МКЭ-оценка концепции сталебетонного наружного усиления колонн сверхтяжелых станков

Abstract

Предложена концепция наружного сталебетонного усиления (СБУ) колонн и стоек станков. Она заключается в вынесении оребрения колонн изнутри наружу и в заполнении получившихся кессонов бетоном или полимербетоном. Это технологично для стальных сварных корпусов. Концепция оценена виртуальными испытаниями с помощью МКЭ. Проведены статические, модальные и гармонические МКЭ-расчеты для многоцелевого станка типа «Travellingcolumn». Испытаны варианты с одинарной и двойной колоннами. Наружное оребрение и бетонирование (НОБ) увеличивает жесткость стальных и чугунных колонн в статике до 1,83 раза. В динамике опасен крутильный резонанс (32 – 56 Гц). НОБ моно-колонны ослабляет его только до 1,53 раза. Этого мало для стабильной обработки вблизи резонанса. Обсужден подход «допустимости всех резонансов» в рабочем диапазоне частот станка (от 0 до ~100 Гц). Для соответствия подходу сталебетонное наружное усиление надо производить на двойной колонне. Динамическая жесткость оказывается не ниже 28,5 Н/мкм даже на резонансах. Срыв в автоколебания и неустойчивость резания предупреждается. Концепция сталебетонного усиления рекомендуется как недорогой путь обеспечения точности станка. Заложенная внутри концепции СБУ техника НОБ пригодна для стального, и для чугунного исполнений колонн.