动力机器荷载–基础与地基共同作用的数值计算.doc

动力机器荷载、基础与地基共同作用的数值计算 唐泽华,王增涛,尹鲁生,张俊红 (济南济钢设计院，山东　济南　250101) 摘　要：以风机为例,对动力机器荷载、基础和地基共同作用的关键问题—控制荷载重心与基础底面形心的偏心值进行分析，并对机器基础最大振幅的求解与允许振幅的关系进行了论述，以便对动力机器基础的设计能从数值上加以控制。 关键词：动力机器；地基刚度；荷载；质量中心；转动惯量 中图分类号：TU470+.3　　 文献标识码：Ｂ　　 文章编号：1004-4620(2001)04-0055-03 Numerical Calculus on Affection of Power Machine Load, Base and Subgrade ? TANG Ze-Hua ,WANG Zeng-tao ,YIN Lu-sheng ,ZHANG Jun-hong (Jigang Design Institute of Jinan,Jinan 250101,China) Abstract：To control the base design of power machine using numeric,taking the blower as an example，the key problem affected by power machine load，base and subgrade-the off-center value between centroid of control load and poid of foundation subface was analyzed.The relationship of calculating maximum amplitude of machine foundation and permitting amplitude was discussed． Key words：power machine；subgrade rigidity；load; center of mass；rotary inertia 1 前言　　动力机器基础的设计是一项专门而又复杂的课题，它涉及土建和机械两个专业。由于计算太复杂，若缺乏精确的计算将使得设计的基础过于庞大。要合理地解决动力机器基础的设计问题，首先要了解机器传到基础上的动力作用特征,如表1所示,其扰力的变化规律见图１。　 ? 表1 动力机器分类 分类 机器类别 运动特点 代表性的机器名称 甲 周期性作用的机器 匀速旋转运动 电机,汽轮机 ,风机 乙 (有规律运动) 匀速旋转和往复匀速往复运动 曲柄连杆式机器颚式破碎机 丙 非周期性作用的机器 非匀速旋转或非匀速往复运动 轧钢 机组用的拖动电机遮断容量的发电机 丁 (运动规律非周期性) 冲击式运动 自由锤锻,模锤锻,碎铁 架装置 　　动力机器基础的结构类型可分为三种:(1)大块式;(2)构架式;(3)墙式。其中，大块式应用范围最广泛，适用于各种类型的机器。下面以风机为例，进行详细说明。　 ?图1 扰力变化规律 2　设计须知 2．1　设计资料　　设计动力机器基础时，应取得下列原始设计资料：(1)机器的型号、转速、规格及轮廓尺寸图等；(2)机器的重心位置及重量；(3)机器底座外轮廓图，辅助设备及管道位置和坑、沟、孔、洞的尺寸，灌浆层厚度，地脚螺栓，预埋件的位置等；(4)与机器连接的有关管道图；(5)建筑场地的地质勘察资料。　如通风机总重1010N，旋转部件重310N,转速960r/min,电动机总重1430N,转子重530N,转速960r/min。黄土状亚粘土容重γ0为1.65×104N/m3,地基容许承载力［R ］为1.2×105N/m2,地基抗压刚度系数CZ为2.32×107N/m3。2．2　地基土容许承载力的降低　　地基土在重复荷载作用下，土的抗剪强度会相应减小，并随振动加速度的增大而减小。根据设计经验，常采用降低地基容许承载力的方法来控制动沉降。即地基土的强度验算应满足下式要求：　　P ≤αR R???????????????????? (1)　　式中P——基础底面的静压力，包括基础自重、基础上的回填土重、机器自重和传至基础上的其他荷载；　　R——修正后地基土的容许承载力；　? αR——地基土承载力的动力折减系数，对汽轮机、电机和风机基础可取0.8〔１〕。 ?图2重心位置计算图 图3天然地基刚度 2.3　荷载重心与基础底面形心的偏心值　　在确定基础底部尺寸时应力求不发生偏心,即机器的扰力作用中心、机器和基础的质量中心和基础底面的几何形心位在同一条铅直线上,这对避免不均匀沉降和减少振动都是必要的。如偏心不可避免时，则偏心值和平行偏心方向基