Железобетон в машиностроении

Железобетон в машиностроении

ЦК КПСС в своем письме об экономном расходовании черных металлов в народном хозяйстве1 призывает работников машиностроения широко применять железобетон для тяжеловесных деталей — станин, рам, корпусов.

Применение железобетона для металлических конструкций тяжелого машиностроения, таких как станины, силовые рамы и другие элементы, может высвободить значительное количество металла, так как на эти элементы затрачивается до 70% металла от общего его расхода в машиностроении.

В настоящее время из железобетона, благодаря применению высоких марок бетона, эффективному армированию в виде предварительно напряженной арматуры или бетона в обойме, можно создать конструкции, обладающие большой прочностью, жесткостью и долговечностью и хорошо сопротивляющиеся повторным и ударным нагрузкам,

По данным, полученным в НИИЖБ, железобетонные цилиндрические образцы с наружной предварительно напряженной обоймой из высокопрочной проволоки выдерживали без признаков разрушения напряжение на сжатие около 4000 кг/см2. Благодаря напряженной обойме несущая способность бетона в таких образцах увеличивается до 10 раз.

В результате прочность железобетона может быть приближена к прочности металла.

Железобетон, как известно, формуется в холодном состоянии. Его усадочные деформации примерно в 50 раз меньше, чем у чугуна. Железобетонные элементы машин вследствие этого могут быть выполнены с большей точностью, чем металлические.

При замене литых чугунных станин железобетонными может быть резко сокращен полный цикл их изготовления и значительно снижена трудоемкость производства, что достигается за счет упразднения операций естественного старения металла (литые металлические станины в течение 5- 6 месяцев выдерживаются для устранения внутренних напряжений, вызывающих значительные деформации) и сокращения механической обработки после литья.

В закладных металлических частях железобетонных станин и силовых рам и других конструкциях величина припуска на последующую механическую обработку может быть в 3-5 раз меньше, чем в металлических. Известно, что в настоящее время на припуски в машиностроении расходуется до 40% металла, превращаемого в стружку. Для удаления припуска требуется большой парк дорогостоящего, уникального оборудования тяжелых строгальных, фрезерных и других станков, занимающих большие производственные площади и расходующих значительное количество электроэнергии.

Проведенные работы показали, что при замене металла железобетоном чистая экономия металла составляет 100%, так как расход металла на арматуру меньше отходов металла при литье. С учетом брака, получаемого при литье крупногабаритных деталей, экономия металла при замене его на железобетон достигает 120-130%- 1 м3 железобетона может вытеснить в производстве прессов и крупногабаритного нестандартного оборудования 1 -1,25 т стали, а в станкостроении до 2,5 т чугуна или стали.

Расчеты показывают, что к концу семилетки годовая экономия в результате применения железобетона в машиностроении может составить более 700 тыс. т металла.

Благодаря применению железобетона в металлоемких конструкциях машиностроения, можно получить не только большую экономию металла и значительно снизить стоимость конструкций, но и разгрузить заводы тяжелого машиностроения от изготовления тяжелых и крупногабаритных изделий, обработка и транспортирование которых в ряде случаев представляет большие трудности.

Одним из самых важных преимуществ применения железобетона является возможность создания более мощного и совершенного оборудования.

Железобетон целесообразно применять как в мощных рамах прессов, растяжных машин и т. п., в которых действуют усилия в десятки тысяч тонн, так и в слабо напряженных элементах, как, например, станинах металлообрабатывающих станков, сечения которых подбираются из условий жесткости. При этом прочность материала используется в незначительной степени. Обычно напряжения в чугунных станинах принимаются не выше 100 кг/см2. Очевидно, что столь небольшие напряжения могут быть легко восприняты железобетоном обычных марок. При этом следует иметь в виду, что объемный вес обычного железобетона в 3 раза меньше объемного веса металла, поэтому при таком же весе станин толщина стенок должна быть принята в 3 раза большей. В результате напряжения в станинах соответственно уменьшатся, а их жесткость должна резко возрасти.

Таким образом, благодаря указанным преимуществам из железобетона могут быть выполнены более жесткие, точные и долговечные конструкции станин и других элементов, чем из стали или чугуна.

Железобетон в станкостроении начали использовать давно.

В Советском Союзе вопрос о широком применении железобетона для изготовления станин был поднят в 1937 г., однако должного развития в то время этот вопрос не получил.

В 1941 г. на Коломенском заводе тяжелого станкостроения были изготовлены станки для протяжки глубоких отверстий с железобетонными станинами. Во время войны станки перевезли в Красноярск, где они эксплуатировались в непрерывной работе более 10 лет и показали высокие эксплуатационные качества. Около пяти лет тому назад на этом же заводе был изготовлен продольно-строгальный станок со станиной длиной 32 м., в котором все базовые детали (стол, стойки, станина, поперечины и портал) выполнены из железобетона — из тонколистовых сварных металлических коробок, заполненных бетоном. Однако такая конструкция обладает значительными недостатками; на изготовление коробок расходуется большое количество дефицитного тонкого листа; работы затрудняются необходимостью соединять сваркой множество мелких элементов, трудностью соблюдения точных размеров из-за коробления конструкции при сварке и неизбежным отставанием бетона от стальной оболочки вследствие его усадки.

Поэтому представляется целесообразным при строительстве станин отказаться от применения тонколистовой металлической облицовки.

Комментарии запрещены.