重型机床基础内力与变形计算方法的简化研究

2015-03-24高合作

四川建筑 2015年6期

关键词：柔度内力机床

高合作，高焕

(1.四川国重建筑设计有限公司, 四川德阳 618013; 2.四川建筑职业技术学院, 四川德阳 618000)

重型机床基础内力与变形计算方法的简化研究

高合作1，高焕2

(1.四川国重建筑设计有限公司, 四川德阳 618013; 2.四川建筑职业技术学院, 四川德阳 618000)

文章研究了现行规范中，金属切削机床基础厚度公式的缺点，用弹性基础梁的刚性柔度指标，重新推导出了新的基础厚度公式，不单可以适应于不同基础梁截面刚度与不同地基刚度的需要，且在保持基础梁柔度指标不变情况下，可以缩短基础梁内力及变形的计算过程。节约计算时间。

基础梁; 柔度指标; 基础厚度; 基础内力; 变形

1 重型金属切削机床基础新的厚度公式

重型金属切削机床基础的内力与变形计算属结构力学中的超静定问题。在计算分析之前，必须先确定基础的计算模型，假定基础厚度，经过内力、变形计算合格后，才能进行基础梁详图设计。但是，往往由于基础厚度假设不准，不能满足基础强度和变形需要，需要多次重复假定厚度、重新计算内力与变形，故计算过程较长。

重型金属切削机床的荷载大、加工精度要求高，一般都需要对基础进行内力及变形计算，才能确定假设的基础厚度是否正确。因为规范[2]中的厚度公式，只和基础长度有关，且为定值，不能再次估算出新值，计算的难度较大。

本文根据弹性基础梁计算中的温克尓假设理论[1]，对规范[2]中的基础厚度公式，重新进行改造，得出了新的基础厚度公式如下。

用温克尔假设理论[1]计算基础梁时，梁的柔度指标为：

(1)

规范[2]中梁的厚度公式是在调查[3]多个已建机床基础工程，经生产使用，证明可以满足生产使用的基础上得出的。已建工程的：

地基基床系数K=1 000 kN/m3;混凝土强度等级为C15,E=2.3×107kN/m2, 如果将规范[2]中各类机床的基础厚度公式代入式(1)，即可得到各类机床基础的柔度指标，见表1。

如果各类机床基础的柔度指标已知，从式(1)即可得到各类机床基础新的厚度公式(表1)。

表1 各类机床基础厚度设计算公式

2 重型金属切削机床基础内力、变形计算方法的简化

基础梁的柔度指标是基础断面刚度和地基刚度的函数。基础梁的柔度指标决定基础梁的计算类型。基础梁的类型有刚性梁、短梁及无限长梁。设计时，可以将梁设计成任何一种类型。设计类型定后，设计者的任务，就是确定基础梁的断面刚度及地基刚度。如果梁的类型定后，就可从文献[1]中的计算基础梁表，按基础梁的柔度指标，直接得出基础梁的内力及变形。再经过梁的强度和变形复核，如果满足需要，即可进行基础梁详图设计;如果不能满足需要，就要重新假定基础厚度，重复如上计算过程。通常碰到的情况有：

情况一。重型金属切削机床荷载大，加工精度要求高，基础的变形差一般都不能满足机床加工精度要求。为了减少地基变形差，只要调整地基刚度系数，就可满足。但是，如果地基刚度系数调整了，则基础梁的柔度指标和基础梁的内力及变形也就变了；如果在地基刚度系数变了以后，仍假定柔度指标不变，并用新的地基刚度系数，用本文提出的基础梁厚度公式(表1)，重新求出新的基础厚度，基础梁的内力和变形也就不会改变。计算工作就可一次完成。

情况二。如果基础梁的强度不能满足需要，就要调高基础的厚度。基础厚度调整后，也可按照情况一的做法，保持柔度指标不变，再次调整其他指标即可。

例：某落地镗床基础平面尺寸10 m(宽)×24.0 m(长)，已知，地基基床系数K=2×104kN/m3，试假设基础厚度，并按计算简图1 的标准荷载，计算基础的变形差。查看计算结果是否满足机床加工精度要求的需要ΔY=2×10-5。