[發明專利]一種重型機床-基礎-地基系統相互作用的實驗裝置

有效

• 申請號: 201310705328.9
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN103669430A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 蔡力鋼;田楊;劉志峰;張柯;寧越
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明是一種重型機床-基礎-地基系統相互作用的實驗裝置，屬于重型機床制造與地基基礎實驗領域。

背景技術

重型機床是衡量一個國家技術平和綜合國力的戰略物資，因其具有大自重、大載荷等特點，床身、立柱等大尺度構件的工作精度和壽命均直接受地基與土的影響。由于未考慮重型機床-基礎-地基相互之間的作用，工程實踐中經常出現受周邊環境振動引起的崩刀、地基沉降導致加工精度無法保證等現象，而且無論是對于靜力還是動力特性研究，考慮重型機床-基礎-地基相互之間的作用計算出的結果與假定地基為剛性所得到的結論差距較大，因此，需要將重型機床-復合地基-土整體考慮建立系統模型。

為了提高重型機床的加工精度，考慮外界環境因素（臨近機床、建筑施工、天吊等）對重型機床運動精度的影響，研究重型機床-基礎-地基系統的靜、動態特性，需要建立一種基于重型機床-基礎-地基系統的實驗裝置。

為了預測重型機床不均勻沉降對機床精度的影響規律，因重型機床載荷分布不均造成地基-基礎系統隨時間的不均勻沉降，工作臺在局部產生變形，從而引起靜壓導軌的變形，破壞靜壓導軌油膜形成條件，重型機床不能正常工作。

為了節約重型機床-基礎-地基系統實驗裝置因不通用而帶來的資源浪費，需要建立一種可實現不同重型機床、不同形式基礎、不同土層具有互換性的實驗裝置。

為了真實的反應重型數控機床與基礎之間栓接結合面、橫梁與立柱靜壓導軌結合面、基礎與地基結合面、人工邊界等結合部對機床精度的影響，需要構建一種考慮結合面特性的重型機床-基礎-地基系統實驗裝置。

因此，為了建立更加符合現實工況的分析實驗裝置，提高重型機床的加工精度，節約因地基不均勻沉降帶來的維修成本，需要將重型機床-基礎-地基整體考慮建立系統相互作用實驗裝置。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種重型機床-基礎-地基系統相互作用的實驗裝置，其通過實驗裝置研究基礎-地基系統對重型機床精度的影響，針對不同重型機床、不同形式基礎、不同土壤，可實現互換性的實驗裝置。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種重型機床-基礎-地基系統相互作用的實驗裝置，該實驗裝置包括調平底座、調平螺母、人工邊界模擬橡膠、填土腔、上端蓋開啟鉸鏈、激振口、基礎邊界模擬橡膠、重型機床立柱、重型機床橫梁、立柱栓接孔、混凝土基礎、上端蓋、上端蓋鎖緊螺母、地基支撐裝置、上端蓋鎖緊孔、上端蓋基礎孔、橫梁燕尾槽、位移傳感器、應變傳感器，位移傳感器包括位移傳感器a以及一組位移傳感器b。

重型機床橫梁通過橫梁燕尾槽與重型機床立柱連接，同時保證重型機床立柱與立柱栓接孔同心栓接；人工邊界模擬橡膠膠接在地基支撐裝置上，基礎邊界模擬橡膠膠接在混凝土基礎上，混凝土基礎與基礎邊界模擬橡膠固定于填土腔的填土中；在上端蓋兩側挖出激振口；位移傳感器a固定于重型機床橫梁幾何中心，用以實現重型機床刀尖點的動態特性檢測的目的，位移傳感器b為一組位移傳感器，用以實現混凝土基礎承載變形檢測的目的；應變傳感器同樣為一組應變傳感器，與位移傳感器b并列布置于混凝土基礎中，用以實現混凝土基礎靜態特性檢測的目的；為保證傳感器的準確測量，將上述傳感器布置于混凝土基礎中距離上表面為基礎高度的1/4處。

實驗裝置通過調平螺母帶動調平螺母完成裝置的調平，上端蓋與地基支撐裝置通過上端蓋開啟鉸鏈鉸接，拆下上端蓋鎖緊螺母實現上端蓋的開啟，混凝土基礎上表面與上端蓋的上端蓋基礎孔大小相同，人工邊界模擬橡膠用以模擬粘-彈性人工截取的邊界條件，相當于在人工邊界上同時設置阻尼器和彈簧；然后，將人工填土置于填土腔中并夯實，在填土腔中預埋傳感器，填土腔內的填土可根據不同地質條件進行更換以研究不同土壤系統的靜、動特性影響，基礎邊界模擬橡膠用以模擬基礎與土接觸面邊界條件，相當于在混凝土基礎與土層結合面上設置阻尼器和彈簧；然后填埋進夯實在填土腔中的土壤內，可根據不同基礎形式更換混凝土基礎，重型機床立柱通過上端蓋基礎孔與立柱栓接孔平行栓接在混凝土基礎上，來模擬栓接結合面特性。