设备地脚的固定方式通常有地脚螺栓直接固定和可调垫铁固定2种方式,由于较多的机电设备需要在安装过程中调整各支撑点的高度,以使设备具有理想的空间姿态,所以仅选用地脚螺栓直接固定的方法目前已较少使用,多数设备采用地脚螺栓配合可调垫铁的组合方式或单独使用可调垫铁。
1.地脚螺栓的分类与安装
(1)地脚螺栓的分类
基础地脚螺栓分固定式和锚定式2种。固定式地脚螺栓的种类如图3-1所示,它在基础中的固定方式如图3-2所示。全部预埋法如图3-2(a)所示,优点是牢固性好,但需要准确的安装位置,而且校正困难。部分预埋法如图3-2(b)所示,在上部留出一定深度的校正孔,可在安装的同时校正,允许校正量为地脚螺栓公称直径的1~1.5倍,如图3-2(d)所示,校正后在孔内灌入混凝土固定。这种固定方式不如前一种牢固,对于螺栓直径较大或受冲击载荷作用的设备,都不宜使用,以防螺栓在弯折调整后产生内应力而影响其强度。施工配作法如图3-2(c)所示,是在基础施工时留出地脚螺栓孔,待设备在基础上找正后,再浇灌混凝土固定,这种方式施工简单,但不如其他方式牢固。
锚定式地脚螺栓分为“T”形头式和双头螺栓式2种,安装方式是螺栓穿过基础的预留孔后与锚板固定,分别如图3-3(a)、(b)所示。其锚板的联接形式分别如图3-3(c)、(d)所示。这种联接的优点是固定方法简单,安装时容易调整,地脚螺栓在损坏或断裂时便于更换。缺点是容易松动。
图3-1 固定式地脚螺栓的种类
图3-2 固定式地脚螺栓在基础中的固定方式
图3-3 锚定式地脚螺栓的固定方式
(a)“T”形头式(b)双头螺栓式 (c)“T”形头式锚板 (d)双头螺栓式锚板
(2)固定式地脚螺栓的安装要求
固定式地脚螺栓的安装如图3-4所示,其安装要求如下:
图3-4 垫铁与地脚螺栓的组合安装
a为地脚螺栓与孔壁距离;b为内模板与底座外缘距离;c为外模板与底座外缘距离1为基础;2为地坪麻面;3为设备底座底面;4为内模板:5为螺母;6为垫圈;7为灌浆层斜面;8为灌浆层;9为成对斜垫铁;10为外模板;11为平垫铁;12为地脚螺栓
①在安装预留孔的地脚螺栓前,应先将预留孔内的杂物清除,避免油污等杂质影响连接的强度和可靠性。
②地脚螺栓在预留孔中应保证垂直状态,以便保证螺母与设备底座的可靠接触和避免螺栓承受弯矩。
③地脚螺栓与孔壁的距离不得小于15mm,地脚底部不允许接触孔的底部。
⑤螺母、垫圈与设备底座间应接触充分,螺母旋紧后,螺栓宜露出2~3个螺距。
⑥在旋紧地脚螺栓前,预留孔中的混凝土应达到设计强度的75%以上,各螺栓的拧紧力要均匀。
(3)“T”形头地脚螺栓的安装要求
“T”形头地脚螺栓的安装如图3-5所示,其安装要求如下:
图3-5 安装“T”形头地脚螺栓
d为螺栓的公称直径;L1为螺栓露出部分长度;A为设备底座螺孔深度;护管高度;L为锚板厚度;1为锚板;2为护管;3为“T”形头地脚螺栓;4为设备底座;5为垫板;6为螺母
①“T”形头地脚螺栓应与配套锚板成对使用。
②埋设锚板应保证牢固和平正。安装前需加装临时盖板,防止油、水等杂物进入孔内。护管与锚板应进行密封焊接。
③地脚螺栓光杆部分和基础板应刷防锈漆。
④预留孔与护管内的填充物,应符合设计要求。
⑤“T”形头地脚螺栓相关尺寸,宜选用表3-2所列数值。
表3-2 T形头地脚螺栓的相关尺寸 单位:mm
(4)胀锚螺栓的安装要求
①胀锚螺栓的中心线至基础或构件边缘的距离应不小于胀锚螺栓公称直径的7倍;胀锚螺栓的底端至基础底面的距离应不小于胀锚螺栓公称直径的3倍,且不小于30mm;相邻两胀锚螺栓的中心距应不小于胀锚螺栓公称直径的10倍。
②胀锚螺栓不应采用预留孔。
③安装胀锚螺栓的基础混凝土抗压强度不得小于10MPa。
④胀锚螺栓不应使用在基础混凝土结构有裂缝的部位,或容易产生裂缝的部位。
(5)灌浇预埋螺栓的安装要求
①地脚螺栓的坐标及相互尺寸应符合地基图或施工图纸的要求,机电设备基础位置、尺寸的允许偏差应符合表3-1的规定。
②地脚螺栓露出部分应垂直,机电设备底座的安装孔与地脚螺栓间应留有调整余量,螺母与地脚螺栓旋合时不应有卡阻现象。
(6)环氧砂浆粘结地脚螺栓的安装要求
在采用全部预埋或部分预埋的地脚螺栓时,必须用金属架固定(不能回收),故要消耗大量的钢材,施工复杂,劳动量大,工期长,而且在浇灌过程中地脚螺栓还可能移位。近年来出现的用环氧砂浆粘结地脚螺栓的新工艺就避免了上述缺点。
环氧砂浆粘结地脚螺栓的操作方法如下:
①浇灌基础时不考虑地脚螺栓,只按图纸上的结构形式浇灌。
②当基础强度达到10MPa时,按基础图上地脚螺栓的位置,在基础上画线钻孔,孔要垂直。
钻孔孔径为:
D=d+△L
钻孔深度为:
L=10d
式中:D为钻孔孔径(单位:mm);
L为地脚螺栓的埋入深度(单位:mm);(www.xing528.com)
d为地脚螺栓直径(单位:mm);
③粘结面的处理。混凝土孔壁与地脚螺栓上若有油、水、灰、泥时,须用清水冲洗,干燥后再用丙酮擦洗干净。地脚螺栓若生锈,应在稀盐酸中浸泡除锈,再清洗干净。
④环氧砂浆调配。配比(质量比)见表3-3。
表3-3 环氧砂浆调配配比
环氧砂浆的调配方法是:将6101环氧树脂用砂浴法或水浴法加热到80℃,加入增塑剂苯甲酸二丁酯,均匀搅拌并冷却到30~35℃,将预热至30~35℃的砂(用作填料)加入乙二胺。搅拌时要朝一个方向,以免带入空气。将搅拌好的砂浆注入孔内,再将螺栓插入,要使螺栓垂直并位于孔的正中间,并设法将螺栓的位置固定,防止歪斜。
环氧砂浆的固化时间,夏季为5h,冬季为10h,固化以后就可进行安装操作。配制及浇灌环氧砂浆,应做好安全防护工作。经使用证明,上述配方有足够的粘结强度,完全可以满足一般设备的要求,推广使用将会使基础的设计和施工方法大为简化。
一般来说,地脚螺栓、螺母及垫圈应随设备配套供应,其规格尺寸在设备说明书上有明确的规定。地脚螺栓直径与设备底座上的螺栓孔直径关系如表3-4所列。
表3-4 螺栓与螺栓孔直径尺寸关系
地脚螺栓的长度在施工图上有规定,也可按下式确定:
式中:L为地脚螺栓的长度(单位:mm);
AL为取值范围为5~10(单位:mm);
S为垫板高度及设备机座厚度、螺母厚度再加上预留量(3~5个螺距);
Lm为地脚螺栓的埋入深度,一般取螺栓直径的15~20倍,但重要的设备可以加长,一般不超过1.5~2m,除轻型设备外,不短于0.4m。
Lm的最小埋入深度也可参考表3-5。
表3-5 在100号混凝土中地脚螺栓的最小埋入深度
2.调整垫铁的分类与安装
机床调整垫铁一般分为垫铁组和螺栓调整垫铁2种。其中垫铁组包括平垫铁、斜垫铁和开口垫铁等,如图3-6所示。螺栓调整垫铁分为可调垫铁和可调地脚2种,可调地脚的载重量相对较小,安装方法简单,应用较广;可调垫铁用于载重量较大的场合,顺时针旋转螺杆时,使可调垫铁上部的斜铁上升。由于可调垫铁采用2块斜块组合安装,所以在进行垫铁高度调整时,可始终保持其上安装表面的水平。
图3-6 垫铁组的垫铁类型
(a)平垫铁 (b)斜垫铁 (c)开口垫铁
垫铁组的斜垫铁可采用普通碳素钢,平垫铁可采用普通碳素钢或铸铁。斜垫铁的斜度宜为1/10~1/20,振动或精密设备可取至1/40。其工作表面,即上下表面的粗糙度值为12.5。斜铁成对使用时,2个斜垫铁应选用同一斜度。
(1)调整垫铁的安装要求
机电设备重量主要由垫铁承受时,应符合以下相关要求:
①每个地脚螺栓的附近应设有1个垫铁。
②垫铁应能放置稳定,并且不影响灌浆,尽量靠近地脚螺栓和底座承受力部位下方。
③相邻两垫铁间距离,宜为500~1000mm。
④设备接缝处的两侧,应各安装1组垫铁。
⑤垫铁伸入设备底座的长度应超过设备地脚螺栓的中心。
⑥每一垫铁的承力指标,应计算得出或查相关的手册和产品样本。
(2)垫铁组的安装要求
①应尽量成对使用斜垫铁,尤其承载较大时更应注意。
②承受重载荷或长期振动载荷时,宜采用平垫铁,尽量不用斜垫铁。
③每一垫铁组的垫铁数量应尽量少,最多不宜超过5块。
④放置平垫铁时,厚的宜放在下面,薄的放中间,垫铁厚度不宜小于2mm。
⑤除铸铁垫铁外,各垫铁相互间应焊牢。
⑥设备调平后,垫铁端面应超出设备底面的外缘,平垫铁露出10~30mm,斜垫铁露出10~50mm。
(3)可调地脚的安装要求
可调地脚的外形如图3-7所示,其安装要求如下:
图3-7 可调地脚
①螺纹部分应涂耐水性较好的润滑脂。
②精确调平时,应保证螺母始终处于松开状态,使用扳手顺时针旋转位于螺栓上部的方轴,使承重盘托起设备底座,向上升高设备,调整完成后应及时旋紧螺母防松。应注意:不同结构的可调地脚调整方法也不相同。
③由于可调地脚的种类不同,其底座的固定形式也不唯一,图示为不需进行固定安装的地脚,一般用于设备重量较大,或设备振动、少量移动不影响设备正常工作的场合。当使用需固定的地脚时,可通过地脚底盘上的地脚螺栓安装孔(图示无此孔)进行地脚螺栓的安装,从而固定地脚及设备的位置。应注意该安装孔应位于设备外侧,以便于安装和拆卸。
(4)可调垫铁的安装要求
可调垫铁的外形如图3-8所示,其安装要求如下:
①螺纹部分和相对滑动表面上应涂耐水性较好的润滑脂。
②精确调平时,应顺时针旋转调整螺钉,使调整楔块缓慢上升。如已调整过高,则需大量降低楔块高度,重新使调整楔块缓慢上升,完成高度调整。设备高度及水平调整完成后,应保证一定的再次可调的余量。
③垫铁底座的固定可采用地脚螺栓连接的方式,此垫铁底座上设有地脚螺栓安装孔。如垫铁为其他结构形式,也可采用混凝土固定方法,但应保证混凝土接触活动部位。
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