Станини енергетичних та інших машин і агрегатів призначені для забезпечення потрібних відносних положень і рухів приєднуваних до них складальних одиниць і деталей в умовах допустимих навантажень і зовнішнього середовища протягом заданого терміну експлуатації.

В описі службового призначення станин, основи чи рами повинні бути вказані такі параметри:

потрібне відносне положення приєднуваних до станини нерухомих складальних одиниць і деталей;

потрібні відносні рухи рухомих складальних одиниць і деталей, що встановлюються на станину;

допустимі статичні та динамічні робочі навантаження;

допустимі теплові дії;

допустимі зовнішні дії та параметри навколишнього середовища;

потрібний термін експлуатації до ремонту і загальний термін експлуатації;

регламент обслуговування станини;

інші характеристики: енергономічні, естетичні, економічні тощо, габарити, маса.

При описі службового призначення конкретної станини чи рами повинно бути визначено необхідний і достатній якісний склад параметрів за всіма переліченими групами. На кожен параметр повинна бути дана повна кількісна оцінка, яка б включала не тільки номінальне значення, але й допустимі відхилення, а в деяких випадках і імовірнісні характеристики розподілу. Обґрунтування і розрахунок кожного параметра службового призначення станини здійснюється виходячи зі службового призначення і вимог щодо точності машини в цілому.

Визначення потрібних номінальних значень параметрів відносного положення і руху приєднуваних до станини вузлів і деталей, як правило, не викликає труднощів. Складніше встановити допустимі відхилення цих параметрів від номінальних значень, виходячи, наприклад, із необхідної точності обробки заготовок, яка є одним із параметрів службового призначення верстата, наприклад, токарного, і визначає потрібну точність положення заднього центра і точність руху супорта відносно осі обертання шпинделя. В свою чергу, потрібна точність відносного положення осі обертання шпинделя і заднього центра і точність руху супорта відносно осі обертання визначають при вибраних методах досягнення точності допустимі відхилення відносного положення основних баз передньої та задньої бабок і супорта на станині, які входять в параметри службового призначення станини. Так простежується функціональний зв'язок параметрів службового призначення верстата і станини, яка показана на рис.1.

Точність руху характеризується:

1) точністю напрямку, положення та форми траєкторії, наприклад, прямолінійністю;

2) точністю параметрів руху: швидкості, прискорення тощо;

3) точністю позиціонування.

РОБОЧІ НАВАНТАЖЕННЯ на станину визначаються компонуванням верстата, масою встановлюваних на станину складальних одиниць і деталей, видом робочого процесу, режимами роботи. Робочі навантаження характеризуються силами і моментами сил, що викликають пружну деформацію станини і, як наслідок, зміну у відносних положеннях і рухах складальних одиниць, установлених на станину.

ТЕПЛОВА ДІЯ на станину при роботі верстата призводить до зміни відносних положень і точності рухів встановлених на станину складальних одиниць і деталей, що в результаті знижує точність деталей, що виготовляються на верстаті.

ДОПУСТИМІ ЗОВНІШНІ ДІЇ ТА ПАРАМЕТРИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА описуються фізико-хімічними властивостями середовища, у тому числі вологістю, запиленістю, наявністю хімічно активних елементів та їх концентрації, а також температурою навколишнього середовища та її коливанням, тиском, наявністю та характеристиками теплових, магнітних, електричних та інших полів, вібрацією.

ПОТРІБНИЙ ТЕРМІН ЕКСПЛУАТАЦІЇ станини до ремонту визначає необхідну зносостійкість напрямних станин при відомих робочих навантаженнях, зовнішніх діях та інтенсивності режиму роботи.

РЕГЛАМЕНТ ОБСЛУГОВУВАННЯ станини визначає потрібну регулярність очищення та змащування напрямних, перевірок точності, відсутності задирок, корозії та інших пошкоджень.

В результаті аналізу параметрів службового призначення станин можна зробити наступні основні висновки.

1. Всі параметри службового призначення станини витікають із службового призначення верстата і пов'язані з впливом їх на точність відносного положення і руху робочих органів верстата, що встановлюються на станину.

2. Потрібна точність положення і руху приєднуваних до станини складальних одиниць і деталей повинна забезпечуватись станиною із врахуванням допустимих дій при експлуатації протягом заданого періоду часу.

Потрібні параметри службового призначення станини забезпечуються сукупністю певних властивостей станини, до числа яких відносяться:

1) геометрична точність поверхонь основних і допоміжних баз і точність їх відносного положення;

2) статична і динамічна жорсткість станини;

3) зносостійкість напрямних;

4) теплова стабільність;

5) відсутність жолоблення;

6) малий і стабільний коефіцієнт тертя по напрямних.

Точність відносного положення комплектів допоміжних баз станини, що створюють, наприклад, координатні системи Х_В1Y_В1Z_В1 і Х_В2Y_В2Z_В2 (рис.1) безпосередньо визначає точність відносного положення складальних одиниць і деталей (у даному випадку передньої та задньої бабок з координатними системами Х₁Y₁Z₁ і Х₂Y₂Z₂ відповідно), що встановлюються на станину. Точність відносного положення баз кожного комплекту і точність базових поверхонь визначають точність встановлення приєднуваних до станини деталей і складальних одиниць, а також жорсткість нерухомого з'єднання. При рухомому з'єднанні точність базових поверхонь, тобто напрямних, визначає точність траєкторії переміщення з'єднаних з напрямними складальних одиниць, наприклад, прямолінійність руху супорта, а шорсткість поверхні визначає коефіцієнт тертя, інтенсивність зношування та строк служби при заданій точності обробки на верстаті.

Досягнута в процесі виготовлення станини вихідна геометрична точність зазнає змін в процесі експлуатації станини під дією зовнішніх сил і моментів, напружень в результаті пружних деформацій, старіння, теплових деформацій станини і зношування напрямних.

Для забезпечення високої зносостійкості чавунних напрямних за рекомендаціями ЭНИМС повинна бути забезпечена твердість поверхні не менше НВ 180…200, поле розсіювання твердості однієї напрямної - не більше НВ 20.

Теплова стабільність досягається в основному вибором термосиметричної конструкції, в якій при зміні температури не відбувається суттєвих змін, головним чином, у відносних поворотах координатних систем Х_В1Y_В1Z_В1 і Х_В2Y_В2Z_{В2 (}рис.1) допоміжних баз станини.

Рис.1. Зв'язок параметрів службового призначення (СП) і вимог точності (ВТ) до станини з параметрами службового призначення і вимогами точності до токарного верстата

Розглянуті найважливіші експлуатаційні властивості станини дозволяють зробити такі висновки:

1. Допустимі зміни показників експлуатаційних властивостей станини розраховують, виходячи із заданих параметрів службового призначення станини із врахуванням можливості та економічності їх досягнення.

2. Всі експлуатаційні властивості станини описують в кінцевому рахунку спроможність станини зберегти потрібну геометричну точність поверхонь основних і допоміжних баз станини, точність їх відносного положення, а також точність руху по напрямних протягом заданого періоду експлуатації в умовах допустимих дій, визначених службовим призначенням станини.

3. Забезпечення всіх потрібних експлуатаційних властивостей станини досягається в кінцевому результаті вибором матеріалів для виготовлення станини, що має відповідні властивості, і розрахунком відповідних розмірів конструкції станини.

2. Конструкції станин