[发明专利]一种监测重型机床地基基础变形的实验方法

摘要

一种监测重型机床地基基础变形的实验方法，重型机床地基基础实验技术领域，特别涉及一种重型机床地基基础变形监测实验方法。该方法包括选择实验设备的选择，传感器的选型，确定传感器布置方案，确定算法原理，数据采集与分析。通过启停实验，静载实验和工况载荷实验，根据实验数据用Matlab拟合出实验期间地基基础变形图。本发明合理高效，操作简洁，效率高，实验结果准确。

主权项

1.一种监测重型机床地基基础变形的实验方法，其特征在于：该方法包括选择实验设备，传感器的选型，确定传感器布置方案，确定算法原理，数据采集与分析；具体而言，各步骤实施过程如下；S1选择实验设备分布式光纤传感器线型应变温度测试系统采用扫描波长相干干涉技术，基于光纤的背向瑞利散射逆行温度和应变传感；ODiSi采用通信光纤作为传感器，能够监测任何位置的温度和应变信息，最小空间分辨率可达1mm，最大传感测试长度可达50mm；用户能够自由设置传感区间和精度，不仅能够将测量结果实时显示在电脑上，还能够寻出测量数据逆行分析研究；机架型光纤传感分析仪用于开关柜在线测温，电缆、油罐、公路隧道、工业建筑的感温火灾报警，也能够用于土木工程结构安全监测、特种设备在线监测以及光纤光栅传感器的信号解调和数据在线采集；S2传感器选型传感器的类型分为光纤高精度线型应变测试系统和光纤光栅点式监测系统；S3传感器布置方案传感器的布置原则为远离梁的中性面，采用沿整个部件等间距布置；S3.1横梁传感器布置X方向挠度分析：布置于横梁下表面，每一行布置十个应变传感器，在两端和中间位置布置温度传感器来实现热应变的补偿，共二十个应变传感器、六个温度传感器；Z方向挠度分析：布置于横梁后表面共三行，每一行布置十九个应变传感器，每层的两端和中间位置布置温度传感器来实现热应变的补偿，共五十七个应变传感器、九个温度传感器；S3.2立柱处传感器布置X方向挠度分析：布置于立柱外侧面，共三行，每一行布置九个应变传感器，在两端和中间布置温度传感器来实现热应变的补偿，共二十七个应变传感器、六个温度传感器，两个立柱共需要五十四个应变传感器、十二个温度传感器，光纤光栅直接粘贴在立柱表面，然后外层安装保护装置；Y方向挠度分析：布置于立柱后表面，每一行布置九个应变传感器，在两端和中间位置布置温度传感器来实现热应变的补偿，后立柱表面传感器应安装在外侧的筋上，需九个应变传感器、三个温度传感器，两根立柱共需十八个应变传感器、六个温度传感器；S3.3滑座处传感器布置滑座处布置单层，滑座长4200mm，布置五个应变传感器，三个温度传感器，双侧为十个应变传感器、六个温度传感器，外层安装保护装置；S3.4床身处传感器布置床身采用线型传感方式，长度为49米，单侧布置两层传感器，每根传感器长度为20m，需六根光纤传感器，双侧十二根；S3.5混凝土基础处传感器布置混凝土基础采用线型传感方式，长度为49320mm，单侧布置两层传感器，每根传感器长度为20m，将床身光纤传感器剩余部分补充到混凝土基础上，所以双侧共需十根光纤传感器；S3.6传感器走线将所有传感器的走线集中到立柱后方的台上，在台上安装一个立柜，用以保护所有传感器走线的线头，以方便测试取线；S4算法原理算法基本原理：当外界环境变化时，引起结构试件变形，从光栅中心波长变化可获取测点的应变值，最终获取被测点的曲率信息，采用最小二乘法拟合获取曲率曲线，通过对曲率曲线二次积分，推导出变形曲线的积分方程；S5数据采集及分析S5.1调整机床启动的加速度改变床身所受惯性力的大小，获得在冲击载荷作用下重型机床—基础系统的变形情况，通过对变形曲线的分析，揭示在冲击载荷作用下，因基础变形而导致的机床刀尖点处的位移变化规律；在固定的某位置沿x方向每1000mm停机一次，然后再启动，第一次以0.04m/s2第二次以0.04m/s2第三次0.04m/s2，第四次0.04m/s2连续启停五次，记录每次启停时各部件的应变变化情况；应用算法原理拟合出机床各部件的变形曲线，然后进行叠加，最终获取整个系统的变形；S5.2监测自身载荷作用下床身和基础的变形，对静梁龙门处下的床身和基础长时间静载监测，每15天记录一次应变值，连续监测一年，记录每次的应变值并转换为位移，最终获得在静载作用下，床身和基础随时间变化的变形量；S5.3改变机床加工过程中的切削速度、进给量、转数来改变切削力的大小，测量在工况载荷作用下，重型机床‑基础系统的变形情况，通过对变形曲线的分析，揭示在切削工况下，因基础变形而导致的机床刀尖点处的位移变化规律。