ФУНДАМЕНТЫ МАШИН С КРИВОШИПНО-ШАТУННЫМИ МЕХАНИЗМАМИ

3.1. Требования настоящего раздела распространяются на проекти­рование фундаментов машин с кривошипно-шатунными механизмами, имеющих неуравновешенные силы и моменты, в том числе дизелей, поршневых компрессоров, мотор-компрессоров, лесопильных рам, локомобилей и т.п.

3.2. В состав исходных данных для проектирования фундаментов машин, указанных в п. 3.1, кроме материалов, перечисленных в п. 1.1, должны входить:

значения равнодействующих неуравновешенных (возмущающих) сил и моментов первой и второй гармоник от всех частей, места приложения сил и плоскости действия моментов;

расстояние от оси главного вала машины до верхней грани фунда­мента.

3.3. Фундаменты машин с кривошипно-шатунными механизмами следует проектировать массивными или стенчатыми, а в отдельных случаях для машин с вертикально расположенными кривошипно-шатун­ными механизмами допускается также предусматривать устройство рамных фундаментов.

3.4. Компрессоры, агрегируемые на заводе-изготовителе при помощи железобетонных опорных плит с электродвигателями или двигателями внутреннего сгорания мощностью до 400 кВт, допускается устанавливать без фундаментов на подстилающий слой пола. Расчет колебаний и крепление железобетонной опорной плиты к подстилающему слою пола должны осуществляться с учетом требований пп. 2.4 и 2.16.

3.5. На фундаменты машин допускается свободно опирать отдельные площадки и стойки, а также вкладные участки перекрытий между смежными фундаментами, не соединенные с конструкциями зданий.

Примечание. Опирание элементов конструкций здания на фундаменты машин допускается в виде исключения при наличии специального обоснования.

3.6. Расчет прочности элементов конструкций фундаментов следует производить с учетом требований пп. 1.22 и 1.23, причем в формуле (3) следует принимать F_n - нормативную динамическую нагрузку, соответ­ствующую наибольшей амплитуде первой или второй гармоники возму­щающих нагрузок машины, устанавливаемой в задании на проек­тирование.

3.7. При определении амплитуд колебаний фундаментов горизон­тальных машин расчет допускается ограничивать только вычислением амплитуды колебаний в направлении, параллельном скольжению поршней, и не учитывать влияние вертикальной составляющей возму­щающих сил.

При расчете амплитуд колебаний фундаментов вертикальных машин допускается:

расчет амплитуд горизонтальных колебаний ограничить только для направления, перпендикулярного главному валу машины;

расчет амплитуд вертикальных колебаний производить только с учетом влияния вертикальной составляющей возмущающих сил.

Для фундаментов машин с угловым расположением цилиндров расчет амплитуд вынужденных колебаний следует производить с учетом как вертикальной, так и горизонтальной составляющей возмущающих сил и моментов машины для плоскости фундамента, перпендикулярной главному валу машины.

3.8. Расчет колебаний фундаментов машин с кривошипно-шатунными механизмами следует производить в соответствии с указаниями обяза­тельного приложения 1, причем значения нормативных возмущаю­щих сил первой или второй гармоники следует принимать по заданию на проектирование.

3.9. В случае, если из двух гармоник возмущающих сил и моментов одна составляет менее 20% другой и ее частота отличается более чем на 25% от собственной частоты колебаний фундамента, то при расчете амплитуд вынужденных колебаний ее не учитывают; в остальных случаях расчет амплитуд следует производить для каждой из первых двух гармоник возмущающих сил и моментов. При этом расчетные значения амплитуд колебаний фундамента для каждой гармоники не должны превышать предельно допустимых значений, приведенных в табл. 2.

3.10. Для второй гармоники возмущающих сил и моментов значения амплитуд горизонтальных и вертикальных колебаний а_h,j и a_v следует определять по тем же формулам, что и для первой гармоники, заменив в формулах значение угловой частоты вращения машины w на 2 w.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

РАСЧЕТ КОЛЕБАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ МАШИН С ПЕРИОДИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИМ¹

Рамные фундаменты

1. Амплитуды горизонтально-вращательных колебаний относительно вертикальной оси верхней плиты рамных фундаментов a_h,y, м, следует определять по формуле

a_h,y = a_х + a_yl_b, (1)

где a_х - амплитуда горизонтальных колебаний центра тяжести верхней плиты, м, вычисляемая по формуле

(2)

a_y - амплитуда (угол поворота), рад, вращательных колебаний верхней плиты относительно вертикальной оси, проходящей через ее центр тяжести, определяемая по формуле

; (3)

w - частота вращения машины, с^-1, w=0,105 n_r; n_r - частота вращения машины, об/мин; а_х,st - соответственно перемещение, м, и угол поворота, рад, центра; а_y,st тяжести верхней плиты при статическом действии силы F_h и момента M_z, определяемые по формулам

(4)

(5)

здесь F_h - расчетное значение горизонтальной составляющей динами­ческой нагрузки, кН(тс), определяемое по соответствующим разделам с учетом указаний п.1.23; M_z - расчетное значение возмущающего момента относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести верхней плиты, кН×м(тс×м), для машин с вращающимися частями следует принимать M_z = F_h l_b / 2; S_x,S_y - коэффициенты жесткости системы фундамент - основание соответственно в горизонтальном направлении, перпенди­кулярном оси вала машины, кН/м(тс/м),и при повороте в горизонтальной плоскости, кН×м(тс×м), определяемые по формулам (6) и (7) настоящего приложения; x ^/_х, x ^/_y - относительные демпфирования системы фундамент - основа­ние, определяемые по формулам (12) и (13) настоящего приложения; l _х, l _y - угловые частоты горизонтальных и вращательных колебаний фундамента относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести верхней плиты, с^-1, определяемые по формулам (14) и (15) настоящего приложения; l_b - расстояние от центра тяжести верхней плиты до оси наиболее удаленного подшипниками машины, м.

2. Коэффициенты жесткости конструкции фундамента с учетом упругости основания S_х, кН/м(тс/м), и S_y, кН×м(тс×м), следует вычислять по формулам:

(6)

(7)

где h - высота фундамента, м; К_х, К_y, К_j - коэффициенты жесткости основания соответственно при упругом равномерном К_х и неравномерном К_y сдвиге и неравномерном сжатии К_j, определяемые в соответствии с требованиями п.1.27 или п. 1.36; S^o_x - сумма коэффициентов жесткости всех поперечных рам фундамента в горизонтальном направлении, перпенди­кулярном оси вала машины, кН/м(тс/м) (N - число попе­речных рам), определяемая по формуле

(8)

S^o_y - сумма коэффициентов жесткости всех поперечных рам при повороте верхней плиты в горизонтальной плоскости относительно ее центра тяжести, кН×м(тс×м),определяемая по формуле

(9)

где е_i - расстояние от плоскости i -й поперечной рамы до центра тяжести верхней плиты, м.

Коэффициент жесткости одноэтажных поперечных рам с жесткими узлами S_i, кН/м(тс/м), следует определять по формуле

(10)

где E_b - модуль упругости материала рам верхнего строения, кПа (тс/м²);

(11)

I_h,i,I_l,i - моменты инерции поперечных сечений соответственно стойки и ригеля рамы, м⁴; h_i,l_i - соответственно расчетная высота стойки и расчетный пролет ригеля i -й поперечной рамы, м.

Примечание. Допускается принимать расчетную высоту стойки h_i равной расстоянию от верхней грани нижней плиты до оси ригеля (проходящей через центр тяжести площади его сечения), в расчетный пролет ригеля равным 0,9 расстояния между осями колонн.

3. Относительное демпфирование системы фундамент - основание x ^/_х, и x ^/_y следует определять по формулам:

(12)

(13)

где x _х, x _j, - относительное демпфирование для горизонтальных x _х и вращательных x _j и x _y колебаний фундамента на грунте, определяемое в соответствии с требованиями п. 1.29 или п. 1.37; g - коэффициент поглощения энергии при колебаниях, прини­маемый для железобетонных конструкций равным 0,06, для стальных конструкций - 0,02.

4. Угловые частоты колебаний фундамента l_x и l_y, с^-1, следует определять по формулам:

(14)

(15)

где - масса системы, включающая массу всей машины, верхней плиты, продольных балок и поперечных ригелей рам, примыкающих к верхней плите, и 30% массы всех колонн фундамента, т(тс×с²/м); - момент инерции массы относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести верхней плиты (горизон­тальной рамы), т×м²(тс×м×с²); величину допускается опреде­лять по формуле

=0,1 l ², (16)

где l - длина верхней плиты, м.