Применение железобетона в машиностроении

Книга название: Применение железобетона в машиностроении
Автор: И.Г. Людовский
Год печати: 1966
Кол-во страниц: 493

Так, например, для Коломенского завода тяжелого станкостроения была запроектирована железобетонная поперечина карусельного станка модели \"16000\" С диаметром планшайбы 20 м. Такая поперечина в чугунном литье изготовляется из четырех частей и весит после обработки в сборе 248 т (\"черный вес\" отливок до обработки 340т). Таким образом, в отходы идет около 100 т металла. Вследствие больших размеров и веса таких поперечин их очистка от земли и обрубка производятся вручную. Практика показала, что срок изготовления таких элементов в металле колеблется от 1 до 2 лет.

В железобетоне та же деталь весит 193 т. Она требует расхода 80 т металла и стоит на 60% дешевле. Следовательно, при изготовлении поперечины в железобетоне требуется меньше металла, чем его идет в отходы в обычном металлическом исполнении. Такой несложный железобетонный элемент (фиг. I, а и б) может быть изготовлен в течение двух месяцев. Важным преимуществом железобетона является также демпфирующая способность этого материала - гашение вибрации (внутреннее поглощение энергии колебания в железобетонных конструкциях примерно в 5 раз выше, чем в стальных). Как правило, сечения станин металлообрабатывающих станков подбираются исходя из условия обеспечения минимальных деформаций под нагрузкой. При этом прочность материала используется в незначительной степени и не превышает 100 кГ/см2, а в станинах наиболее распространенных типов станков [токарных, фрезерных, шлифовальных (фиг. 2) и других] составляет 60- 80 кГ/см2.

Очевидно, что столь небольшие напряжения могут быть легко восприняты железобетоном обычных марок. При этом следует иметь в виду, что объемный вес обычного тяжелого бетона в 3 раза меньше объемного веса металла, поэтому при неизменном весе станин площадь поперечного сечения должна быть принята в 3 раза большей. В результате, напряжения в станинах соответственно уменьшаются, а их жесткость должна возрасти, несмотря на то, что модуль упругости бетона меньше, чем у чугуна. их весе. Это позволяет применять ускоренные режимы резания керамическими и алмазными резцами, не опасаясь при этом вибрации станков, и увеличить таким образом их производительность. Одновременно может быть повышен и класс точности станков. Силовые рамы и другие сильно растянутые элементы, а также элементы, воспринимающие значительные изгибающие моменты, необходимо изготовлять из предварительно напряженного железобетона высоких марок, который обеспечивает практически неограниченную долговечность при работе на многократно повторяющиеся нагрузки в связи с однозначностью и малой величиной амплитуды, переменных напряжений в бетоне и стали.

Следует отметить, что не только в станинах станков, но даже в металлических станинах мощных: прессов, обычно принимаются весьма небольшие напряжения. Так, например, в колоннах прессов, работающих на осевое растяжение, допускаемые напряжения составляют от 500 до 800 кГ/см2. Но даже и при столь незначительных напряжениях они систематически выходят из строя через 2-Ю6 нагружений, главным образом вследствие внутренних пороков в крупногабаритных поковках и прокате. Аналогичное положение и с гидравлическими цилиндрами, которые, как правило, выдерживают 1,5-106 - 2-Ю6 циклов. В металле часто ограничивается возможность использования сталей повышенной прочности. Так, например, исследования ВНИИМЕТМАШа показали, что применение для цилиндров сталей повышенной прочности нецелесообразно, так как при этом не могут быть уменьшены ни вес, ни габариты цилиндра. При уменьшении веса и габаритов снижается жесткость стенок цилиндра, возникают высокие напряжения на смятие в месте опирания цилиндра на поперечины пресса и др.

Эти органические недостатки металлических конструкций отсутствуют в железобетонных, причем предварительно напряженный железобетон делает целесообразным применение сталей самых высоких прочностей, обеспечивая при этом надежную работу при многократной нагрузке. Благодаря указанным преиму-ществам, из железобетона могут быть выполнены более жесткие, точные и долговечные конструкции станин и других элементов, чем из стали или чугуна. Наряду с указанными преимуществами следует иметь в виду что при применений железобетона в базовых деталях машин необходимо учитывать и ряд его существенных недостатков. К их числу относятся продолжительная усадка и ползучесть (которая начинает проявляться в бетоне даже при сравнительно небольших напряжениях), раннее появление трещин в растянутых зонах железобетонных конструкций и др.

Скачать бесплатно книгу Применение железобетона в машиностроении