кГ/см2. ггн і
При расчете на прочность динамический коэффициент не учитывается, так как данный станок относится к машинам малой динамичности.
Расчет на прочность железобетонной станины проводится как для сплошного упругого тела с сечением, приведенным к бетону (рис. 14). При этом
„ __ ЕЧ _ 1,3-10' _
Пщ--- щ - _ _
Еа 2,1-10» ... ~ Ё~6 " 0,4-10" _ 5,25;
Е°т - 2,1 -10а , """Т" МЛ05" = 5,25-
Определим положение центра тяжести сечения:
О* йпр
Уо^----- —
Fnp
Sxnp = 2-20-47-23,5+ 2-9,5-14-51,75 4 53-16-35 +
+ 5,25-7-1,54-35 + 5,25-4-3,14-3,5 + 2-3,25-1,5-9-55,5 + + 2-3,25-2,5-9-55,5+ 2-3,25-3-13-52,5 + 2-3,25-4-13-52,5 + + 2-3,25-14-3,5-58,25 + 5,25-0,2-53-42 = 155 470 смs; Fnp= 2-20-47+ 2-9,5-14+ 53-16+ 5,25-7-1,54 +
+ 5,25-4-3,14+ 3,25-2-1,5-9+ 2-3,25-2,5-9+ 2-3,25-3-13 + + 2-3,25-4-13 + 2-3,25-14-3,5 + 5,25-0,2-53 = 4321 смг. 155470 yo=="T32l~ = 36 CM-
Момент инерции приведенного сечения
2. 2П. 473 9 . і і
Jnp = + 2.20-47.12,52 + + 2.14.9,5.15,75s +
' 53-163 + 53-16.13 + 7.5,25-1,54-18 + 5,25-4-3,14.32,52 +
1 12
+ 2-3-25і21'5-98 + 2-3,25.1,5-9.19,52 + 2'3-25122,5'98 + 2.3,25.2,5.9-19,5^ + + 2-3'2^3-138 + 2-3,25-3-13-17,5а + 2-3^24-138 + 2-3,25-4-13-17,52 +
+ 2'3-25;;4-3-58 + 2-3,25 -14-3,5-22,253 + i^g^i +
+ 5,25-0,2-53-72 = 1 174 891 см*.
Изгибающий момент
М = Ne0 = 8000 (60—36+67) = 728 ООО кГсм.
Нормальные напряжения в сечении железобетонной станины при внецентрен - ном растяжении определяются по формуле
N, Му
Гпр JnP
Растягивающие напряжения в крайних волокнах чугунных направляющих 8000 , 3,25-728000-24 _Л1, „ „ _.п, а"- " = 432І + 1174891 =------------------------------------------------ ' < 7 0 кГ/см •
Растягивающие напряжения в крайних волокнах бетона
8000 , 728000-20,5 „, „ ... „, .
6■ р = 4321 + Ц74891 " 14,6 /СМ < 16'2 кГ/см ■
Сжимающие напряжения в крайних волокнах бетона
8000 728000-36 _ , ^ ... „. ,
С = 432І - Щ489Г = - 20,4 КГ/СМ < 195 КПСМ •
Сжимающие напряжения в арматуре
5'25ш4(2)Г32-5 = ^ < 1600
Таким образом, сечение железобетонной станины по условиям прочности запроектировано с большим запасом.
Расчет жесткости. Из-за отсутствия нормативных данных по выбору жесткости станины данного типа (допустимых общих деформаций системы, а также доли деформаций станины в балансе упругих перемещений системы) можно провести сравнительный расчет жесткости железобетонной станины с аналогичной по тнпу чугунной станиной, зарекомендовавшей себя в работе. Для этого воспользуемся сравнением условной величины жесткости железобетонной и чугунной станин, которая принята в станкостроении,
/ = ~ кГ/мм.
Определим прогиб железобетонной станйны от расчетных нагрузок:
|
Їж. б ■ |
|
= 0,0585 см. |
MP _ 728000 -5502 8EJnp~ 8-0,4-10е-1174891
Для определения жесткости j найдем силу Р, которую необходимо приложить к станине в виде сосредоточенной нагрузки посредине пролета, чтобы получить прогиб /ж б
Р13
|
Откуда |
• 6 = 1ШТ '
Р = /ж. б48EJ = 0,0585-48-0,4-10»• 1174891 = то ^
5503
Следовательно,
|
7930 0,0585 : |
|
1ж. б — |
13 555 кГ/мм.
|
Рис. 15. Сечение чугунной станины |
Те же операции проведем для чугунной станины, предварительно определив центр тяжести ее сечения (рис. 15) и момент инерции:
2-2,5-9-55,5 + 2-1-13-53,5 + 2-2,5-60-30 +
+ 2-15.3,5-58,25 + 2-2,5-19,5-50,25 + 2-1,5-9-55,5 +
S +53-2,5.41,75+ 2-5,5.1,25-2,5
: 40,7 см.
F 2-2,5-9 + 2-1-13 + 2-2,5.60 + 2-15-3,5 + 2-2,5-19,5+" + 2-1,5-9 + 53-2,5 + 2-5,5-2,5
І
У = 2.^-У + 2.2 5.9.148г + 2.МЗЗ 2_ j. 13.12 8г + 2-2,5-603 + 2-2,5.60-10,72+ +2-15.3,5.17,552+- 2'2-5'19.53 .
12 1 ' ' 1 12 + 2-2,5.19,5.9,552 + 2'11'^93 + 2-1,5.9.14,8а + 5312'5" +
+ 53.2,5.1,052 + 2'5|522^3 + 2-5,5-2,5.39,45г = 232 178 см*;
, 8000-86,3-5502 Ь = 8-1,3- 10в-232178 ^
Р_ 0,086.4.1 3 10e.232.78 =
550'1
/« = тггг = 8730 кГ/мм < іж. я = 13 555 кГ/мм: О, оо
Жесткость железобетонной станины в 1,55 раз выше чугунной.
ГЛАВА II
