Чпу из полимербетона. Минерал-полимерный композит для станкостроения. Выбор помещения и его обустройство

Материалы для крана, в основном, нашлись в металлоломе. Покупать пришлось только подшипники, лебёдку, да заказать токарю детали поворотного механизма.

И ещё мне пришлось заплатить сварщику, так как сам я сварочные работы выполнять не могу, из-за некоторых проблем со зрением.

В общем этот кран обошёлся в 5 000 рублей, что не идёт ни в какое сравнение с тем объёмом работ, который мне удалось, с его помощью выполнить, ведь самый «дешёвый» подсобник, в нашем регионе, стоит 800 рублей в день.

Сразу оговорюсь, что в процессе эксплуатации, у моего крана выявились кое-какие недостатки, на которые я укажу, и посоветую, как их исправить. Так что Ваш кран, будет немного отличаться от моего.

Начнём с поворотного механизма

Состоит он из шести деталей, которые нужно заказать токарю, и двух подшипников.

Как видите, на чертеже нет размеров. Дело в том, что точный размер, как у меня, Вам соблюдать совсем не обязательно. Ведь кран мы делаем из подручного материала, и я не могу знать, какого размера швеллер или двутавр, или какая труба окажется у вас под рукой.

Чуть побольше, или чуть поменьше, в моей конструкции, никакой роли не играет. И вы поймёте это из дальнейших инструкций. А прикинув в общем, какие у вас есть материалы и детали, определите, какие размеры взять для изготовления поворотного механизма.

В механизме два подшипника. Вверху, между корпусом и основанием стоит опорный подшипник. Внизу, опять же между корпусом и основанием, стоит простой радиальный подшипник.

Вернее корпус должен быть насажен на подшипник, а основание — войти в него. Тем самым, обе эти детали, соединяются. Для более надёжной фиксации радиального подшипника, снизу на корпус накручивается гайка. Толщина резьбовой и подпорной частей гайки — на ваше усмотрение, но уж не меньше 3 мм.

Затем этот узел крепится к платформе болтом (у меня М 26), который притягивает основание к платформе.Таким образом получается, что платформа и основание — это неподвижная часть механизма, а корпус с гайкой — вращающаяся.

Теперь немного о том, что показала практика. К концу сезона, радиальный подшипник чуть-чуть прослаб, и в поворотном механизме образовался еле заметный люфт.

Но при длине стрелы в 5 метров, этот люфт, стал ощутимо заметен, поэтому рекомендую вместо радиального подшипника, установить ступичный, шириной 36 мм.

У нас в Казани, опорный и ступичный подшипники, можно купить за 500 рублей оба. И ещё чтобы затянуть болт, крепящий основание к платформе, нужен будет накидной ключ с удлинителем, и обязательно две шайбы — плоская и гровер.

Следующим узлом у нас будет стойка.

Для её изготовления потребуется кусок трубы (у меня d140), и четыре куска швеллера. Высоту стойки нужно прикинуть так, чтоб в готовом виде она была Вам как раз по это самое. Даже на сантиметр два пониже. Тогда будет удобно, при эксплуатации крана, крутить лебёдку.

Так как кусок трубы с ровно подрезанным торцом, Вам едва ли Бог пошлёт, придётся один торец подрезать самому. Для этого берём автомобильный хомут, или делаем хомут из полоски жестянки, и затягиваем его на трубе.

При затягивании, хомут будет стремиться как можно ровнее расположиться на трубе, и если ему в этом немного помочь (на глаз), то получиться достаточно ровная линия по окружности трубы, которую останется прочертить, потом снять хомут, и отрезать трубу по этой линии, болгаркой.

Затем, к этому ровному торцу трубы, приваривается платформа поворотного механизма. Теперь понятно почему я не дал размеры в чертеже? Поворотный механизм всё равно ведь придётся заказывать. А тубу можно и найти. Значит диаметр платформы, можно заказать по диаметру трубы.

Теперь ноги. Их нужно приварить так, чтоб стойка не заваливалась. Как это сделать? Во первых, их нужно нарезать одинаковой длины.

Затем подвесить трубу с приваренной платформой, пропустив верёвку в отверстие в центре платформы, и подставлять ноги к трубе наискосок, так чтоб в конце концов, труба осталась висеть ровно, а ноги, с четырёх сторон упирались в неё.

Как только равновесие будет найдено, нужно на глаз отчертить углы у швеллеров, которые упираются в трубу, и подрезать их болгаркой так, как показано на фото.

После подрезки углов, снова прислонить ноги к трубе, поймать равновесие, проверить рейкой и рулеткой, чтоб они образовывали ровный крест, и прихватить их сваркой. После прихватки ещё раз проверить крест, и можно приваривать.

Остаётся сделать сам опорный крест. Сделать его можно из любого жёсткого профиля. Поначалу была мысль поставить его на колёса из подшипников, но время поджимало, и до колёс дело не дошло, а так вообще-то было бы неплохо. Агрегат получился довольно таки тяжелый, и передвигать его приходилось с трудом.

Длина плеч креста, у меня 1.7 метра, хотя как показала эксплуатация, особо большой роли в устойчивости крана, этот крест не играет. Основную устойчивость обеспечивает равновесие, о котором мы ещё поговорим.

Крест не приварен к ножкам, а прикреплён болтами с гайками М 10. Сделано это для удобства возможной транспортировки. Усиление ножек сделано в расчёте на установку колёс, но до них дело так и не дошло, хотя мысль всё таки установить их, ещё есть.

Стойка с поворотным механизмом готова, теперь займёмся платформой крана, на которой будут установлены противовес, лебёдки, и стрела. На платформу у меня нашёлся полутораметровый двутавр, шириной 180 мм. Но думаю под неё можно использовать и швеллер, и даже брус 150 х 200.

Сначала я даже и хотел применить брус, но так как нашёлся двутавр, то выбор остановился на нём. Платформа крепиться к корпусу поворотного механизма четырьмя болтами с гайками М 10.

Если вместо двутавра применить брус, то для него нужно будет сделать дополнительные площадки, сверху и снизу. Можно «обхватить» его двумя кусками швеллера, и стянуть всё болтами.

Но с болтами пока подождём, так как место крепления платформы к поворотному механизму, нужно будет подобрать по равновесию. То есть стрела крана, должна уравновеситься блоком для противовесов, и лебёдкой. То есть кран должен уверенно стоять на стойке, и не заваливался.

Следующим будет блок противовесов.

У меня он сделан из кусков того же швеллера, что и платформа, но сделать его можно из чего угодно, и как угодно. Главное, должен получиться контейнер, в который можно будет устанавливать грузы, чтоб по необходимости, можно было увеличить противовес.

Теперь про лебёдку. Лебёдка у меня установлена мощностью в 500 кг, с тормозом. И в очередной раз, как показала практика, такой мощности, для подъёма груза около 100 кг, оказалось недостаточно.

То есть поднять то его можно, но приходиться так налегать на ручку, что при подъёме на высоту более 5 метров, очень быстро устаёшь. Для такого крана нужна лебёдка на 1 — 1.5 тонны.

Предполагалась и вторая лебёдка, для подъёма стрелы, но именно в то время, объездив кучу магазинов и рынков, я смог найти только одну лебёдку с тормозом, которую Вы видите на фотографии. Поэтому вместо второй лебёдки, был сделан временный трос-растяжка, длина которого всё же меняется при помощи зажимов.

К сожалению, нет ничего более постоянного, чем времянка. Вам же рекомендую всё таки поставить вместо него лебёдку, и желательно червячную. Скорость у неё небольшая, и тормоз, хоть вверх хоть вниз — мёртвый. Что для стрелы и нужно.

Осталось сделать стрелу, чем и займёмся. Стрела состоит из крепления с валом, бруса 150 х 50, и наконечника со шкивом.

Сначала — корпус крепления. Его лучше сделать из куска швеллера.

Для вала сгодится любой кругляк, диаметром от 20 до 30 мм. Я например, отрезал кусок вала ротора, какого-то старого двигателя. Затем выгибаем в тисках, вокруг этого вала две скобы и крепим его к швеллеру, в который затем будет вставлен брус.

Покупаем два простых подшипника, с таким расчётом, чтоб они плотно насаживались на вал, а в корпусе крепления вырезаем посадочное место.

Как закрепить подшипники в корпусе, можно конечно пофантазировать. Помимо моего, наверное, есть ещё десяток способов. А у меня нашлась пластина эбонита, толщиной 10 мм., из которой я эти крепления и сделал.

Сама стрела представляет собой брус 150 х 50, длиной 5 метров. Он вставляется в швеллер шириной 80 мм и длиной 2.5 метра. Правда пришлось его немного подстрогать, чтоб он зашёл внутрь швеллера. У меня установлен швеллер, длиной 3.5 метра, но это только потому, что в то время не оказалось под рукой хорошего бруса, с маленькими сучками. Я просто перестраховался, чем, к сожалению, увеличил вес стрелы.

Брус к швеллеру крепиться стяжками, сделанными из металлической полосы, толщиной 3 мм.

На конце стрелы, нужно закрепить шкив для троса. У меня он сделан из колеса от сумки тележки. Для умелых рук, вариантов крепления шкива, думаю, полно. У меня сначала он крепился между двумя кусками фанеры, но затем я сделал крепление из швеллера.

Теперь можно собрать стрелу, если бы не одно «но». В процессе эксплуатации, скобы которыми вал крепиться к швеллеру, оказались слабоватыми. Поэтому я сделал для них усиление.

И ещё одно дополнение. У меня усиливающая деталь закреплена четырьмя болтами. Нужно добавить ещё два сверху, для большей жёсткость узла. Хотя мой нормально работает и с четырьмя болтами. А то давно бы добавил.

Теперь можно собрать всю платформу крана, то есть установить на неё лебёдку, под лебёдкой блок для противовесов, с другого конца — корпус подъёма стрелы со стрелой. Если есть, то вторую лебёдку, если нет, то трос растяжку, как у меня.

Всё это собирается в лежачем положении, и по завершении поднимается вертикально, на какую нибудь опору. Я, например положил друг на друга несколько поддонов, и поставил на них собранную платформу так, чтоб противовес свободно висел вниз.

Затем крепим поворотный механизм к стойке. Остаётся самое главное — установить платформу на стойку так, чтоб стрела и противовес уравновесили друг друга.

К сожалению, у меня не сохранилось фотографий конструкции, которую я для этого соорудил, ну попробую объяснить так.

Конструкция эта представляет из себя треногу с блоком вверху. Высота треноги, примерно, три метра. Делается она из бруса 100 х 50. Как Вы уже наверное догадались, платформу крана, в собранном виде, нужно подвесить и приподнять так, чтоб под неё можно было подставить стойку.

Подниматься платформа будет своей же лебёдкой. Для этого трос лебёдки пропускаем через блок, и зацепляем за корпус подъёма стрелы, который находиться на противоположном конце платформы.

Теперь, если работать лебёдкой на подъём, то вся платформа будет подниматься. Но во время подъёма, стрела, поднятая вверх, начинает заваливаться, поэтому нужно, или позвать пару помошников, которые будут фиксировать стрелу в вертикальном положении, или сделать ещё одну треногу (как это было у меня) с блоком, высотой 6 метров, и привязав к концу стрелы верёвку, попустить её через блок, и подтягивать при подъёме платформы.

Подвесив таким образом платформу, и подведя под неё стойку, можно опуская и приподнимая платформу, и двигая стойку, поймать положение, в котором противовес уравновесит стрелу.

В этом положении просверливаем 4 сквозных отверстия и крепим болтами платформу к стойке. Ну вот и всё. Кран готов. Можно приступать к испытаниям.

Ну и пару примеров эксплуатации:

Общий вид моего крана:

Если в статье нет ответа на Ваш вопрос — задайте его в комментариях. Постараюсь как можно быстрее ответить.

Желаю трудовых успехов, а так-же возможности поднять и переместить всё что нужно и куда нужно.

Допустимая сумма от 10 руб. до 15 000 руб.

Высота современных домов становиться все больше, а вот тяжесть бетонных блоков при этом не уменьшается. По этой причине, даже для бытовых целей, неплохо бы было сделать подъемный кран своими руками. Данная конструкция, естественно, не будет обладать большой грузоподъемностью, примерно 200 кг. Конечно, наверно, это не предел, но лучше не экспериментировать. Данный кран является целиком сборной конструкцией, которая весит от 200 до 300 кг, поэтому самостоятельная сборка такого крана не вызовет затруднений. Кроме того, данный кран очень удобен в транспортировке, он вполне умещается в китайском пикапе.

Грузовую лебедку можно выполнить из червячного редуктора с электрическим приводом на 600 Вт, ну а стреловую лебедку можно выполнить из ручного привода, организованного посредством того же самого редуктора.

Как основанием для выносных опор на винтовых упорах можно воспользоваться строительными опорами. Для изготовления барабанов под лебедки можно использовать ротора от электродвигателей, причем их следует подобрать в соответствии с размерами.

Передвижная платформа должна быть оборудована колесиками, ранее стоявшими на тележке транспортера. Это дает возможность для легкого перемещения крана с одной позиции на другую, все, что нужно сделать – это осуществить снятие выносных опор.

Длительность снятия и установки указанных опор займет примерно пять минут. По этой причине конструкцию можно считать достаточно мобильной. Однако, не обошлось и без недостатка, чтобы переместить кран нужно опустить стрелу до нулевого уровня, в противном случае, кран может перевернуться, по причине нарушенного равновесия.

Подъемный кран своими руками обладает пятиметровой стрелой, сделанной из трубы Ø 7,5 см, и квадратного профиля у самого основания, сделанного из пары уголков. Кроме этого, кран обладает порталом, чтобы осуществлять поднятие стрелы, и поворотным механизмом, в основу которого легла ступица от грузового автомобиля.

Как противовесом, можно пользоваться станиной от нерабочего станка в комплекте с четырьмя гусеничными траками, или прочсто кирпичами. Тормоза в составе лебедки не предусматривается, поскольку, необходимость его использования – это большой вопрос.

Поворотный механизм так же не обладает тормозом, поскольку кран не предназначен для работы с высокими скоростями,а следовательно – инерционные силы слишком малы.

Самый тонкий металл, который используется для данного крана — это примерно 3 мм. Выносная опора и основание, по большей части, выполнены из прямоугольной трубы, с размерами 85 на 50 и 85 на 55. Для изготовления основания башни используется швеллер на 200. Крюковая обойма оборудована мощным подшипником, что значит, что вращение крюка не зависит от полиспаста. В то же время при вращении исключается перехлест либо скручивание трока.

Длина упорных винтов составляет 40 см. Это является причиной того, что установка крана может быть выполнена даже на крайне неровной поверхности.

Теперь на счет колес, тут не все так гладко. Речь идет о маленьком недочете. Суть проблемы заключается в том, что при использовании крана с описанными колесами на рыхлом грунте во время передвижения колеса зарываются в землю, а если почва твердая – то никаких проблем нет. Описанную конструкцию можно считать одноразовой, это значит, что после того как вы выполнили необходимые работы, её следует разбирать на металл или до следующего раза. Именно по этой причине такая конструкция обладает незначительной грузоподъемностью, и не отличается прочностью.

Кран такого типа изготавливается примерно за три дня, при учете того, что подготавливаются все необходимые составляющие. Изготовление редукторов было выполнено из первых попавшихся под руку предметов. В передаточных редукторах заложены следующие передаточные соотношения: 1 к 30 и 1 к 35.

Подключение трехфазного двигателя выполняется в однофазную сеть. Он обладает выходными параметрами на валу — 600 Вт, и конденсаторами емкостью 80 мкф. Вес всех установок, если не учитывать противовесы составит приблизительно 250 кг, при сравнительно невысокой себестоимости. Основная масса используемых компонентов позаимствована из других конструкций, придется позаботиться только о покупке тросов и подшипников.

После того как вы сделается подъемный кран своими руками, вы легко сможете поднимать 150 -200 кг, что вполне внушительно, если учитывать что он не предназначен для промышленных маштабов.

Более простой вариант крана:

Несмотря на разнообразие форм обрабатываемых поверхностей, можно установить общую последовательность обработки заготовок на токарном станке с ЧПУ:

1) подрезание торца;

2) центрование (если сверло имеет диаметр меньше 20 мм);

3) сверление;

4) черновая обработка основных поверхностей;

5) черновая обработка дополнительных поверхностей;

6) чистовая обработка этих же дополнительных поверхностей, так как она может выполняться, как правило, тем же инструментом, что и черновая обработка;

7) чистовая обработка дополнительных поверхностей, не требующих черновой обработки;

8) чистовая обработка основных поверхностей.

При обработке заготовки, установленной в центрах, первые три перехода (или рабочих хода) исключаются.

Важной и ответственной задачей при проектировании технологического процесса обработки на токарных станках с ЧПУ является обоснованный выбор режимов резания. Следует иметь в виду, что для большинства токарных станков с ЧПУ не предусмотрена возможность ввода коррекции режимов резания с пульта УЧПУ для каждого отдельного перехода, коррекции рабочих подач возможны только для всей программы в целом. Поэтому для станков с ЧПУ в управляющей программе следует задавать наиболее рациональные для каждой зоны обработки режимы резания.

Практикой выработаны определенные правила выбора таких режимов резания. Так, при черновой обработке основных поверхностей режимы следует назначать исходя из полного использования возможностей инструмента и станка, так как от черновых переходов в основном зависит производительность выполнения операции. При обработке стали максимально допустимая подача корректируется затем с целью удовлетворительного формирования стружки.

При наличии биения заготовок подачу на участке первого входа резца в металл следует снижать на 20-30% для предотвращения сколов режущих кромок. Скорость резания обычно выбирают по нормативам режимов резания для станков с ЧПУ, с учетом экономически целесообразной стойкости инструмента. Режимы резания для чистовой обработки основных поверхностей назначают с учетом требований к их шероховатости и точности.

По установленным режимам резания, которые должны быть согласованы с паспортными данными станка, находят основное время выполнения технологических переходов. Полученные результаты заносят в операционную карту (по ГОСТ 3.1404-74), которая является первичным документом. В ней указываются также наименование операции, выполняемые переходы обработки, приводится операционный эскиз, указываются используемый станок, шифры приспособления и инструмента и др.

Данные операционной карты используются в дальнейшем при составлении расчетно-технологической карты, являющейся исходным документом для программирования обработки, а также при разработке карты наладки станка 38.виды станин и предьявляемые к ним технические требования

Станиной называют базовую часть станка, на которую устанавливают и закрепляют (по-другому, монтируют) все составляющие его механизмы и узлы. Именно относительно нее происходит перемещение и ориентация подвижных агрегатов и устройств. Станины должны отвечать определенным требованиям:

• обеспечивать длительное правильное взаимное расположение всех устройств, которые смонтированы на ней. Причем на любых рабочих режимах станка, если соблюдаются нормальные эксплуатационные условия;
• оказывать минимальное влияние на точность работы станка. Для выполнения этого требования необходима большая масса, которая обеспечит нужную жесткость и способность к поглощению возникающих вибраций;
• направляющие, которые служат для обеспечения перемещений, должны быть устойчивы к быстрому изнашиванию.

Конструктивные размеры и формы станин зависят от их назначения, материала и способа изготовления (литьем или с помощью сварных соединений). Для станков разных типов проектируются следующие конструктивные формы станин:

К точности изготовления направляющих станины предъявляются повышенные требования, так как именно от точности зависит не только качество и точность общей сборки самого станка, но и точность его дальнейшей работы. Формы направляющих станины могут быть плоскими, треугольными, призматическими, цилиндрическими и комбинированными. Основные технические требования, предъявляемые к точности изготовления станин, следующие:

• отклонение от прямолинейности и параллельности не более 0,02 мм на длине в 1 метр;
• отклонение по изогнутости или извернутости не более 0,05 мм на 1 метр;
• отклонение неперпендикулярности поверхности 0,01-0,02 мм на длине в 1 метр;
• отклонение по шероховатости поверхности направляющих не более 0,4-0,8 мкм.

· 39.методы получения заготовок станин

· Для изготовления станин и рам используются: чугун СЧ15, СЧ21 и СЧ32, Ст. 3, Ст. 5. Накладные планки для направляющих изготавливают из стали 20Х.

· Станины из чугуна получают литьем в земляные формы, в мелкосерийном и серий­ном производстве - ручной формовкой по деревянным моделям, в крупносерийном и массовом производстве - машинной формовкой по металлическим моделям.

· Для ответственных станин необходимо производить старение отливок (естествен­ное или искусственное). Естественное старение заключается в вылеживании заготовок в течение определенного промежутка времени (3-6 месяцев).

· Искусственное старение осуществляется нагревом или вибрациями.

· Старение производится для снятия остаточных напряжений в заготовке, которые приводят к их короблению.

· Станины и рамы из стали обычно получают сваркой.

· В последнее время станины некоторых станков изготавливают из бетона, железобе­тона и полимербетона. Их отливка осуществляется в деревянные или металлические формы с последующим уплотнением вибраторами.

· Заготовки станин бывают:

· – литые;

· – сварные;

· – из бетона (бетон, железобетон, полимербетон – для тяжелых станков).

· Литые заготовки станин должны обладать высокой износостойкостью и твердостью монолитных направляющих, не допустим отбел чугуна в тонких стенках, приводящий к большим напряжениям, короблениям, трещинам.

· Отбеливание чугуна – получение белого чугуна, обладающего повышенной твердостью и износоустойчивостью, путем местного увеличения скорости охлаждения отливки при помощи установки в форму металлических вставок-холодильников.

· Удовлетворение противоречивых требований к массивным направляющим и тонким стенкам отливки станины может быть обеспечено несколькими путями:

· 1) использованием высококачественных чугунов;

· 2) использованием специальной технологии литья;

· 3) уменьшением разницы в толщине направляющих и стенок станины;

· 4) упрочняющей обработкой направляющих, например, закалкой;

· 5) применением накладных направляющих.

· 3.1.3. Изготовление литых заготовок станин

· Общая последовательность изготовления литых заготовок станин представлена на рис. 27.

· Для станин широко используется модифицированный чугун. Для получения высококачественных отливок применяют нелегированный чугун оптимизированного состава марок СЧ20, СЧ25, СЧ30, серый легированный чугун монолитных направляющих. Уменьшить расход легированных элементов можно путем поверхностного легирования, при котором пасту с легирующими элементами наносят на поверхность формы в местах направляющих до заливки чугуна, а также послойной заливкой в форму сначала легированного чугуна под направляющие, а затем нелегированного чугуна.

·

· Рис. 27. Последовательность изготовления литых заготовок станин

· В местах направляющих устраивают холодильники (плоские, ребристые и шиповидные чугунные плиты). Это ускоряет охлаждение направляющих, что повышает их твердость, а также предохраняет форму от размывов при заливке чугуна. Крупные дефекты заваривают газовой или дуговой сваркой с предварительным нагревом основного металла ( С). Мелкие – сваркой без предварительного нагрева заготовки или с незначительным нагревом ( С).

· 3.1.4. Изготовление сварных заготовок станин

· Сварные станины изготовляют из листовой стали марок Ст3, Ст4, Ст5 и других толщиной мм. Тонкостенные станины из листов мм менее металлоемки по сравнению с толстостенными из листов мм, но сложнее в изготовлении из-за большого числа перегородок и ребер, необходимых для обеспечения требуемой жесткости.

· Процесс изготовления сварных станин состоит из нескольких этапов:

· 1) подготовки набора деталей;

· 2) сборки деталей и соединения их сваркой;

· 3) снятия остаточных напряжений;

· 4) обработки станины;

· 5) окраски и отделки.

Рамы транспортных машин изготовляют преимущественно сварными 40.литые станины

Литые станины и выступающие ее части не должны иметь острых (прямых) углов, а также заусенцев и следов литейного шва. Кромки наружных граней выступающих частей нужно закруглить по радиусу не менее 10 мм либо снять с них фаски.

Литые станины при прочих равных условиях более виброустойчивы, так как чугун имеет большой коэффициент внутреннего трения и обладает способностью гасить возникающие колебания. Однако стремление снизить вес станины, который в литых конструкциях достигает 30 % от веса станка, заставляет конструкторов изыскивать возможность применения сварных станин.

Литые станины обычно применяют при крупносерийном производстве станков, сварные - при необходимости быстрого изготовления одного или нескольких станков.

Литые станины изготовляют из стали или сталистого чугуна, клепаные собирают из стальных листов и профилей. Мостовые ковочные молоты, выпускаемые в нашей стране, имеют сварной мост, установленный на двух круглых сварных колоннах, прикрепляемых к фундаментным чугунным плитам.

Литая станина приспособлена для установки и крепления пневматического клиньевого захвата. Это позволяет механизировать захват и освобождать колонны бурильных и обсадных труб при выполнении спуско-подъемных операций.

Литая станина 1 коробчатой формы нижней частью крепится к чугунной плите. Внутри-станины размещается бак с абразивной суспензией и элементы управления ультразвуковой головкой. Доступ к внутренним полостям станины осуществляется через дверь и окна, закрытые съемными крышками.

Литые станины представляют собой чугунную трубу с ребрами. Сварные станины в зависимости от выбранного способа охлаждения машины могут иметь одно из следующих трех конструктивных исполнений: первое - гладкая сварная стальная труба; второе - стальная сварная труба с ребрами; третье - сварная конструкция, состоящая из трех цилиндров; между двумя соединенными между собой ребрами цилиндров спрессован статор, поверх надет третий цилиндр.

Литые станины могут быть целесообразны лишь для прессов с Рн S 100 - т - 160 тс.

Литая станина весит 685 кг, штампо-сварная - 105 кг.

Литые станины чаще всего делают с разъемом по горизонтальной плоскости 41.сварные станины

Сварные конструкции должны иметь достаточную толщину профилей и оснащаться ребрами жесткости для уменьшения возможных вибраций. В этом смысле предпочтение нужно отдать литым конструкциям, отличающимся большей жесткостью.

Сварные станины , у которых толщина стенок отличается от толщины соответствующих литых станин меньше чем в 1 5 раза, относятся к толстостенным. Толстостенные сварные станины станков средних размеров обычно имеют толщину стенок - 10 мм. Такие станины наиболее просты в изготовлении, но с точки зрения экономии металла наименее эффективны. Конструктивные формы толстостенных сварных станин принципиально тождественны формам литых.

Сварные станины выгодно отличаются от литых тем, что, обеспечивая ту же жесткость, они обладают большей износостойкостью и меньшей металлоемкостью. Как правило, направляющие сварных станин изготовляют из специального профильного проката, а основание, ребра жесткости, корыто и другие составные части - из листовых штамповок, собираемых и свариваемых в специальных поворотных приспособлениях.

Сварная станина / ножниц, состоящая из двух ооковых стенок связанных между собой ребрами жесткости 2, служит основанием ножниц.

Сварная станина 25 генератора изготовлена из толстолистовой стали СтЗ и имеет цилиндрическую форму. Одним концом с центрирующим буртом 24 станина генератора прикреплена непосредственно к большому фланцу картера дизеля. На раму тепловоза генератор опирается лапами 26 (через пружины), приваренными к станине, проушины в верхней части станины служат для подъема генератора. Машина выполнена с самовентиляцией, встроенное вентиляторное колесо закреплено на корпусе якоря. Воздух для охлаждения генератора засасывается вентилятором 21 из капота через отверстия в подшипниковом щите. Со стороны дизеля станина имеет закрытые сетками отверстия для выхода нагретого воздуха. Катушки главного полюса имеют независимую и пусковую обмотки. Непосредственно на каркас катушки уложена пусковая обмотка (см. табл. 3.2), а обмотка независимого возбуждения укладывается поверх пусковой.

Сварные станины исключительно просты в изготовлении и дешевы, но их использование требует для увеличения коэффициента виброизоляции, особенно на большегрузных машинах с малым фактором разделения, увеличения массы установкой дополнительного постамента.

Сварная станина 1 дробилки образована передней и двумя боковыми стенками коробчатого сечения и задними поперечными балками.

Сварные станины делают из листовой или фасонной прокатной малоуглеродистой или низколегированной стали, а также литых и кованых заготовок.

Сварные станины получаются более дешевыми, чем станина литой стали; чугунные же станины з цене конкурируют со сварными.

Сварные станины широко применяются при изготовлении прессов, станков, двигателей.

Сварная станина пресса с усилием 400 Т состоит из листов толщиной 15 - 20 мм. Такая конструкция значительно легче литой и технологичней. При обеспечении достаточной жесткости в ней наиболее выгодно распределены местные напряжения, возникающие при сварке.

Сварные станины дают возможность уменьшить вес машины, лучше использовать материал и дать большую жесткость машине, которая играет значительную роль в получении более чистого реза.

Каркасная сварная станина для горизонтально расположенных роторов показана на фиг. Роторы в такой станине монтируют на любых расстояниях друг от друга на привертных поперечинах или непосредственно на стойках станин, к которым крепят фланцы подшипниковых опор и стаканы копиров роторов.

Верхняя сварная станина пресса 4000 т состоит из следующих есновных элементов: двух стоек из проката толщиной 60 и 80 мм.

Сварная станина шлифовального станка представляет собой сварную конструкцию коробчатого сечения.

Поэтому сварные станины получают более широкое применение. Для тяжелых уникальных станков имеется опыт создания железобетонных станин.

Для сварных станин это обычно не представляет слишком больших труд 42.станины из бетона и полимербетона

Достоинства станин из полимер-бетона в сравнении с чугунными:

§ Увеличение производительности станков за счет снижения собственных частот в 1,5-2 раза

§ Увеличение качества поверхности и точности обработки.

§ Экономия металла более 50%

§ Полная коррозионная стойкость станин

§ Нечувствительность станин к термоудару

При таких условиях современный полимер-бетон стал идеальным материалом для производства станин и других корпусных изделий в станкостроении. Он является достаточно прочным, для изготовления станин, и в тоже время показывает гораздо лучшую в сравнении с литыми узлами статическую и динамическую жесткость. Он обладает высоким коэффициентом демпфирования, малой теплопроводностью (практически нечувствителен к термоудару и кратковременному нагреву), коррозионной стойкостью, отсутствием внутренних напряжений. В многочисленных научных статьях и трудах имеется информация, что замена только лишь материала станины в некоторых станках на станину из полимер-бетона позволило на 1-2 класса увеличить чистоту поверхности и точность.

Области применения полимер-бетона:

Область применения	Типовые детали	Технико-экономические преимущества
Базовые детали станков	Станины, стойки, основания, рамы, тумбы, траверсы, колонны
Корпусные детали	Шпиндельный бабки, корпуса редукторов, столы, суппорта	Повышение виброустойчивость и точности, снижение уровня шума, экономия металла и электроэнергии, улучшение условий труда и экологии, снижение трудоемкости изготовления
Детали измерительной и специальной техники	&Измерительные плиты, угольники, подставки, стойки, аэростатические направляющие	Замена природного гранита, снижение трудоемкости, экономия алмазного инструмента, возможность создания принципиально новых конструкций
Детали, работающие в агрессивных средах	Ванны, детали электрохимических станков, базовые детали специальных машин	Экономия коррозионно-стойких сталей, сокращение трудоемкости изготовления, снижение уровня шума
Штамповав оснастка	Пуансон и матрицы для гибки и вытяжки крупногабаритных деталей	Резкое снижение трудоемкости изготовления
Державки режущего инструмента	Токарные резцы, борштанги, фрезы	Повышение стойкости инструмента, точности обработки и качества поверхности деталей

· Полимерцементный бетон - В полимерцементных материалах в бетонную или растворную смесь добавляют в небольших количествах (5…15 % от массы цемента) полимер, хорошо совместимый с цементным тестом. Этому соответствуют водорастворимые олигомеры, отверждающиеся в процессе твердения бетона (например, водорастворимые фенол-формальдегидные полимеры) или чаще водные дисперсии полимеров (поливинилацетата, синтетических каучуков, акриловых полимеров и др.). Полимерцементные растворы и бетоны отличаются высокой адгезией к большинству строительных материалов, низкой проницаемостью для жидкостей, очень высокой износостойкостью и ударной прочностью. Применяют полимерцементные материалы для покрытий полов промышленных зданий, взлетных полос аэродромов, наружной и внутренней отделки по бетонным и кирпичным поверхностям, в том числе для приклеивания керамических, стеклянных и каменных плиток, устройства резервуаров для воды и нефтепродуктов.

· Пластобетон - разновидность бетона, в котором вместо минерального вяжущего использованы термореактивные полимеры (эпоксидные, полиэфирные, фенолформальдегидные и др.). Полимербетон получают смешиванием полимерного связующего и заполнителей. Связующее состоит из жидкого облигомера, отвердителя и тонкомолотого минерального наполнителя, необходимого для уменьшения расхода полимера и улучшения свойств полимербетона. Твердеют полимербетоны при нормальной температуре в течение 12…24 ч, а при нагревании - еще быстрее. Главнейшее свойство пластобетона - высокая химическая стойкость в кислотных и щелочных средах. Пластобетоны обладают высокой прочностью (Ясж = 60… 100 МПа, ЯИзг~2О…4О МПа), плотностью, износостойкостью и отличной адгезией к.другим материалам. Наряду с этим пластобетоны характеризуются повышенной деформативностью и невысокой термостойкостью. Их стоимость намного выше стоимости обычного бетона, но несмотря на это, полимербетоны эффективно используют для устройства защитных покрытий и изготовления конструкций, работающих в условиях химической агрессии (химические и пищевые предприятия), ремонта каменных и бетонных элементов (восстановление поверхности, заделка трещин и т. п.).

· Бетонополимер - представляет собой бетон, пропитанный после затвердевания мономерами или жидкими олигомерами, которые после соответствующей обработки (например, нагревания) переходят в твердые полимеры, заполняющие поры и дефекты бетона. В результате этого резко повышается прочность бетона (ЯСж ДО 100 МПа и более) и его морозостойкость и износостойкость. Бетонополимер практически водонепроницаем. Для получения бетонополимера главным образом применяют стирол и метилметакрилат, полимеризующиеся в бетоне в полистирол и полиметилметакрилат.

Полимерные связующие[править | править вики-текст]

Термореактивные полимерные вещества, используемые в строительстве в качестве связующих, обычно представляют собой вязкие жидкости, называемые не совсем правильно «смолами». В химической технологии "nи продукты частичной полимеризации (с молекулярной массой в пределах 100…1000), имеющие линейное строение молекул и способные к дальнейшему укрупнению, получили название олигомеров. К термореактивным олигомерным связующим относятся, например, эпоксидные и полиэфирные смолы, олифы, каучуки в смеси с вулканизаторами и т. п.

В зависимости от агрегатного (физического) состояния полимерные связующие могут быть:

· вязкими жидкостями: олигомерные (эпоксидные, полиэфирные и др.) и мономерные (фурфурольные, фурфуролацетоновые и др.)связующие;

· водными дисперсиями полимеров (латексы синтетических каучуков, поливинилацетатная и полиакрилатная дисперсии и др.);

· порошками и блочными продуктами (гранулы, листы, пленки): полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, полиметилметакрилат.

Один и тот же полимер в зависимости от метода синтеза может иметь различное физическое состояние. Так, полистирол может быть в виде гранул, тонкозернистого порошка, раствора в органических растворителях и водной дисперсии.

Для получения полимерцементных материалов наиболее удобны водные дисперсии полимеров и водорастворимые порошкообразные полимерные продукты; для полимербетонов и полимеррастворов - жидковязкие олигомеры и мономеры, реже для этой цели применяют водные дисперсии полимеров.

По сравнению с цементными бетонами, полимерные и полимерцементные бетоны обладают большей прочностью на растяжение, меньшей хрупкостью, лучшей деформируемостью. У них более высокие водонепроницаемость, морозостойкость, сопротивление истиранию, стойкость к действию агрессивных жидкостей и газов.

Известно, что наполнение смол дисперсными наполнителями более 5 % резко понижает их прочностные свойства (в зависимости от степени наполнения). Пластоцементы никогда не используются в качестве композитов для деталей, находящихся под нагрузкой. Также цена пластоцементов значительно выше обычных неорганических цементных смесей, что определяет их узкую специализацию.

Полимербетон ещё называют «искусственный камень» из-за его прочности и внешнего сходства. Применяется полимербетон для герметизации резервуаров, шпатлёвки, грунтовки, при изготовлении наливных полов, для выравнивания неровностей и дефектов в металлических изделиях, в производстве мебели и как строительный материал.

Производители высокодинамичных станков используют полимер - бетон в качестве материала станин, рам, порталов станков и др., он обладает величиной логарифмического затухания в 10 раз выше, чем чугун. Уникальность демпфирования и жёсткости этого материала, малой массы (в 3-5 раз по сравнению со сталью), делают его передовым на рынке машиностроения

Проблема обеспечения соответствующего технического уровня и экономичности производства станков является составной частью об­щей проблемы технологии машиностроения и должна рассматриваться в органичной взаимосвязи со всеми ее элементами от заготовительно­го производства до сборки и испытаний готовых машин. В частности, для эффективного решения проблемы необходимы конструкционные материалы принципиально нового технического уровня с сочетанием различных эксплуатационных свойств (механических, физических, триботехнических и др.) Особое значение приобрели также технологичес­кие свойства материалов как объектов автоматизированной обработки.

Рис. 1 Структурная схема работ в области применения перспективных конструкционных материалов (ПКМ) для деталей суперпрецизионных и сверхскоростных станков

Для прогресса в области материалов и технологий формирования их эксплуатационных свойств характерны два общих направления:

l совершенствование традиционных материалов и технологических про­цессов с целью повысить их эксплуатационные свойства, технологич­ность и экономичность, а также максимально приспособить к конкрет­ным условиям применения (при этом на основе последних достиже­ний науки удается разрешить давние противоречия между эксплуата­ционными и технологическими свойствами материалов);

l создание принципиально новых материалов, таких как конструкцион­ная керамика (оксидная, нитридная и др.), композиционные матери­алы (композиты) на основе высокомодульных волокон (в частности, углеродных), композиты на основе дискретных наполнителей (напри­мер, гранитной крошки) и других.

Применение указанных материалов является весьма сложной техни­ческой и экономической задачей. Для иллюстрации этого на рис. 1 приведена принципиальная схема комплекса работ по освоению пер­спективных конструкционных материалов в станкостроении.

Не случайно в промышленно развитых странах реализуются круп­ные национальные программы по проблеме применения перспек­тивных конструкционных материалов в станкостроении.

В частности, в 90­е годы в Германии реализована специальная нацио­нальная программа по применению перспективных конструкционных материалов в станкостроении, на финансирование которой было выде­лено 1,2 млрд. долларов.

Одним из таких материалов является минерал­полимерный компо­зит , который широко осваивается в станкостроении промышленно раз­витых стран.

Минерал­полимерный композит (МПК) или полимерный бетон прин­ципиально отличается от традиционного цементного бетона связующим материалом, а именно полимером вместо цемента. Фирменные названия МПК в станкостроении – гранитан, синтегран и другие.

В состав МПК в качестве наполнителя входит крошка твердокамен­ных пород (гранита или габродиабаза) нескольких фракций по зако­ну плотной упаковки и полимерное, в данном случае эпоксидное, свя­зующее холодного отверждения.

Полимерное связующее является многокомпонентной системой, со­держащей смоляную часть (смола, разбавитель, пластификатор и т.д.) и отверждающий агент. От качества и количества связующего в соста­ве МПК зависят ползучесть и склонность к короблению, определяю­щие размерную стабильность деталей в процессе эксплуатации станков, а также технологические свойства, в частности, жидкотекучесть смеси и возможность формования деталей.

Важнейшим эксплуатационным свойством МПК является также термоустойчивость эпоксидного связующего. В результате интенсивных работ последних лет удалось повысить предел текучести эпоксидного связующего в 1,5 раза, а термостойкость довести от 40 до 100°С.

Основные физико­механические свойства чугуна, МПК и гранита приведены в Таблице 1. Из приведенных данных следует, что МПК и гранит имеют свойст­ва одного порядка. Однако МПК значительно превосходит гранит по технологическим возможностям формообразования деталей.

Свойства МПК и чугуна различаются радикально. И оценивать их нужно, как любой конструкционный материал, применительно к конкретной области использования, в данном случае - к станкостроению. Прочностные свойства МПК на порядок хуже, чем чугуна. Одна­ко, как известно, базовые детали станков рассчитываются на жесткость, а не на прочность. Поэтому эксплуатационные нагрузки в них не пре­вышают 5–10% прочности чугуна. Зато демпфирующая способность МПК в 3 раза выше, чем чугуна. Модуль упругости и плотность МПК в 3 раза меньше, чем чугуна. В результате, при прочих равных усло­виях детали из МПК и чугуна могут иметь примерно одинаковую массу. Теплопроводность МПК на 1,5 порядка меньше, чем чугуна, что обеспечивает его высокую термостабильность в условиях кратковре­менных колебаний температуры. Преимуществом МПК является также высокая коррозионная стой­кость.

Применение МПК для базовых деталей станков обеспечивает суще­ственное повышение их технического уровня:

• повышение точности и чистоты обрабатываемых поверхностей;
• повышение стойкости режущего инструмента, особенно керамичес­кого;
• повышение производительности обработки.

Технология производства деталей из МПК относительно проста и включает следующие основные операции:

• подготовка щебня, его рассев по фракциям и подача в смеситель че­рез дозаторы;
• смешивание щебня с полимерным связующим;
• заливка смеси в форму, в которой закреплены металличес­кие заклад­ные элементы детали;
• виброуплотнение смеси в форме;
• выдержка в форме 10–15 часов и извлечение детали из формы.

Значительная экономическая эффективность произ­водства деталей из МПК по сравнению с чугунными отливками дости­гается за счет таких основных факторов, как снижение трудоемкости, экономия энергетических ресурсов, сокращение производственных пло­щадей, снижение загазованности и запыленности.

Однако есть и дополнительные затраты, связанные с изготовлением закладных металлических элементов, использованием более дорогих полимерных материалов и другими факторами.

В итоге общий баланс таков, что себестоимость деталей из МПК и чугунных отливок одного порядка. Поэтому главным преимуществом МПК по сравнению с чугуном безусловно является возможность по­вышения технического уровня станков.

Как отмечалось выше, применение нового конструкционного мате­риала, в данном случае МПК, для базовых деталей станков является весьма сложной технической и экономической задачей. Например, фирма Carl Zeiss (Германия) изготовила измерительную ма­шину, в которой станина и стойка представляет собой 5­тонный мо­ноблок из полимерного бетона. Чтобы эта машина стала технически совершенной, а ее производст­во экономически выгодным, фирме потребовалось порядка 10 лет упорного труда. Однако, в конечном итоге, станкостроительные фирмы, освоившие применение новых конструкционных материалов, получают значитель­ный технико­экономический эффект. Так, например, швейцарская фирма STUDER, первой освоившая производство станин шлифовальных станков из полимерного бетона, обеспечила высокую конкурентоспособность своих станков и кроме того получает значительную прибыль (порядка 30% всей прибыли фирмы) от производства деталей из полимербетона для сторонних за­казчиков.

Таким образом, на основе всего изложенного можно заключить, что МПК является весьма перспективным конструкционным материа­лом для станкостроительной отрасли.

Д.т.н. Шевчук С.А., д.э.н. Смайловская М.С.
ОАО«ЭНИМС», тел. (495) 955­5235, 952­3602, [email protected]