КОМБИНИРОВАННАЯ МЕТАЛЛОБЕТОННАЯ СТАНИНА МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕГО СТАНКА

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к конструкциям металлобетонных станин для станков, преимущественно, металлообрабатывающих, в частности, станков токарной группы, и предназначено для решения конструкторско-технологических задач при замене литых или сварных станин из чугуна и стали на бетонные станины.
Известно наиболее близкое техническое решение к заявленной полезной модели - железобетонная комбинированная станина металлообрабатывающего станка, содержащая нижнюю часть, жестко соединенную с местом установки и верхнюю часть, на которой установлены направляющие металлические планки исполнительных органов станка, закладные элементы с внутренними резьбовыми отверстиями, размещенные в нижней части станины, связующие арматурные стержни с резьбовыми частями, размещенные в верхней части станины с возможностью соединения с внутренними резьбовыми отверстиями закладных элементов, расположенных в нижней части станины, причем нижняя часть станины жестко соединена с верхней частью станины (см. патент РФ на полезную модель №62056, опубл. 27.03.2007, МПК B23Q 1/01).
Известные железобетонные конструкции, применяемые в строительстве и включающие в себя бетон, армированный металлическими или неметаллическими стержневыми элементами, при этом прочность бетонной конструкции повышают за счет того, что бетон, имеющий достаточно высокую прочность на сжатие и малую сопротивляемость растягивающим напряжениям, в комбинированной конструкции дополняется хорошо сопротивляющимися растяжению стержневыми арматурными элементами, что приводит к повышению прочностных характеристик конструкции в целом при сжатии, изгибе и растяжении.
Особенностью комбинированных конструкций для машиностроения и, в частности, для станкостроения является то, что основным требованием к ним является требование по ограничению деформаций при действии статических и динамических нагрузок и обеспечению стабильности этих деформаций на весь период эксплуатации конструкции. На этом основании при создании подобных конструкций для машиностроения, кроме стержневого армирования, весьма мало влияющего на повышение жесткостных характеристик конструкции, используются габаритные металлические закладные детали в виде плит, пластин и балок, а также сплошные объемные металлические обечайки, расположенные по контуру конструктивных элементов, которые, будучи надежно заанкеренными в бетонном сечении и работая под действием нагрузки совместно с бетоном, позволяют эффективно регулировать жесткостные параметры конструкции. Такие конструкций станин в станкостроении получили название металлобетонных (см., например, «Композитные металлобетонные базовые детали высокоточных токарных станков», проф. д.т.н. Браиловский М.И., Кириллов Ю.И., Ветров С.И., Галкин В.А., Головастов В.А., Итин A.M., M., 2006, Воентехиниздат, стр.13-19, стр.220, ISBN 5-7474-0313-3, или «Металлобетонные базовые конструкции металлорежущих станков», проф. д.т.н. Браиловский М.И., Воскобойник А.Г., Воскобойник А.А., Воентехиниздат, 2010, стр.9-18, стр.76, ISBN 978-5-7474-0355-0).
Недостаток известного технического решения заключается в сравнительно низкой изгибной жесткости станины, недостаточной защищенности конструкции от внешнего воздействия агрессивных сред и случайных силовых воздействий, а также в недостаточной надежности крепления верхней части станины к нижней части, поскольку сопрягаемые поверхности выполнены из бетона, что может вызвать сколы на сопрягаемых поверхностях.
Технический результат заключается в увеличении изгибной жесткости станины, повышении надежности крепления верхней и нижней частей станины и защищенности элементов конструкции от агрессивных сред и случайных силовых воздействий.
Указанный технический результат заключается в том, что комбинированная металлобетонная станина металлообрабатывающего станка, содержащая нижнюю часть, жестко соединенную с местом установки, и верхнюю часть, на которой установлены направляющие металлические планки исполнительных органов станка, закладные элементы с внутренними резьбовыми отверстиями, размещенные в нижней части станины, связующие арматурные стержни с резьбовыми частями, размещенные в верхней части станины с возможностью соединения с внутренними резьбовыми отверстиями закладных элементов, расположенных в нижней части станины, причем нижняя часть станины жестко соединена с верхней частью станины, согласно полезной модели станина снабжена, по меньшей мере, двумя парами металлических плит, прилегающих к друг другу, на одной из плит выполнен, по меньшей мере, один паз, а на другой по меньшей мере, один выступ, входящий в упомянутый паз, каждая из плит жестко связана с соответствующей ей нижней или верхней частями станины, причем в пазу и выступе плит выполнены отверстия для размещения в них арматурных стержней или закладных элементов, соединяющих верхнюю и нижнюю части станины.
По меньшей мере, две первые плиты с пазом могут быть жестко соединены с нижней частью станины, а, по меньшей мере, две вторые плиты с выступом могут быть жестко соединены с верхней частью станины, например, с помощью анкерных арматурных элементов.
По меньшей мере, две вторые плиты с выступом при помощи болтовых элементов и закладных деталей могут быть жестко соединены с нижней частью станины, а, по меньшей мере, две первые плиты с пазом могут быть жестко соединены с верхней частью станины, например с помощью болтовых соединений и закладных элементов.
Плиты могут быть расположены или горизонтально, или вертикально, или под некоторым заданным углом к горизонту, отличным от прямого угла.
Станина может быть снабжена объемной металлической обечайкой, охватывающей верхнюю и нижнюю части станины, противолежащие части которой, кроме анкерующих их в бетоне приспособлений, связаны между собой поперечными и продольными арматурными элементами из металлических или неметаллических арматурных стержней, расположенных в бетоне.
Нижняя часть станины выполнена в виде металлобетонной плиты, к которой в местах установки, по меньшей мере, двух контактирующих металлических плит, примыкают металлобетонные стойки, через которые нижняя часть станины соединена с верхней частью станины.
Полезная модель проиллюстрирована чертежами, на которых:
На фиг.1 показана станина в сборе (поперечный разрез);
На фиг.2 показана нижняя часть станины (поперечный разрез);
На фиг.3 показана верхняя часть станины (поперечный разрез);
На фиг.4 показаны первая плита с пазом, связанная с нижней частью станины, контактирующая с ней вторая плита с выступом, связанная с верхней частью станины, и соединяющий их болт;
На фиг.5 показана на фиг.5 - продольный разрез нижней части станины, состоящей из плиты и стоек.
Комбинированная металлобетонная станина металлообрабатывающего станка, выполненная согласно полезной модели, содержит нижнюю часть 1, жестко соединенную с местом установки станка и верхнюю часть 2, на которой установлены направляющие металлические планки 3 исполнительных органов станка (Фиг.1). Закладные элементы 4 с внутренними резьбовыми отверстиями размещены в нижней части станины 1. Связующие арматурные стержни 5 с резьбовыми частями размещены в верхней части 2 станины и соединены с внутренними резьбовыми отверстиями закладных элементов 4, расположенных в нижней части 1 станины, обеспечивая жесткое соединение нижней части 1 станины с верхней частью 2 станины. Станина снабжена, по меньшей мере, двумя парами металлических плит 6 и 7, прилегающих к друг другу и расположенных по нормали к продольной оси станины. На первых плитах 6 выполнен, по меньшей мере, один паз 8 (см. фиг.3). На вторых плитах 7 выполнен, по меньшей мере один выступ 9 (см. фиг.4), входящий в паз 8 первой плиты 7. Плиты 6 и 7 жестко связаны с нижней (Фиг.2) и верхней (Фиг.3) частями 1 и 2 станины. В пазах 8 и в выступах 9 выполнены отверстия 10 для размещения в них или арматурных стержней 5 или закладных элементов 4, соединяющих верхнюю и нижнюю части 1 и 2 станины.
По меньшей мере две первые плиты 6 с пазом 8, могут быть жестко соединены с нижней частью 1 станины анкерными элементами 12 (Фиг.2), а по меньшей мере две вторые плиты 7 с выступом 9, могут быть жестко соединены с верхней частью 2 станины (Фиг.3), например, с помощью анкерных арматурных элементов 12.
По меньшей мере две вторые плиты 7 с выступом 9, могут быть жестко соединены с нижней частью 1 станины, а по меньшей мере две первые плиты 6 с пазом 8, могут быть жестко соединены с верхней частью станины, например, с помощью болтовых соединений 5, устанавливаемых в сквозных отверстиях, образованных трубами 10 в верхней части станины 2 (Фиг.3) и закладных элементов 4 (Фиг.1 и Фиг.2).
Плиты 6 и 7 могут быть расположены горизонтально. В этом случае верхняя часть 2 станины располагается непосредственно над нижней частью 1 станины (на чертежах не показано).
Плиты 6 и 7 могут быть расположены вертикально. В этом случае верхняя часть 2 станины примыкает к нижней части 1 станины, образуя Г-образную конструкцию (на чертежах не показано).
Плиты 6 и 7 могут быть расположены под углом к горизонту, отличным от прямого угла, как показано на фиг.1.
Станина может быть снабжена объемной металлической обечайкой 11, охватывающей верхнюю и нижнюю части 1 и 2 станины (как показано на фиг.2 и фиг.3), противолежащие части которой, кроме анкерующих их в бетоне приспособлений 13 (как показано на фиг.2 и фиг.3), связаны продольными и поперечными арматурными элементами 14 из металлических или неметаллических арматурных стержней, расположенных в бетоне ортогонально.
Нижняя часть станины может быть выполнена в виде металлобетонной плиты 15, к которой в местах установки, по меньшей мере, двух контактирующих металлических плит 6 и 7, примыкают стойки 16, через которые нижняя часть 1 станины соединена с верхней частью 2 станины, как показано на фиг.1.
Монтаж станины осуществляют следующим образом.
Изготовляют металлическую объемную обечайку отдельно для нижней части 1 станины, в которую заблаговременно устанавливаются закладные элементы 4 с внутренними резьбовыми отверстиями, продольная и поперечная стержневая арматура - для обеспечения достаточной жесткости обечайки, а также элементы для присоединения нижней части станины к полу. На изготовленной таким образом обечайке устанавливают с необходимой выверкой их положения, по меньшей мере две пары плит 6 и 7, через отверстия 10 которых могут выходить связующие арматурные стержни 5. Плиты временно фиксируются между собой, после чего на них, как на опорах, монтируется и жестко соединяется металлическая обечайка верхней части 2, в которую заблаговременно устанавливаются трубы для связующих арматурных стержней 5 с резьбовыми частями и направляющие металлические планки 3, а сама обечайка также снабжается для обеспечения ее жесткости стержневой продольной и поперечной арматурой. Арматурные связующие стержни 5 устанавливаются в верхней части станины 2 с возможностью свободного возвратно-поступательного и вращательного перемещения, например, в трубах (на чертежах не показаны) и первоначально используются для временного соединения элементов верхней и нижней обечаек.
После изготовления обечайки для верхней и нижней частей станины используются как опалубочные формы для бетонирования металлобетонных изделий, для чего они разнимаются, выставляются каждая отдельно на точных плоскостях или монтажных плитах, и заполняются безусадочным высокопрочным бетоном, образуя после затвердевания последнего нижнюю часть станины 1 и верхнюю часть станины 2.
После затвердевания бетона нижняя часть 1 станины и верхняя часть станины 2 соединяются, при этом в пазы 8, по меньшей мере двух плит 6, заходят выступы 9, по меньшей мере двух плит 7. После введения выступов 9 в пазы 8 плит 6 и 7, арматурные связующие стержни 5 через трубы и отверстия 10 в выступах 9 и пазах 8 плит 7 и 6 вворачивают резьбовыми частями в резьбовые отверстия закладных элементов 4, обеспечивая надежное соединение нижней части 1 станины с верхней частью 2 станины. После этого начинается монтаж исполнительных органов станка на направляющих металлических планках 3.
Таким образом обеспечивается достижение заявленного технического результата - повышения надежности крепления верхней части станины к нижней части станины и защиты станины от влияния внешних агрессивных сред и случайных силовых воздействий.