低應(yīng)力裝配實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、低應(yīng)力裝配實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)對(duì)象1三、測(cè)點(diǎn)布置2四、初始裝配應(yīng)力狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)工況設(shè)置3五、測(cè)試并分析各測(cè)點(diǎn)的初始裝配應(yīng)力狀態(tài)的特點(diǎn)4六、各類初始裝配應(yīng)力特性和不同運(yùn)動(dòng)工況下的應(yīng)變特性6七、工作臺(tái)的振動(dòng)分析22八、實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析及思考26一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)測(cè)試分析滑塊-工作臺(tái)在不同初始裝配應(yīng)力時(shí)各種運(yùn)動(dòng)工況下的應(yīng)力特性變化情況和振動(dòng)特性，研究初始裝配應(yīng)力狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)工況對(duì)應(yīng)力特性和工作臺(tái)振動(dòng)特性的影響規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)對(duì)象實(shí)驗(yàn)使用的機(jī)床為工研精機(jī)生產(chǎn)的1000/630V數(shù)控銑床，其工作臺(tái)X方向的最大行程為1.2m，最大的空載運(yùn)行速度為30m/min，最大負(fù)載為1T。應(yīng)變測(cè)試對(duì)象為其工作臺(tái)-滑座的

2、螺栓連接結(jié)合部，機(jī)床使用的直線導(dǎo)軌型號(hào)為HIMIN-RG55，為一款滾珠型直線導(dǎo)軌，單根導(dǎo)軌上布置3個(gè)滑座與工作臺(tái)用螺栓連接，使用螺栓型號(hào)為M12全螺紋螺栓。圖1為測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)圖，圖2為導(dǎo)軌滑塊圖，圖3為導(dǎo)軌上3個(gè)滑座的布置位置圖。下文中為表述方便，將三個(gè)滑座從左到右以此編號(hào)為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)滑座。1號(hào)滑座2號(hào)滑座3號(hào)滑座 圖1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng) 圖2 導(dǎo)軌-滑座圖3 滑座編號(hào)三、測(cè)點(diǎn)布置1、測(cè)點(diǎn)位置選擇為了分析工作臺(tái)-滑座之間螺栓連接的初始裝配應(yīng)力狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)工況對(duì)其應(yīng)力特性的影響規(guī)律，實(shí)驗(yàn)選取了兩類位置作為應(yīng)力測(cè)試的測(cè)點(diǎn)。（1）工作臺(tái)-滑塊結(jié)合部工作臺(tái)-滑塊結(jié)合部的應(yīng)力特性能直接反應(yīng)初始裝配應(yīng)力特性，為

3、了使測(cè)點(diǎn)的測(cè)試值盡量大，應(yīng)變片的布置盡量靠近工作臺(tái)和滑座的結(jié)合面，離結(jié)合面的距離為3mm，且測(cè)點(diǎn)位于螺栓的中心線上，。在實(shí)際測(cè)試時(shí)，使用了不同的應(yīng)變片（三向應(yīng)變片和單向應(yīng)變片）。其中，三向應(yīng)變片用于初始裝配應(yīng)力的測(cè)試，采用頻率低，是靜態(tài)應(yīng)變的測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果能全面反應(yīng)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)（應(yīng)變大小和主應(yīng)變的方向）；單向應(yīng)變片只能測(cè)試某一個(gè)方向的應(yīng)變，可用于靜態(tài)的裝配應(yīng)變的測(cè)試和不同運(yùn)動(dòng)工況下的動(dòng)態(tài)應(yīng)變的測(cè)試。然而不論使用哪種型號(hào)的應(yīng)變片，其測(cè)點(diǎn)位置均不變。如圖4所示為測(cè)點(diǎn)的選擇位置。應(yīng)變片粘貼過(guò)程包括：表面處理-貼片-接線端子粘貼-導(dǎo)線焊接。工作臺(tái)導(dǎo)軌滑塊測(cè)點(diǎn)坦克鏈圖4 測(cè)點(diǎn)位置圖（2）導(dǎo)軌表面在導(dǎo)

4、軌表面布置測(cè)點(diǎn)，測(cè)試在運(yùn)動(dòng)中導(dǎo)軌上測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變變化，分析不同的初始裝配應(yīng)力特性和運(yùn)動(dòng)速度對(duì)導(dǎo)軌受力的影響。測(cè)點(diǎn)位置如下圖5所示，使用的應(yīng)變片為單向應(yīng)變片。圖5 導(dǎo)軌表面測(cè)點(diǎn)位置四、初始裝配應(yīng)力狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)工況設(shè)置1、初始裝配應(yīng)力設(shè)置實(shí)驗(yàn)設(shè)置了多組不同的初始裝配應(yīng)力狀態(tài)，并通過(guò)調(diào)節(jié)各螺栓連接的力矩予以實(shí)現(xiàn)。這里簡(jiǎn)述為三大類：（1）各滑座上每一個(gè)個(gè)測(cè)點(diǎn)的初始應(yīng)力狀態(tài)均不同（2）滑座與滑座之間初始應(yīng)力狀態(tài)不同，但單個(gè)滑座上的兩個(gè)螺栓處有相同的初始應(yīng)力（3）各滑座上每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的初始應(yīng)力狀態(tài)均相同在后續(xù)的數(shù)據(jù)分析中，會(huì)詳細(xì)對(duì)不同的初始應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行描述。2、運(yùn)動(dòng)工況設(shè)置實(shí)驗(yàn)設(shè)置了多組不同的運(yùn)動(dòng)工況，該機(jī)床工作

5、臺(tái)的極限最高運(yùn)動(dòng)速度為30m/min（實(shí)際加工中的工作臺(tái)速度一般只能達(dá)到20m/min）。在測(cè)試中，設(shè)置了30m/min，15m/min，7.5m/min，0.5m/min的運(yùn)動(dòng)速度，將這些速度進(jìn)行實(shí)時(shí)快速切換以得到不同的工作臺(tái)進(jìn)給工況，還進(jìn)行了工作臺(tái)配重，實(shí)現(xiàn)負(fù)載下的高速運(yùn)動(dòng)。在后續(xù)的數(shù)據(jù)分析中會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)工況進(jìn)行詳細(xì)的描述。五、測(cè)試并分析各測(cè)點(diǎn)的初始裝配應(yīng)力狀態(tài)的特點(diǎn)為了分析測(cè)點(diǎn)的初始裝配應(yīng)力狀態(tài)（包括最大主應(yīng)變值、最小主應(yīng)變值、最大主應(yīng)變方向），實(shí)驗(yàn)首先使用三向應(yīng)變片測(cè)試了測(cè)點(diǎn)在螺栓預(yù)緊力為40NM時(shí)的初始裝配應(yīng)變，分析了測(cè)點(diǎn)處的各個(gè)方向的應(yīng)變之間的關(guān)系，分析了測(cè)點(diǎn)處在加載力矩時(shí)最大主應(yīng)變方

6、向的規(guī)律。測(cè)點(diǎn)布置和編號(hào)示意圖如圖6所示，實(shí)際的貼片如圖7所示。圖6 三向應(yīng)變片測(cè)點(diǎn)編號(hào)圖7 三向應(yīng)變片粘貼圖在測(cè)試時(shí)，參考螺栓的預(yù)緊力，將力矩定為40NM,測(cè)試各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變。將水平方向設(shè)為0o，另外兩個(gè)測(cè)向?yàn)?5o、90o，各測(cè)點(diǎn)各方向的應(yīng)變值及其最大主應(yīng)變，最小主應(yīng)變，最大主應(yīng)變方向如表1所示，單位是微應(yīng)變。測(cè)點(diǎn)1測(cè)點(diǎn)2測(cè)點(diǎn)3測(cè)點(diǎn)4測(cè)點(diǎn)5測(cè)點(diǎn)60o19421017014919015645o-6-129-14-15-2290o-193-205-173-156-207-152最大主應(yīng)變1194.51210.77171.47179.18190.78159.39最小主應(yīng)變2-193.58-205.

7、18-173.33-156.52-207.52-153.811方向-0.98-2.051.70-1.92-0.8-4.79表1 初始裝配應(yīng)變值由上表測(cè)試數(shù)據(jù)可以得到以下結(jié)論：1）任意一個(gè)測(cè)點(diǎn)的0o（拉伸應(yīng)變）和90o（壓縮應(yīng)變）的應(yīng)變值都很接近，最大主應(yīng)變方向都是接近0o的方向。2）在相同預(yù)緊力的情況下，不同測(cè)點(diǎn)之間的應(yīng)變值差別很大，即使是同一滑座上的測(cè)點(diǎn)之間（1號(hào)和2號(hào)、3號(hào)和4號(hào)、5號(hào)和6號(hào)）的應(yīng)變差別也很大。因此可以認(rèn)為，若在相同預(yù)緊力的情況下進(jìn)行螺栓的預(yù)緊，會(huì)得到非均勻的應(yīng)力分布。3）測(cè)試時(shí)選取任意一個(gè)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值為觀察對(duì)象，可以明顯看到其他測(cè)點(diǎn)處的螺栓預(yù)緊對(duì)選定測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值沒(méi)有影響，

8、即可以認(rèn)為滑座之間、螺栓之間的應(yīng)變是獨(dú)立的。圖8為任意選取的測(cè)點(diǎn)1和測(cè)點(diǎn)2在所有螺栓加載過(guò)程中的應(yīng)變變動(dòng)情況。圖8 預(yù)緊過(guò)程中測(cè)點(diǎn)應(yīng)變變動(dòng)圖六、各類初始裝配應(yīng)力特性和不同運(yùn)動(dòng)工況下的應(yīng)變特性在研究不同初始裝配應(yīng)力和不同的運(yùn)動(dòng)工況下的應(yīng)力變化時(shí)，將滑座上的三向應(yīng)變片用單向應(yīng)變片替換，由于2號(hào)滑座貼片空間有限，且3個(gè)滑座之間存在獨(dú)立性，因此選取1號(hào)和3號(hào)滑座作為研究對(duì)象進(jìn)行測(cè)試。圖10為測(cè)點(diǎn)編號(hào)，圖11為測(cè)點(diǎn)5、6、7、8實(shí)際的應(yīng)變片布置圖。圖10 單向應(yīng)變片布點(diǎn)編號(hào)圖11 單向應(yīng)變片實(shí)際圖注：（1）在連接通道時(shí)測(cè)點(diǎn)5接在設(shè)備的23號(hào)通道上，其他各測(cè)點(diǎn)均接在與之?dāng)?shù)值相同的通道上。 （2）滑座1和滑

9、座3上的4個(gè)螺栓從左到右以此編號(hào)為1、2、3、4號(hào)螺栓。1、初始裝配應(yīng)力狀態(tài)的各工況應(yīng)力變化特性（1）初始裝配應(yīng)力狀態(tài)的特征將1、2、3、4號(hào)螺栓以此按照50NM,60NM,50NM,50NM的力矩進(jìn)行預(yù)緊，測(cè)試其初始的應(yīng)力狀態(tài)和在不同運(yùn)動(dòng)工況下的應(yīng)力變化特征。圖12為螺栓預(yù)緊后的應(yīng)變值。（注：本次測(cè)試10號(hào)測(cè)點(diǎn)被關(guān)閉）圖12 初始裝配應(yīng)變各測(cè)點(diǎn)的初始裝配應(yīng)變值如表2：測(cè)點(diǎn)12345（23）678初始應(yīng)變475130.8443.2196.2410.6270.5283.4229.4表2 初始裝配應(yīng)變值從螺栓預(yù)緊后的測(cè)點(diǎn)應(yīng)變值可以得到如下結(jié)論：l 工作臺(tái)上的測(cè)點(diǎn)有著更大的應(yīng)變值。l 各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值

10、差別很大，即使同一個(gè)滑座上的不同測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值也有很大的差別，這與前面三向應(yīng)變片的測(cè)試結(jié)論很接近。l 可以認(rèn)為本次的初始應(yīng)力狀態(tài)表現(xiàn)為極為不均勻的特點(diǎn)。（2）該初始裝配應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變變化特征分析在上述得到的初始裝配應(yīng)力狀態(tài)條件下，讓工作臺(tái)以不同的速度運(yùn)動(dòng)，測(cè)試其應(yīng)力變化（測(cè)點(diǎn)7和10關(guān)閉）。其全部運(yùn)動(dòng)階段所有測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變變化如圖13所示。工作臺(tái)的行程為0.4m來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，測(cè)試過(guò)程中切換工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度，得到不同的運(yùn)動(dòng)工況。切換的時(shí)間為：空采-(114s)30m/min-(270s)0.5m/min-(380s)30m/min-(450s)7.5m/min-(540s)停止運(yùn)動(dòng)-空采圖13 測(cè)點(diǎn)

11、動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖將上圖的應(yīng)變變化按照時(shí)間順序進(jìn)行拆分放大，依次得到下面各個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)段的應(yīng)變變化圖。1）空采部分（114s結(jié)束）開(kāi)始運(yùn)動(dòng)（30m/min）圖14 測(cè)點(diǎn)空采應(yīng)變由圖14空采過(guò)程中的個(gè)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值變化情況可以得到：l 空采的應(yīng)變很平穩(wěn)，且變化幅值在1個(gè)微應(yīng)變以內(nèi)，這保證了測(cè)試的準(zhǔn)確性，說(shuō)明應(yīng)變片的粘貼情況良好。l 經(jīng)過(guò)114s的空采，應(yīng)變除了個(gè)別通道在某些時(shí)刻出現(xiàn)跳變，整體上保持穩(wěn)定。l 穩(wěn)定的空采可以保證在后續(xù)的運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)的變動(dòng)不是由于系統(tǒng)的誤差造成的。2）30m/min-0.5m/min30m/min(2)-7.57m/min停止段部分停止30m/min）7.5m/min）0.5m/mi

12、n）開(kāi)始運(yùn)動(dòng)（30m/min）圖15 測(cè)點(diǎn)不同速度時(shí)應(yīng)變值上圖15顯示了3種不同運(yùn)動(dòng)速度下的應(yīng)變變化情況，下面就測(cè)點(diǎn)1、2、3、4進(jìn)行相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析如下。1）測(cè)點(diǎn)1(圖15中All-1)的各段的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表3測(cè)點(diǎn)1最大值最小值峰峰值平均值靜止段1.084-1.0612.145-0.02930m/min1.563-1.8163.379-0.2690.5m/min1.628-1.3132.9410.23030m/min(2)1.664-1.4793.1140.1137.5m/min1.713-1.6083.322-0.163停止2.088-0.9713.0580.473表3 測(cè)點(diǎn)1不同速度應(yīng)變

13、統(tǒng)計(jì)值測(cè)點(diǎn)1應(yīng)變變化圖如圖16.圖16 測(cè)點(diǎn)1不同速度應(yīng)變圖2）測(cè)點(diǎn)2（圖15中All-2）的各段統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表4測(cè)點(diǎn)2最大值最小值峰峰值平均值靜止段1.082-1.1962.278-0.05330m/min3.619-0.8484.4671.4290.5m/min3.004-1.0754.0790.85330m/min(2)3.855-1.0634.9170.9157.5m/min2.775-1.3584.1330.300停止1.791-0.9092.7000.515表4 測(cè)點(diǎn)2不同速度應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值測(cè)點(diǎn)2的應(yīng)變變化圖如圖17圖17 測(cè)點(diǎn)2 不同速度應(yīng)變圖3）測(cè)點(diǎn)3（圖15中All-3）的各段統(tǒng)計(jì)

14、數(shù)據(jù)如表5測(cè)點(diǎn)3最大值最小值峰峰值平均值靜止段1.393-1.0502.4430.15630m/min-0.507-4.1523.645-2.3580.5m/min0.976-2.7503.726-0.78930m/min(2)-0.280-3.6763.396-2.0487.5m/min-0.653-4.4063.353-2.447停止-0.061-2.7062.645-1.445表5 測(cè)點(diǎn)3不同速度應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值測(cè)點(diǎn)3的應(yīng)變變化如圖18圖18 測(cè)點(diǎn)4不同速度應(yīng)變圖4）測(cè)點(diǎn)4（圖15中All-4）的各段統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表6測(cè)點(diǎn)4最大值最小值峰峰值平均值靜止段1.260-1.3392.599-0.107

15、30m/min-0.265-4.0353.770-2.1290.5m/min0.328-2.7533.080-1.18330m/min(2)-0.967-4.6323.665-2.7827.5m/min-1.619-4.8253.206-3.192停止-2.081-4.2422.161-3.217表6 測(cè)點(diǎn)4不同速度應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值測(cè)點(diǎn)4的應(yīng)變變化圖如圖19圖19 測(cè)點(diǎn)4不同速度應(yīng)變圖5）測(cè)點(diǎn)5（圖15中All-23）的各段統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表7測(cè)點(diǎn)5最大值最小值峰峰值平均值靜止段1.219-1.0962.3160.02130m/min1.253-3.3864.639-1.2450.5m/min0.863-

16、2.5353.398-0.87530m/min(2)1.053-3.1814.134-1.2427.5m/min0.775-3.6854.46-1.428停止0.172-2.4032.574-1.084表7 測(cè)點(diǎn)5不同速度應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值測(cè)點(diǎn)5的應(yīng)變變化圖如圖20圖20 測(cè)點(diǎn)5不同速度應(yīng)變圖6）測(cè)點(diǎn)6（圖15中All-6）的各段統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表8測(cè)點(diǎn)6最大值最小值峰峰值平均值靜止段1.193-0.922.1130.05330m/min0.691-3.4184.408-1.3040.5m/min0.784-2.0082.792-0.66630m/min(2)0.620-2.7613.381-1.0717.

17、5m/min0.191-2.8653.056-1.179停止0.558-1.9562.514-0.685表8 測(cè)點(diǎn)6不同速度應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值測(cè)點(diǎn)6的應(yīng)變變化圖如圖21圖21 測(cè)點(diǎn)6不同速度應(yīng)變圖7）測(cè)點(diǎn)8（圖15中All-8）的各段統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表9測(cè)點(diǎn)8最大值最小值峰峰值平均值靜止段1.061-1.836-0.3381.92430m/min1.620-1.0242.6440.3120.5m/min0.499-3.089-1.4163.58830m/min(2)0.620-2.7613.381-1.0717.5m/min1.623-1.0042.6670.333停止0.408-2.8583.266-1.

18、280表9 測(cè)點(diǎn)8不同速度應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值測(cè)點(diǎn)8的應(yīng)變變化圖如圖22圖22 測(cè)點(diǎn)6不同速度應(yīng)變圖由以上的數(shù)據(jù)和圖線可以得到以下結(jié)論：l 各個(gè)測(cè)點(diǎn)在工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)中均有一定的動(dòng)態(tài)應(yīng)變變化。l 測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變表現(xiàn)在兩個(gè)方面：1幅值變大2均值變大。l 在運(yùn)動(dòng)停止之后測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值不會(huì)歸零，仍然會(huì)按照一定的方式繼續(xù)變化，停止后的應(yīng)變狀態(tài)跟工作臺(tái)的停止位置有著直接的關(guān)系。l 工作臺(tái)速度不是決定測(cè)點(diǎn)應(yīng)變變化的主要因素。l 不同測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變變化的不同主要體現(xiàn)在均值變化的趨勢(shì)上，即應(yīng)變曲線的整體變化趨勢(shì)有所不同。2、初始裝配應(yīng)力狀態(tài)的各工況應(yīng)力變化特性（1）初始裝配應(yīng)力狀態(tài)的特征將1、2、3、4號(hào)螺栓以此按照50NM,60

19、NM,50NM,60NM的力矩進(jìn)行預(yù)緊，測(cè)試其初始的應(yīng)力狀態(tài)和在不同運(yùn)動(dòng)工況下的應(yīng)力變化特征。圖23為螺栓預(yù)緊后的應(yīng)變值。（測(cè)點(diǎn)6關(guān)閉）圖23 各測(cè)點(diǎn)初始裝配應(yīng)變各測(cè)點(diǎn)的初始應(yīng)變?nèi)绫?0，測(cè)點(diǎn)12345678910應(yīng)變值4802604662154032513432580.2-0.6表10 初始裝配應(yīng)變由各測(cè)點(diǎn)的初始應(yīng)變數(shù)據(jù)也易看出，在此螺栓擰緊力矩下，測(cè)點(diǎn)處的應(yīng)變分布是極為不均勻的。（2）該初始狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?cè)谠摮跏佳b配應(yīng)變條件下，工作臺(tái)的行程為1m來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，測(cè)試過(guò)程中切換工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度，得到不同的運(yùn)動(dòng)工況。切換的時(shí)間為：空采-(100s)0.5m/min-(220s)7.5m/min

20、-(320s)15m/min-(380s)30m/min-(470s)變速切換-（630s）0.5m/min-（830s）停止圖24為所有測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖24 全部測(cè)點(diǎn)動(dòng)態(tài)應(yīng)變下面對(duì)各個(gè)測(cè)點(diǎn)單獨(dú)分析。1）測(cè)點(diǎn)1的動(dòng)態(tài)應(yīng)變的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表11測(cè)點(diǎn)1最大值最小值峰峰值平均值靜止段0.987-1.2732.26-0.1270.5m/min0.098-4.689-2.3624.7877.5m/min-1.611-5.859-3.7954.42715m/min(2)-2.367-6.145-3.778-4.28730m/min-2.139-6.394-4.3074.255隨機(jī)切換-2.027-6.4534

21、.462-4.2110.5m/min-2.701-7.1844.483-4.810停止-3.415-58412.246-4.596表11 測(cè)點(diǎn)1的動(dòng)態(tài)應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值測(cè)點(diǎn)1的動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖如圖25.圖25 測(cè)點(diǎn)1的動(dòng)態(tài)應(yīng)變2）測(cè)點(diǎn)2在測(cè)試中出現(xiàn)了干擾信號(hào)，該測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖如圖26.圖26 測(cè)點(diǎn)2的動(dòng)態(tài)應(yīng)變現(xiàn)將未受到干擾的運(yùn)動(dòng)段的應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值如下表12測(cè)點(diǎn)2最大值最小值峰峰值平均值靜止段1.326-0.8112.1380.1870.5m/min1.324-2.3193.643-0.3867.5m/min1.761-1.9733.734-0.40415m/min(2)-30m/min-隨機(jī)切換-0.5m/m

22、in0.527-2.7613.288-1.088停止0.927-2.0532.977-0.575表12 測(cè)點(diǎn)2的動(dòng)態(tài)應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值3)測(cè)點(diǎn)3的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D27所示。圖27 測(cè)點(diǎn)3的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)3的各段統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表13.測(cè)點(diǎn)3最大值最小值峰峰值平均值靜止段1.249-1.4972.746-1.1610.5m/min3.777-0.9614.7371.2347.5m/min2.900-1.0293.9291.10815m/min(2)2.359-1.7514.1100.25630m/min 3.063 -1.544 4.607 0.706隨機(jī)切換2.485 -1.696 4.1810.5900.5m/

23、min2.716-1.5624.2780.359停止0.703-1.782.482-0.543表13 測(cè)點(diǎn)3的動(dòng)態(tài)應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值4）測(cè)點(diǎn)4的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D28所示圖28 測(cè)點(diǎn)4的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)4的各段統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表14.測(cè)點(diǎn)4最大值最小值峰峰值平均值靜止段1.343-1.6352.979-0.1750.5m/min3.678-1.3495.0270.8297.5m/min2.319-1.6864.0050.28715m/min(2)1.284-3.6284.912-1.40530m/min 1.357 -3.066 4.422 -1.049隨機(jī)切換0.489 -3.840 4.592-1.5830.5m

24、/min-0.126-3.3793.253-3.189停止-1.462-3.9052.443-2.699表14 測(cè)點(diǎn)4的動(dòng)態(tài)應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值5）測(cè)點(diǎn)5的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D29所示。圖29 測(cè)點(diǎn)5的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)5的各段統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表15.測(cè)點(diǎn)5最大值最小值峰峰值平均值靜止段1.587-1.3612.9390.2130.5m/min0.670-3.4564.126-1.6427.5m/min1.541-3.4474.988-1.25215m/min(2)1.739-3.5545.293-1.17530m/min 0.950 -3.918 4.868 -1.641隨機(jī)切換0.821 -4.007 4.828-1.

25、7910.5m/min0.397-4.0834.481-1.975停止-0.506-3.0372.531-1.799表15 測(cè)點(diǎn)5的動(dòng)態(tài)應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值6）測(cè)點(diǎn)6的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D30所示。圖30 測(cè)點(diǎn)6的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)6各段的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表16所示。測(cè)點(diǎn)6最大值最小值峰峰值平均值靜止段0.818-1.3422.160-0.2910.5m/min0.556-3.1013.657-1.2937.5m/min0.643-3.1373.772-1.41515m/min(2)0.413-3.6804.093-1.72730m/min 0.084 -3.849 3.934 1.948隨機(jī)切換0.057 -3.901

26、3.958-2.0100.5m/min-0.761-4.0563.296-2.415停止-1.340-3.3391.999-2.330表16 測(cè)點(diǎn)6的動(dòng)態(tài)應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值7）測(cè)點(diǎn)7的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D31所示。圖31 測(cè)點(diǎn)7的動(dòng)態(tài)應(yīng)變8）測(cè)點(diǎn)7的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D32所示。圖32 測(cè)點(diǎn)8的動(dòng)態(tài)應(yīng)變3、初始裝配應(yīng)力狀態(tài)的各工況應(yīng)力變化特性（1）初始裝配應(yīng)力狀態(tài)的特征螺栓的預(yù)緊力為40NM,40NM,40NM,40NM,測(cè)試其得到的初始裝配應(yīng)力，如圖33所示。圖33 各測(cè)點(diǎn)的初始裝配應(yīng)變各測(cè)點(diǎn)的初始應(yīng)變值如表17所示。測(cè)點(diǎn)12345678910應(yīng)變值3241552981073492152601750.2-0.6表1

27、7 初始裝配應(yīng)變（2）各測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D34所示。工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)變化情況為：空采-(100s)0.5m/min-(200s)7.5m/min-(280s)15m/min-(370s)30m/min-(440s)變速切換-（680s）07.5m/min-（790s）30m/min(990s)停止圖34 所有測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變下面是各個(gè)測(cè)點(diǎn)各自的動(dòng)態(tài)應(yīng)變。1）測(cè)點(diǎn)1的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D35圖35 測(cè)點(diǎn)1的動(dòng)態(tài)應(yīng)變2）測(cè)點(diǎn)2的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D36圖36 測(cè)點(diǎn)2的動(dòng)態(tài)應(yīng)變3）測(cè)點(diǎn)3的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D37圖37 測(cè)點(diǎn)3的動(dòng)態(tài)應(yīng)變4）測(cè)點(diǎn)4的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D38圖38 測(cè)點(diǎn)4的動(dòng)態(tài)應(yīng)變5）測(cè)點(diǎn)5的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D39

28、圖39 測(cè)點(diǎn)5的動(dòng)態(tài)應(yīng)變6）測(cè)點(diǎn)6的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D40圖40 測(cè)點(diǎn)6的動(dòng)態(tài)應(yīng)變7）測(cè)點(diǎn)7的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D41圖41 測(cè)點(diǎn)7的動(dòng)態(tài)應(yīng)變8）測(cè)點(diǎn)8的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D42圖42 測(cè)點(diǎn)8的動(dòng)態(tài)應(yīng)變4、初始裝配應(yīng)力狀態(tài)的各工況應(yīng)力變化特性（1）初始裝配應(yīng)力狀態(tài)的特征螺栓的預(yù)緊力為32NM,32NM,56NM,56NM,測(cè)試其得到的初始裝配應(yīng)力，如圖43所示。圖43初始裝配應(yīng)力狀態(tài)各測(cè)點(diǎn)的初始應(yīng)變?nèi)绫?8，測(cè)點(diǎn)12345678910應(yīng)變值3041572761113822394051950.2-1.2表18 初始裝配應(yīng)變（2）該初始裝配應(yīng)變狀態(tài)下各測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變情況工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)變化為：空采-(80s)15m/min

29、-(220s)7.5m/min-(250s)30m/min-(270s)15m/min-(290s)0.5m/min-（320s）停止-（390s）15m/min(440s)停止-（460s）7.5m/min(480s)停止（520s）0.5m/min(540s)停止所有測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D44，工作臺(tái)的行程為1m圖44 各測(cè)點(diǎn)動(dòng)態(tài)應(yīng)變各測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)缦隆?）測(cè)點(diǎn)1動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖45測(cè)點(diǎn)1動(dòng)態(tài)應(yīng)變2）測(cè)點(diǎn)2動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖46 測(cè)點(diǎn)2動(dòng)態(tài)應(yīng)變3）測(cè)點(diǎn)3動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖47 測(cè)點(diǎn)3動(dòng)態(tài)應(yīng)變4）測(cè)點(diǎn)4動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖48測(cè)點(diǎn)4動(dòng)態(tài)應(yīng)變5）測(cè)點(diǎn)5動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖49 測(cè)點(diǎn)5動(dòng)態(tài)應(yīng)變6）測(cè)點(diǎn)6動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖50 測(cè)點(diǎn)6動(dòng)態(tài)應(yīng)變7）測(cè)

30、點(diǎn)7動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖51 測(cè)點(diǎn)7動(dòng)態(tài)應(yīng)變8）測(cè)點(diǎn)8動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖52 測(cè)點(diǎn)8動(dòng)態(tài)應(yīng)變5、初始裝配應(yīng)力均勻時(shí)各工況的應(yīng)變變化情況（1）各個(gè)測(cè)點(diǎn)的初始裝配應(yīng)變調(diào)整4個(gè)螺栓的初始預(yù)緊力，以測(cè)點(diǎn)1基準(zhǔn)，將測(cè)點(diǎn)1、3、5、7的初始裝配應(yīng)變調(diào)節(jié)至相同或接近的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)調(diào)整螺栓預(yù)緊力，得到4個(gè)螺栓的預(yù)緊力分別為40NM,46NM,40NM.54NM，在此預(yù)緊力狀態(tài)時(shí)，各測(cè)點(diǎn)的初始裝配應(yīng)變?nèi)鐖D20所示。圖53 各測(cè)點(diǎn)初始裝配應(yīng)變各測(cè)點(diǎn)的初始裝配應(yīng)變?nèi)绫?所示，測(cè)點(diǎn)12345（23）678初始應(yīng)變337.8169.5324.3126.5341208.7329.5228.1表19 各測(cè)點(diǎn)初始裝配應(yīng)變值1由上圖可以看到，經(jīng)過(guò)

31、調(diào)整螺栓的預(yù)緊力后，工作臺(tái)上的測(cè)點(diǎn)（1、3、5(23)、7）的初始裝配應(yīng)變極為一致，然而滑座上的測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變?nèi)匀徊灰恢隆Ｔ诤竺娴姆治鲋?，重點(diǎn)分析測(cè)點(diǎn)1、3、5（23）、7在不同的運(yùn)動(dòng)工況時(shí)的應(yīng)變變化特性。（2）測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試過(guò)程中速度的調(diào)節(jié)為：空采-0.5m/min(140s)7.5m/min(240s)-15m/min(300s)-30m/min(400s)-快速切換速度(460s)-停止(580s)-30m/min(700s)-停止(800s)-15m/min(900s)-停止(1000s)在上述的初始裝配應(yīng)力分布特征下，測(cè)試過(guò)程中各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變變化如圖54所示。圖54 各測(cè)點(diǎn)動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖其

32、中測(cè)點(diǎn)1、3、5（23）、7的應(yīng)變變化如圖55所示。圖55 測(cè)點(diǎn)1,3,5,7動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖分別將測(cè)點(diǎn)1、3、5（23）、7的應(yīng)變變化進(jìn)行分析1）測(cè)點(diǎn)1的應(yīng)變變化如圖56所示。圖56 測(cè)點(diǎn)1 動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表20所示。測(cè)點(diǎn)1最大值最小值峰峰值平均值靜止段1.229-1.0282.3270.1240.5m/min2.583-2.2164.7990.0957.5m/min2.306-2.1194.4260.01615m/min(2)2.039-2.2554.292-0.15630m/min1.983-2.2654.108-0.367快速切換1.795-2.5294.504-0.281停止1

33、1.318-1.1352.4540.03630m/min1.759-2.6804.439-0.645停止21.922-0.5832.5060.55215m/min1.639-2.8494.488-0.684停止30.925-1.3162.242-2.286表20 測(cè)點(diǎn)1動(dòng)態(tài)應(yīng)變統(tǒng)計(jì)值2）測(cè)點(diǎn)3的應(yīng)變變化如圖57所示圖57 測(cè)點(diǎn)3動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖3）測(cè)點(diǎn)5（23）的應(yīng)變變化如圖58所示圖58 測(cè)點(diǎn)5動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖4）測(cè)點(diǎn)7的應(yīng)變變化如圖59所示圖59 測(cè)點(diǎn)7動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖由以上1、3、5（23）、7號(hào)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變變化情況可以得到以下結(jié)論：l 初始應(yīng)變相同的測(cè)點(diǎn)，其應(yīng)變的變化也不一致，即使在同一個(gè)滑座上的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)

34、，其應(yīng)變的變化規(guī)律也不同。l 在測(cè)試過(guò)中經(jīng)過(guò)了多次的停止運(yùn)動(dòng)，然而同一個(gè)測(cè)點(diǎn)在每次停止時(shí)應(yīng)變均不相同。6、同一測(cè)點(diǎn)在不同初始應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)變變化比較下面比較同一個(gè)測(cè)點(diǎn)在不同的初始裝配應(yīng)力時(shí)的應(yīng)變變化。通過(guò)改變螺栓的預(yù)緊力，使某一個(gè)測(cè)點(diǎn)的初始裝配應(yīng)力達(dá)到不同狀態(tài)，分析在這些不同的初始應(yīng)力狀態(tài)時(shí)該測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變變化有何異同。（1）測(cè)點(diǎn)1如圖60所示，將測(cè)點(diǎn)1的初始裝配應(yīng)力調(diào)節(jié)到相應(yīng)的大小。測(cè)試1測(cè)試2測(cè)試3圖60 測(cè)點(diǎn)1不同的初始裝配應(yīng)變圖三組不同的初始應(yīng)變值（從大到?。┓謩e為479.939、337.129、323.834，分別命名為測(cè)試1、測(cè)試2、測(cè)試3，可見(jiàn)測(cè)試2、測(cè)試3的初始應(yīng)變很接近，測(cè)試1的

35、初始應(yīng)變和測(cè)試2、測(cè)試3的初始應(yīng)變差別較大。將這三組測(cè)試命名如表9，并給出其對(duì)應(yīng)的螺栓加載力矩。測(cè)試組測(cè)試1測(cè)試2測(cè)試3初始應(yīng)變479.939337.129323.834力矩加載（NM）504040表61 測(cè)點(diǎn)1初始裝配應(yīng)變值各下圖62各自初始應(yīng)變條件下的動(dòng)態(tài)應(yīng)變。測(cè)試2、3測(cè)試1圖63 測(cè)點(diǎn)1動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖可以看到，測(cè)點(diǎn)1各測(cè)試組的動(dòng)態(tài)應(yīng)變變化的異同與其初始裝配應(yīng)力較為一致，即測(cè)試2、3的動(dòng)態(tài)應(yīng)變較為接近，且與測(cè)試1差距較大。（2）測(cè)點(diǎn)2測(cè)試1測(cè)試2測(cè)試3如圖64所示，將測(cè)點(diǎn)2的初始裝配應(yīng)力調(diào)節(jié)到相應(yīng)的大小。圖64 測(cè)點(diǎn)2不同初始裝配應(yīng)變圖表22為各測(cè)試組對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)初始裝配應(yīng)力和相應(yīng)的預(yù)緊力矩。

36、測(cè)試組測(cè)試1測(cè)試2測(cè)試3初始應(yīng)變195.664194.304157.605加載力矩404032表22 測(cè)點(diǎn)2不同初始裝配應(yīng)變值在相應(yīng)的初始應(yīng)變條件下，測(cè)點(diǎn)2各組測(cè)試的應(yīng)變變化如圖65所示。測(cè)試1、2、3圖65 測(cè)點(diǎn)2動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖從圖66可以看出，在初始應(yīng)變不同的條件下，測(cè)點(diǎn)2的應(yīng)變變化情況并未有太明顯的差別。（3）測(cè)點(diǎn)3如圖31所示，將測(cè)點(diǎn)3的初始應(yīng)力調(diào)節(jié)到相應(yīng)的大小。測(cè)試1測(cè)試3測(cè)試2圖66 測(cè)點(diǎn)3初始裝配應(yīng)變圖各組測(cè)試的初始應(yīng)變大小和對(duì)應(yīng)的預(yù)緊力矩如表23測(cè)試組測(cè)試1測(cè)試2測(cè)試3初始應(yīng)變465363298預(yù)緊力矩604640表23 測(cè)點(diǎn)3初始裝配應(yīng)變值可見(jiàn)，各組測(cè)試的初始應(yīng)變值均不相同，且測(cè)

37、試1和測(cè)試3的差別較大。在相應(yīng)的初始應(yīng)變下，測(cè)點(diǎn)3各組測(cè)試的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)缦聢D67所示測(cè)試1測(cè)試3測(cè)試2圖67 測(cè)點(diǎn)3動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖從圖32可以看到，測(cè)試1和測(cè)試3的應(yīng)變變化較為接近，與測(cè)試2的應(yīng)變變化有較大的不一致。（4）測(cè)點(diǎn)4如圖68所示，通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓預(yù)緊力，使測(cè)點(diǎn)4的初始應(yīng)力達(dá)到下圖所示的狀態(tài)。測(cè)試1測(cè)試3測(cè)試2圖68 測(cè)點(diǎn)3初始裝配應(yīng)變圖測(cè)點(diǎn)4各組測(cè)試的初始應(yīng)變值和預(yù)緊力矩如表24所示。測(cè)試組測(cè)試1測(cè)試2測(cè)試3初始應(yīng)變212.966128.998105.68預(yù)緊力矩604644表24 測(cè)點(diǎn)4初始裝配應(yīng)變值可見(jiàn)測(cè)試1和測(cè)試2、3的初始應(yīng)變值差別較大，圖69為測(cè)點(diǎn)在相應(yīng)的初始應(yīng)變時(shí)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖。圖

38、69 測(cè)點(diǎn)4動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖可見(jiàn)3組測(cè)試的動(dòng)態(tài)應(yīng)變難以區(qū)分，即在不同的初始應(yīng)變條件下，其對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變差別很小。（5）測(cè)點(diǎn)5將通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓力矩，使測(cè)點(diǎn)5的初始應(yīng)變分別達(dá)到圖70的狀態(tài)。測(cè)試1測(cè)試3測(cè)試2圖70 測(cè)點(diǎn)5初始裝配應(yīng)變圖測(cè)點(diǎn)5的各組測(cè)試的初始應(yīng)變和對(duì)應(yīng)的預(yù)緊力矩如表25所示。測(cè)試組測(cè)試1測(cè)試2測(cè)試3初始應(yīng)變403.643349.036341.696預(yù)緊力矩504040表25 測(cè)點(diǎn)5初始裝配應(yīng)變值測(cè)點(diǎn)5在各自的初始應(yīng)變條件下的動(dòng)態(tài)應(yīng)變?nèi)鐖D71所示。圖71 測(cè)點(diǎn)5動(dòng)態(tài)應(yīng)變圖從上圖各組測(cè)試的應(yīng)變變化圖看，各組的應(yīng)變變化難以區(qū)分，其變化規(guī)律較為接近。七、工作臺(tái)的振動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)在分析不同初始應(yīng)力狀態(tài)和

39、運(yùn)動(dòng)工況對(duì)應(yīng)變變化的影響的基礎(chǔ)上，測(cè)試了不同的初始裝配應(yīng)力狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)工況對(duì)工作臺(tái)振動(dòng)特性的影響。振動(dòng)信號(hào)測(cè)試的測(cè)點(diǎn)選在工作臺(tái)上靠外側(cè)邊緣上，如圖37所示。三向加速度傳感器圖72 位移傳感器布點(diǎn)圖加速度傳感器的方向?yàn)椋喊凑諜C(jī)床滑座的位置，從右向左為X方向，豎直向上為Z方向，從里向外為Y方向。以下為在不同力矩加載方式和運(yùn)動(dòng)速度時(shí)的振動(dòng)信號(hào)（m/s2）。（1）力矩加載方式為滑座1、滑座2、滑座3上各個(gè)螺栓力矩分別為：紅色Z方向（豎直向上）藍(lán)色Y方向（從里向外）綠色X方向（沿導(dǎo)軌向左）40NM,40NM,40NM,40NM,40NM,40NM,工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度為30m/min，三個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào)如圖7

40、3所示。圖73 振動(dòng)時(shí)域圖1（2）力矩加載方式為：滑座1、滑座2、滑座3、上各個(gè)螺栓的力矩分別為：50NM,50NM,40NM,40NM,40NM,40NM,工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度為30m/min，三個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào)如圖74所示。紅色Z方向（豎直向上）藍(lán)色Y方向（從里向外）綠色X方向（沿導(dǎo)軌向左）圖74 振動(dòng)時(shí)域圖2 （3）力矩加載方式為：滑座1、滑座2、滑座3、上各個(gè)螺栓的力矩分別為：60NM,60NM,40NM,40NM,40NM,40NM,工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度為30m/min，三個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào)如圖75所示。紅色Z方向（豎直向上）藍(lán)色Y方向（從里向外）綠色X方向（沿導(dǎo)軌向左）圖75 振動(dòng)時(shí)域圖3（4）力矩加載方式為：滑座1、滑座2、滑座3、上各個(gè)螺栓的力矩分別為：50NM,50NM,50NM,50NM,40NM,40NM,工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度為30m/min，三個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào)如圖76所示。紅色Z方向（豎直向上）藍(lán)色Y方向（從里向外）綠色X方向（沿導(dǎo)軌向左）圖76 振動(dòng)時(shí)域圖4（5）