Фундаменты являются опорной частью оборудования и передают на грунт давление от его веса и сил, возникающих при работе. Кроме того, фундаменты придают оборудованию дополнительную жесткость и устойчивость.

Для нормальной работы оборудования фундамент должен обеспечивать:

• распределение на грунт сил от веса оборудования в соответствии с несущей способностью грунта;
• заданное при монтаже положение оборудования при всех грунтовых условиях;
• жесткость станины оборудования путем включения фундамента в общую систему;
• необходимую устойчивость оборудования за счет понижения центра тяжести всей установки;
• увеличение массы всего агрегата, а следовательно, уменьшение возможных амплитуд смещений при вибрациях и ударном действии сил;
• благоприятное влияние грунта как фактора демпфирования вибрации;
• защиту оборудования от внешних воздействий при работе окружающих машин и механизмов.

Неправильная конструкция фундамента может привести к возникновению вибраций, преждевременному износу оборудования, неточности работы, ухудшению качества обрабатываемых поверхностей, к смещению оборудования с установленного места, к износу станины и нарушению регулировок.

При устройстве фундаментов под оборудование необходимо стремиться к тому, чтобы общий центр тяжести фундамента и машины и центр тяжести подошвы фундамента находились на одной вертикали. Эксцентриситет для грунтов с расчетным нормативным давлением до 1,5 кгс/см2 — должен быть не более 3%, а для грунтов с нормативным давлением больше 1,5 кгс/см2 — не более 5% размера той стороны подошвы, в направлении которой происходит смещение центра тяжести.

Высота фундаментов и глубина их заложения зависит от особенностей грунта и определяется геологическими исследованиями.

Для обеспечения спокойной работы оборудования высоту фундамента нужно делать возможно меньшей, а его горизонтальные размеры большими, так как при этом уменьшается плечо действия горизонтальных сил и возрастает момент реактивного сопротивления грунта. Фундаменты под оборудование необходимо отделять от надземных и подземных соседних конструкций путем устройства зазора по всему периметру величиной не менее 0,5 м.

Форма и размеры фундамента в плане должны соответствовать форме поверхности оборудования, соприкасающегося с фундаментом, но в более упрощенном виде. Эта форма определяется главным образом схемой передачи нагрузок от станины на обрез фундамента.

При установке на фундаменты станков для точных работ, которые имеют значительные размеры и не обладают достаточной жесткостью станин, применяют регулируемые клинья или башмаки. При этом необходимо обеспечить удобную регулировку всех установочных клиньев для периодической выверки станка.

Высокоточные станки с жесткой станиной устанавливаются так, чтобы все деформации от действия внешних сил (неравномерность осадки фундамента и др.) не передавались от фундамента к станине и не нарушали точности станка. Такие станины устанавливаются на три опорные точки.

Верхняя часть фундамента таких станков должна выполняться по чертежам фундамента технических документов станка.

В зависимости от устанавливаемого оборудования фундаменты подразделяются на пять групп.

К первой группе относятся фундаменты общего назначения. Они используются для установки оборудования среднего веса и габаритов, работающих при умеренных режимах (транспортеры, конвейеры, насосы и т.п.). Конструкция таких фундаментов проста и обычно представляет собой бетонные или кирпичные блоки. Вторая группа фундаментов включает фундаменты для машин с кривошипно-шатунными механизмами (поршневые машины, лесопильные рамы и т.п.). К третьей группе относятся фундаменты для машин с ударными нагрузками (ковочные молоты, копры и т.д.); они имеют значительные размеры и вес, а также упругие элементы, смягчающие удар. Четвертая группа объединяет фундаменты под тяжелое оборудование (турбоагрегаты, прокатные станы и т.п.). Эти фундаменты имеют значительные размеры и вес. Пятая группа объединяет фундаменты под легкие, средние и тяжелые металлорежущие станки.

Металлорежущие станки легкого и среднего веса устанавливаются обычно на бетонную подушку или на специально подготовленную бетонную подкладку пола. Под шлифовальные, зубообрабатывающие и отделочные станки обычно изготовляют специальные фундаменты. Фундаменты под тяжелые станки, а также под уникальные станки проектируются индивидуально; они имеют сложную конфигурацию и большой вес.

Для изготовления бетонных фундаментов обычно применяют портландцемент марок от 200 до 600. Сроки схватывания этого цемента: начало — не менее чем через 45 мин, конец — не более чем через 12 ч.

Заполнители для бетонов и растворов различаются по следующим признакам:

1. по наибольшему размеру зерен (делятся на мелкие — пески с зернами до 5 мм и крупные — гравий, щебень — из кусков размерами 5-150 мм);
2. по происхождению: природные (природный песок, гравий) или полученные дроблением и рассевом горных пород (песок, щебень) и искусственные (шлак и металлургические, битый кирпич);
3. по объемному насыпному весу в сухом состоянии: тяжелые с объемным насыпным весом песка >1200 кгс/м3 и крупных заполнителей — >1000 кгс/м3 и пористые с объемным насыпным весом песка <1200 кгс/м3 и крупных заполнителей — <1000 кгс/м3;
4. по назначению: для бетонов (крупные заполнители — щебень и гравий, мелкие — песок) и для растворов (только мелкие заполнители — песок).

При изготовлении фундаментов необходимо выполнить следующие основные технические условия. Фундаменты должны изготовляться по чертежам, которые должны содержать данные о материале, расположении осей фундамента относительно осей здания или других машин и проектные высотные отметки. При изготовлении фундаментов больших объемов (более 150 м3) их оси должны отмечаться реперами, вынесенными за пределы здания (бетонные столбы размером 50х50 см, врытые в землю на глубину не менее 0,2 м ниже уровня промерзания грунта).

Материалом для фундаментов может быть бетон или железобетон. Перед укладкой бетона в котлован проверяется установка закладных частей и анкерных болтов, а опалубка очищается от грязи и мусора. Бетон для фундамента должен поступать с бетонного завода в готовом виде: укладка его должна производиться механизированным способом с применением вибраторов с высоты не более 2 м и не позднее, чем 1,5 ч после его приготовления.

Для изготовления фундаментов применяются следующие марки бетона:

• под металлорежущие и металлообрабатывающие станки, транспортеры и другие машины со спокойным и уравновешенным режимом работы — 75-90;
• под тяжелые машины и машины с неуравновешенным режимом работы (механизмы прокатных станов, кузнечно-прессовые машины, тяжелые металлорежущие станки, двигатели внутреннего сгорания и паровые машины, пути для передвижения крапов и т.п.) — 90-110;
• под тяжелые и ответственные машины, к работе которых предъявляются повышенные требования в отношении возникающих вибраций (агрегаты с турбинным приводом, мощные насосы, вентиляторы, точные металлорежущие станки и т.п.) — 110-140.

Оценить прочность бетона можно по звуку при ударе и по состоянию поверхности после удара. Так, бетон марки 110-140 издает при ударе его молотком звонкий звук, на поверхности от удара молотка почти не остается следов, а при легкой насечке острым зубилом остается слабый след; бетон марки 60-90 издает глухой звук, от удара молотком остаются вмятины, а при ударе острым зубилом насечки глубиной 1-1,5 мм; бетон марки 30-50 издает мягкий звук, при ударе молотком получаются вмятины с осыпающимися краями, а при ударе острым зубилом он режется и осыпается.

При изготовлении бетона водоцементное отношение (отношение веса воды к весу цемента) принимается 0,5-0,7 для придания бетонной смеси большей подвижности. С понижением температуры скорость твердения бетона понижается. В качестве добавок, повышающих стойкость бетона к водной среде, применяются трассы, пемзы, вулканические туфы, диатомиты, трепелы, опоки, кислые и основные гранулированные доменные шлаки, кислые золы. Если необходимо ускорить подготовку фундамента под монтаж, рекомендуется применять глиноземистый цемент (марки 400, 500 пли 600), прочность которого за сутки достигает 80% от проектной. Укладывать эту смесь необходимо при максимально допустимой температуре. Ускорить твердение бетона можно за счет температурной обработки (для получения 70% проектной прочности нужно дать 2000 град/ч при температуре 50-60 С).

Монтаж оборудования допускается при достижении прочности бетона не ниже 50% от проектной прочности на сжатие. К моменту пуска средне и тяжело нагруженных станков прочность бетона должна быть не менее 70% от проектной.