Расчет фундамента под балансировочный стенд

 

Балансировочный стенд должен устанавливаться на жесткое половое покрытие из бетона или сходных ему материалов. Находящиеся под станком пустоты могут быть причиной неточности в измерениях дисбаланса.

Для этого нужно рассчитать площадь и объем подошвы бетонного блока. Сам стенд будет крепится фундаментными болтами.

Фундаментные болты заливаются в фундаментах бетоном. Для более надежного крепления концы этих болтов отгибают в сторону или делают петлей, куда помещают стержень или раздваивают и т.п. Для закрепления на фундаменте машины относительно большой массы, а также при действии на фундаментные болты больших динамических нагрузок применяют анкерные фундаментные болты, которые устанавливают так, чтобы их можно было вынуть без разрушения фундамента.

Так как на болты будут действовать большие динамические нагрузки, то для крепления шиномонтажного стенда буде применять анкерные фундаментные болты

Допускаемое давление для бетона = 20 МПа.

для грунта = 0,4 МПа.

Площадь подошвы бетонного блока, который опирается на грунт:

                  (3.1) 

 

В статическом режиме при вращении колеса с валом весом 80 кг. Оборотов n=200 об/мин. Реальное присутствие сложных сопротивлений.

На бетонный блок действует внутреннее сжатие и динамическое сжатие сил вращения колеса.

 

                                     (3.2)

 

где  - деформация блока при сжатии абсолютная;  - высота фундамента;

N - продольная сила;

E - модуль Юнга;

F - площадь поперечного сечения.

Допустимая относительная деформация бетона при сжатии =0,05;

 

=

 

Энергия бетонного пола:

 

                               (3.4)

 

где - деформация блока при сжатии абсолютная;

Р - нагрузка внешняя;

Т - кинетическая энергия вращающего колеса.

Кинетическая энергия вращающего колеса:

 

;                                  (3.5)

 

Момент инерции колеса:

 

                            (3.6)

 

где m - максимальная масса колеса m=65 кг;

R - радиус колеса 410 мм.

5,46 кг.·м²;

 

                                    (3.7)

 

где скорость балансировки n=250 об/мин.

 

 рад./с.

 

 Дж

 

J_х=                                   (3.8)

 

где J_х - осевой момент инерции круга;

Д - диаметр колеса, мм.

 

 

Потенциальная энергия бетонного блока под действием собственного веса:

                                   (3.9)

 

где h - высота фундамента, м;

g - ускорение свободного падения;

- плотность бетона равна 2200 кг/м³;

 

                             (3.10)

 

Приравниваем:           

 

                             (3.11)

 

Из этого уравнения определим высоту бетонного блока, если 0,05 относительная деформация для бетона равна:

 

         

 

и тогда

 

 =

 

получим уравнение 85h+895,24=1078h²

Найдем корни уравнения:

h²-85h - 895,24=0

h= м.

Высота фундамента по предварительным расчетом равна 1,8 метра.

Такая толщина получит энергия вращения.

Подберем размеры поперечного сечения бетонного блока из условий давления его на грунт: =0,4 МПа.

Под действием собственного веса блок давит на грунт с силой:

Q = m · g                                        (3.13)        

                                   (3.14)        

 

где m-масса бетонного блока, кг; ρ - плотность бетонного блока 2200 кг/м³;

 

m=                                           (3.15)        

m=

 

Условия прочности:   

 

;                       (3.14)

;

;

F +21560=0,75·10⁶· F ²;

· F ²-3060 F -21560=0

F = м².

Объем: V= F · h = 0,17·1,8=0,306 м³

Далее подберем площадь фундамента под станок:

F = а·в =0,69·0,49=0,33 м²

 

где а - 0,67 м.; в - 0,49 м. Тогда F = 0,33 м².

Высота фундамента:

h = м.                              (3.15)

 

Расчет анкерных болтов

 

Анкерный болт нижним концом соединяется с опорной плитой, заливаемой в фундамент и называемой анкерной. Наиболее распространен анкерный болт с молотковой (прямоугольной) головкой. Этот болт опускается в фундамент сверху; после прохода головки через прямоугольное отверстие анкерной плиты он поворачивается вокруг своей оси на  и утопляется в гнезде плиты, предназначенном для головки болта.

Так как на болты будут действовать большие динамические нагрузки, то для крепления балансировочного стенда буде применять анкерные фундаментные болты.

Характеристика резьбы:

Резьба общего назначения, треугольная, однозаходная М14х2

ГОСТ 9150-59

шаг резьбы P = 2 мм

наружный диаметр резьбы болта d = 14 мм;

внутренний диаметр резьбы болта d1 = 11,84 мм;

средний диаметр резьбы болта и гайки d2 = 12,7 мм;

высота гайки Н = 11 мм;

высота резьбы h = 1,082 мм;

При ненагруженном стенде будем считать болты ненагруженными.