一、机器与设备的基础
机器与设备必须安装在牢固的基础上，若基础不牢固，则会影响机器与设备的运转，甚至影响到机器或设备的寿命。
对运动的机械（称之为机器）的基础要求更加严格。它不同于设备（一般泛指不运动的装备）的基础，除静负荷外还有动负荷。
动负荷是由于机器的转动部分及往复运动部分的平衡性较差，则动负荷愈大，对基础的影响也就愈大。平衡不好的机器，会很快地破坏基础（如球磨机就是平衡不好的机器）。
由于基础遭受动负荷作用，会产生振动。振动除对本机器有破坏作用外，往往通过基础传给相邻的设备、机器或房屋，并且使它们发生裂缝和过早的损坏。此外，由于振动而产生的噪声公害，也会由不良的基础传递出来。
因此，基础除了在结构上满足工艺要求外，还应能将机器及设备的负荷均匀传递给土壤，以便能吸收机器的振动和隔绝噪声。此外，基础在建成后，特别是在机器及设备运转过程中，应不发生下沉、偏斜、倾覆等现象。
基础是建造在土壤上的，因此，在建造大型基础前，必须进行地基土壤的钻探试验，以确定土壤的物理性质及耐压力。
在设计基础时，必须使土壤所承受的压力不超过土壤允许的耐压力。
各种土壤层的耐压力可参看表10-1。
基础决不可建筑在淤积的土壤上，如果受到某些条件的限制，则只能用人工砂基或桩基加固。砂基就是将基础建筑在人工夯实的砂垫层上。砂垫层的厚度及大小尺寸，必须通过计算确定。桩基就是用打桩来加固基础的方法。
桩有木桩、钢筋混凝土桩、钢桩和沙桩之分，其应用范围视基础与土壤性质而定。
表10-1 各种土壤地层的荷重能力
（一）基础的结构类型
根据机器与设备对其基础要求不一，其结构类型也就不同，它可分为设备的基础和机器的基础两大类。
1.设备基础的结构类型
按照结构类型的不同，设备的基础可分为单块式与大块式两种。
（1）单块式的基础
这种基础是建成单体的而不与其它基础或厂房基础相连，一般结构有实体的（图10-1（a）、地下室式的（图10-1（b））、墙式的（图10-1（c））与构架式的（图10-1（d））。
图10-1 基础的结构类型
（a）实体的；（b）地下室的；（c）墙式的；（d）构架式的
实体式的基础按照设备底座的形状又可分为方形的、长方形的与圆形的。它们还有一节的、多节的与阶梯式的多种。
（2）大块式（板式）的基础
这种基础建成连续的大块形或板形，以供邻近多台设备及辅助设备和管道安装时使用。在基础内还设有供管理用的坑沟或孔等。也可以借助厂房的混凝土楼板、横梁或屋顶作为大块式基础。
2.机器基础的结构类型
动力机器基础的结构类型也可分为单块式和大块式，而主要是大块式，尤其是实体大块式的基础应用最广。这种基础的最大优点是刚性大，没有扩展的地上部分。大块式基础是建成连续的大块形，可以根据机器的主体及辅助设备的工作要求建筑成合适的形状。
除了大块式基础以外，还有主要用于安装回转机器的墙式基础。如图10-2所示为电动机和透平鼓风机的墙式基础。其主要负重构件是支承柱下部板上的纵墙。
（二）基础尺寸的计算
确定基础的尺寸时，必须根据机器、设备的种类及受力情况来考虑，大致可分为静力负荷基础及动力负荷基础两类。
1.静力负荷基础的计算
非金属矿产加工生产中，有些设备非常笨重，因而对这些设备的基础，必须加以计算。
一般静止设备的基础，均系受中心负荷，而且其结构大都做成阶梯式的桩基，以便能节省材料，如图10-3所示。计算这类基础按下述步骤进行。
图10-2 电动机与透平鼓风机的墙式基础
图10-3 阶梯式基础
（1）桩的尺寸由下式确定
非金属矿产加工机械设备
式中 N——设备及柱本身的重量（kg）；
F1——柱的截面积（cm2）；
F2——柱内钢筋总截面积（cm2）；
δ1——混凝土的极限强度（kgf/cm2）。
由表10-2查出
δ2——钢筋的屈服限度；
通用2500kgf/cm2
K——安全系数K＝2.2；
F2/F1——一般在0.5～1%之间。
表10-2
（2）桩下的基础尺寸的确定可按下式：
非金属矿产加工机械设备
式中 A——基础的底面积（cm2）；
N——设备及柱的重量（kg）；
G——基础本身重（kg）；
δ——土壤容许耐压力（kgf/cm2）。
基础高度H的计算：对于方形柱为：
非金属矿产加工机械设备
式中 H——基础的最小高度（cm）；
K1——受剪切时的安全系数，K1＝2.4；
a——方柱的边长（cm）；
δ3——混凝土的剪切极限强度，一般为22kgf/cm2。
对于长方形柱，则：
非金属矿产加工机械设备
（3）基础内钢筋数目的决定
钢筋的数目可由弯矩的计算求得。由于土壤的支持压力，使基础内发生弯曲力矩（基础如同悬臂梁作用），此弯曲力矩在桩边达到最大值。因混凝土是脆性物质，故反弯矩可看成全部由钢筋承受。按照这种最大弯曲力矩对钢筋进行弯曲应力计算，即可求得所需要的钢筋数目。
如图10-4所示，在断面I-I及I′-I′之弯矩，是由于土壤有一反作用力作用于基础ABFE及BFGH面积上而引起的。AB边上弯矩的力Q1，等于ABEF梯形面积乘以土壤的允许耐压力。而BH边上弯矩的力Q2，等于梯形面积BFGH乘以土壤的允许耐压力。亦即：
非金属矿产加工机械设备
若为方形基础或方形柱，则：
非金属矿产加工机械设备
在I-I断面处的弯矩：
M1＝Q1L1
图10-4 基础钢筋计算
式中 L1——梯形ABEF的重心至断面I-I处的距离
非金属矿产加工机械设备
在I′-I′断面处的弯矩
M2＝Q2L2
式中
若为方形基础及方形柱，则
M1＝M2
所以两个方向的钢筋数目亦同样相等。土壤压力对断面I-I及I′-I′处产生弯矩。为了不致使基础受弯曲而破坏，必须产生一内弯矩来抵抗此弯矩的产生，因而得到下面弯矩的平衡式：
非金属矿产加工机械设备
式中 M——弯矩（kgf·cm）；
F2——柱内钢筋总截面积（cm2）；
K——安全系数；
L——弯矩的臂（基础的有效高度），可取0.875H（cm）。
钢筋的总面积求出后，选定一种适合的钢筋直径，它的数目便可以决定了。
2.动力负荷基础的计算
计算动力机器的基础是一项较复杂的工作，因为要考虑到扰力振动的问题，所以不打算从理论上叙述。下面介绍一种动力负荷基础的简易确定法。
基础的长宽二个尺寸，可由机器底座的长宽再加上150～250mm，而基础的高度则可根据以下方法进行计算：
（1）基础重量的确定
G＝a·Q
式中 a——基础的负荷系数，其值决定于机器的型式；
Q——机器的重量（kg）；
G——基础的重量（kg）。
①对于卧式活塞式机器可取：
活塞速度（m/s） v＝1,2,3,4
负荷系数 a＝2,2.5,3.5,4.5；
②对于立式活塞式机器，系数约相应减少35%；
③对于没有制动和运转的电机，取系数a＝10；
对于有制动且常常反转，而且负荷不稳定的电机，取系数a＝20；
④对于其它旋转式的机器（水泵和通风机），在确定基础的深度时，可以取系数a＝10。
（2）基础体积的确定
已知基础的重量，按下式求其体积：
V＝G/q（m3）
式中q——基础一立方米的重量，对于砖砌的基础，取q＝1800kg/m3；对于混凝土基础，取q＝2000kg/m3。
（3）基础尺寸的确定
首先根据机器机架尺寸确定基础的长与宽，然后再求基础的高度：
非金属矿产加工机械设备
式中A和B——基础的长与宽，它取决于机架的长与宽。
计算出的基础高度，应大于当时冻结层深度。基础应高出地板150～300mm，以免当清洗地板时有水溅到机器上。
（三）基础的施工
基础的施工包括挖土方、打地基底层、钉横板、下钢筋、安设地脚螺栓、浇注混凝土及养护等工序。
挖土方是在基础施工的地面上，按基础形状挖出相应大小及深度的地坑。
打基础底层是根据地基土壤的性质，在基础与土壤之间，进行砌筑地基的底层。如果地基是建造在能承受负荷大的土壤上，如大块硬岩、碎石或砂岩的土质上，则建筑基础的地基只须铲平即可。如果是软土，则必须做一层混凝土的基础底层，其厚度为300～7500mm。若不建人工的硬质基础底层，则松质土会放出或吸收水分，便基础收缩或膨胀，使基础产生裂缝引起整个结构物损坏而发生事故。
若土壤非常松软，则必须打桩加固。桩的直径、长度及桩与桩之间的距离，根据土质和负荷大小来确定。
底层打好后，在基础的四周钉制模板。模板要钉得结实，以免混凝土水泥水化反应时发生变形。
浇注混凝土是基础施工的重要工序。混凝土的配比，须严格根据设计的规定。
不同标号的混凝土使用情况见表10-3。
表10-3 各种基础工程所用的混凝土标号
混凝土基础内，若预先留出地脚螺栓孔，在浇注前应先在预留孔位置上安置好经过刨光的方木桩，方木桩的尺寸及长度应按地脚螺栓的尺寸决定。为了使木桩在混凝土凝固后可以轻易取出，将木桩制成有斜度的形状，并且在木桩上缠上毡子或毡纸。最好在基础完全凝固前，将木桩轻轻摇摆几次，以免混凝土与木桩牢固粘合，便于以后容易取出。
（四）地脚螺栓
所有的机器和设备，都是由地脚螺栓联接在基础上。地脚螺栓有下列几种形状，如图10-5所示。地脚螺栓的直径在24mm以下的，其下端弯成如图10-5中（a）、（b）、（d）三种形状；直径在25～50mm范围内地脚螺栓可采取如图10-5中（c）、（e）、（f）等形状；直径在50mm以上的地脚螺栓则采用（g）、（h）、（i）等形状。
浇注基础时，如果将地脚螺栓浇死在基础内，通常有两种方法：一种是在浇灌基础时，在基础上留出地脚螺栓孔，在安上机器后再穿上螺栓，而后用水泥浆液把地脚螺栓浇死；一种是在浇灌基础前，把地脚螺栓的位置用固定架固定好，浇灌基础时，一次就把地脚螺栓浇灌在混凝土内。前者叫二次浇灌法，后者叫一次浇灌法。一次浇灌法可以减少钉模板工程，增加地脚螺栓的稳定性与坚固性，从而提高地脚螺栓的抗震性能。因此，一次浇灌法是一种先进的方法。
图10-5 地脚螺栓的形状
一般机器设备如泵、通风机等，若采用一次浇灌法，用固定架固定好地脚螺栓后，在浇灌混凝土以前，要对地脚螺栓的中心线、垂直度及标高进行严格的检查。其允许中心线偏差限制在±4～5mm，标高偏差限制在±10mm，垂直度偏差不得超过1%的斜度。
（五）地脚螺栓的偏差处理
在浇灌基础时，应非常重视地脚螺栓的位置、标高及浇注的质量是否符合技术规范。如果由于设计的变更或螺栓的位置发生不容许的偏差，就会影响到安装，必须设法处理。下面介绍地脚螺栓中心线及标高偏差和活拔处理方法。
1.中心线偏差的处理
需处理的螺栓四周用钢凿凿去螺栓周围的混凝土，保持为（8～15）d，用乙炔火焰加热螺栓，至樱红色（850℃左右），注意温度不能过高，以免引起金属组织改变而降低螺栓强度，加热后的螺栓用千斤顶或大锤校正之，并在弯曲处焊上钢板，防止以后拉直，如图10-6所示。
图10-6 中心线的偏差处理
2.标高的偏差处理
螺栓过高可割去过长部分，并重新加工出螺纹。螺栓过低，一般处理方法是用乙炔焰将螺栓烤红拉长。拉长后在直径缩小部分的两旁焊接钢筋或用大小适宜的钢管进行焊接（如图10-7（a）（b）所示）。如果低得太多，烤红拉长无济于事，可在不合格螺栓的上端重新焊上一段同规格的螺栓（如图10-7（c）所示），在焊接处必须再焊有加强筋。
3.螺栓活拔的处理
有时用力过猛，可能将地脚螺栓从基础中拔松，补救的办法可将螺栓腰部的基础凿去一部分，并在螺栓上焊上两条交叉的钢筋（如图10-8所示），然后补灌混凝土，则可将活动了的螺栓固牢。关于处理方法可按实际情况处理。
图10-7 标高偏差处理
图10-8 螺栓活拔的处理
（六）对于机器和设备用基础的技术要求
当机器与设备的基础图纸缺乏时，我们可参照上述程序组织施工。倘若一些机器或设备附有基础图纸，则应按图纸施工。基础是固定设备用的，在设备安装前，根据基础图纸及安装施工图对照设备底座地脚螺栓孔位置，检查尺寸及质量。具体技术要求如下：
（1）基础中心位置尺寸，应符合施工图设计尺寸，其误差不应超过士20mm。
（2）基础的平面轮廓尺寸，应大于设备底座轮廓尺寸，一般要求大于底座轮廓尺寸100mm以上。
（3）基础重心与设备重心要在同一垂直面上，误差不超过10～15mm，以免发生倾斜下沉。
（4）基础达到养护期后，不得有疏松、裂缝、蜂窝、麻面及露筋现象。用小锤敲击检查时，响声应坚实，不应有损坏剥落。
（5）基础预留地脚螺栓孔，其孔内模板要清理干净，孔内不得有杂物（木块、砖头、破布等）。
（6）一次浇灌固定在基础内的地脚螺栓，中心位置偏差不要超过±2～3mm。
（7）预留地脚螺栓孔的中心偏差不超过10mm，孔的垂直度每米不超过士10～15mm。
（8）设备安装前必须待基础强度达到75%以上，方可进行设备就位。
二、机器和设备的安装
上述准备工作已经做好，设备到达现场之后，安装工作便可进行。
设备安装应按先主机后辅机、先大面后小面、先长线后短线的顺序进行。安装的第一步工作是机器设备的吊装，吊装前应仔细检查起重装置和设备的捆绑情况，检查完全合格后方可进行起吊。起吊工作应在统一指挥下进行。当设备吊到基础上面稍高于地脚螺栓的位置时，即可进行设备的就位工作。设备的就位就是使设备底座上的地脚螺栓孔对准基础上的地脚螺栓或预留孔，将设备放在基础表面的垫板上。设备就位后，在起重装置未拆除前，应进行安装的第二步工作——设备的校正。校正工作包括找正和找平两项。找正是保证设备的中心线的水平位置和标高符合设计要求。求平是为了达到对设备的水平度、平行度和互相垂直度的要求，使设备在安装后能正常地工作。设备安装的校正工作，必须按照施工图纸、设备说明书和技术操作规程的规定进行，安装后如有偏差，这种偏差不得超过规定的允许范围，否则安装便认为不合格。设备校正后，就可进行二次灌浆。灌浆前，预留的地脚螺栓孔要清扫干净，基础表面要洗刷。待二次灌浆的水泥砂浆凝结硬化后，在拧紧地脚螺栓的同时，再作一次校正检查。
试运转（试车）是安装工程中的最后阶段。经试运转后，机械设备就可按照设计要求正式投入生产。在试运转中，由于机械设备在设计安装、装配和调整上的一切缺陷大都会表现出来，发生的问题往往是复杂而多方面的，因此，在试运转前，不仅要对机械设备作详细的检查，合理的配备技工，而且有关的专业人员都要到场，还要有一个对该种设备性能熟悉的工作人员作试运转的指挥。各种机械设备试运转的要求各不相同，一般说来，其基本要求如下：
1.在试运转中了解机器的性能及其机构的好坏，并证实安装质量是否达到规定的要求，使机械设备能顺利地投入生产。
2.操作人员应通过试运转熟悉机器的性能，使之在生产中能掌握正确的操作方法。
3.通过试运转及时发现机器的缺陷，以便在投产前及早修理和调整。
经过试运转认为合格后，安装部门就可正式移交给生产部门投入使用。