一種回轉(zhuǎn)體赤道轉(zhuǎn)動慣量臥式測試的標(biāo)定與檢驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動慣量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種回轉(zhuǎn)體赤道轉(zhuǎn)動慣量臥式測 試的標(biāo)定與檢驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在一個物體的兩端假設(shè)兩個點，而兩點連成一線穿過物體，物體以此線為旋轉(zhuǎn)中 心，在旋轉(zhuǎn)時它的每個部分旋轉(zhuǎn)到固定一個位置時都是一樣的形狀，此為標(biāo)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)體。質(zhì)量 中心簡稱質(zhì)心，指物質(zhì)系統(tǒng)上被認(rèn)為質(zhì)量集中于此的一個假想點。質(zhì)量中心的簡稱。質(zhì)點 系的質(zhì)心是質(zhì)點系質(zhì)量分布的平均位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種回轉(zhuǎn)體赤道轉(zhuǎn)動慣量臥式測試的標(biāo)定與檢驗方法，以 便更好地針對回轉(zhuǎn)體進(jìn)行赤道轉(zhuǎn)動慣量測試標(biāo)定與檢驗，改善了測試標(biāo)定及檢驗效果，方 便根據(jù)需要使用。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下。
[0005] 一種回轉(zhuǎn)體赤道轉(zhuǎn)動慣量臥式測試的標(biāo)定與檢驗方法，其具體方法為：
[0006] (1)利用扭擺法測量轉(zhuǎn)動慣量：先將測試工裝固定在擺架上，在平衡狀態(tài)時，如對 擺架施加一瞬時驅(qū)動力矩，擺架及產(chǎn)品測試工裝便會圍繞轉(zhuǎn)軸自由扭振，測量并記錄此狀 態(tài)的扭振周期，稱為皮周期；將產(chǎn)品裝夾在測試工裝上，同樣在平衡狀態(tài)時對擺架施加一瞬 時驅(qū)動力矩，擺架、產(chǎn)品測試工裝及產(chǎn)品一起便會圍繞轉(zhuǎn)軸自由扭振，測量并記錄此狀態(tài)的 扭振周期，通過這兩次的周期測量值，可計算出產(chǎn)品圍繞測試儀轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量的大小。
[0007] 回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動慣量測量設(shè)備如為了適應(yīng)較小回轉(zhuǎn)體的慣量測量，夾具盡可能的采 用了輕質(zhì)材料如鋁合金等。該轉(zhuǎn)動慣量測量設(shè)備由夾具、絲杠、釋放機構(gòu)、導(dǎo)軌和基座組成。
[0008] 根據(jù)轉(zhuǎn)動定律，工裝、轉(zhuǎn)軸和待測物體所成的系統(tǒng)運動方程為：
[0009] JV +K Φ +M = 0 (1)
[0010] 式中，JJ為轉(zhuǎn)動慣量；K為彈簧的扭轉(zhuǎn)系數(shù);M為阻尼力矩；Φ為角位移。若忽略 阻尼的影響有：
【主權(quán)項】
I. 一種回轉(zhuǎn)體赤道轉(zhuǎn)動慣量邱式測試的標(biāo)定與檢驗方法，其特征在于：其具體方法 為： (1)利用扭擺法測量轉(zhuǎn)動慣量；先將測試工裝固定在擺架上，在平衡狀態(tài)時，如對擺架 施加一瞬時驅(qū)動力矩，擺架及產(chǎn)品測試工裝便會圍繞轉(zhuǎn)軸自由扭振，測量并記錄此狀態(tài)的 扭振周期，稱為皮周期；將產(chǎn)品裝夾在測試工裝上，同樣在平衡狀態(tài)時對擺架施加一瞬時驅(qū) 動力矩，擺架、產(chǎn)品測試工裝及產(chǎn)品一起便會圍繞轉(zhuǎn)軸自由扭振，測量并記錄此狀態(tài)的扭振 周期，通過該兩次的周期測量值，可計算出產(chǎn)品圍繞測試儀轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量的大??； 回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動慣量測量設(shè)備如為了適應(yīng)較小回轉(zhuǎn)體的慣量測量，夾具盡可能的采用了 輕質(zhì)材料如侶合金等；該轉(zhuǎn)動慣量測量設(shè)備由夾具、絲杠、釋放機構(gòu)、導(dǎo)軌和基座組成； 根據(jù)轉(zhuǎn)動定律，工裝、轉(zhuǎn)軸和待測物體所成的系統(tǒng)運動方程為： JV+K<1)+M= 0 (1) 式中，JJ為轉(zhuǎn)動慣量；K為彈黃的扭轉(zhuǎn)系數(shù);M為阻巧力矩；4為角位移；若忽略阻巧的 影響有：
J。 為扭擺系統(tǒng)本身的轉(zhuǎn)動慣量Jd為待測物體轉(zhuǎn)動慣量；T為托盤和待測物的擺動周 期；所從式做可寫為：
式中；^ = ^，它是一個常數(shù)，由扭桿彈黃所決定的. 4冗- 式（4)就是測量轉(zhuǎn)動慣量的計算公式，由式（4)可知，如果A和J。給定，只要測出托盤 加待測物后的擺動周期T，就可W算出待測物體的轉(zhuǎn)動慣量九，下面討論如何測定A和J。； 首先，轉(zhuǎn)動慣量測試設(shè)備空載，測量其擺動周期T。，有： J〇=at〇2 妨 然后，轉(zhuǎn)動慣量測試設(shè)備上放置一標(biāo)準(zhǔn)體，測量擺動周期T。，根據(jù)上式有： J,=AT/-J〇 (6) 由式妨和做可得：
式中J為標(biāo)準(zhǔn)體轉(zhuǎn)動慣量的理論值J。為空盤慣量；T為加標(biāo)準(zhǔn)體后扭擺擺動周期；T。為空盤周期； (2) 轉(zhuǎn)動慣量精度分析；在轉(zhuǎn)動慣量計算公式中，A與J?？墒孪染_測出；該樣誤差的 主要來源是振動周期T的測量誤差；而周期T誤差來源又有兩個；一是測時誤差；二是忽略 阻巧力矩引起的誤差； 測時誤差對轉(zhuǎn)動慣量測試的影響可W通過下面的誤差分析獲得，轉(zhuǎn)動慣量的計算公式 為，J=AT2,那么根據(jù)誤差傳遞公式，5J= 2AT5T，
測試儀的周期采集卡的測量誤差只有0. 002ms，由于測時精度做得很高是不難達(dá)到的， 所W測時誤差可忽略； 轉(zhuǎn)動慣量計算公式是在忽略阻巧作用的情況下推出的，根據(jù)振動理論，對上述裝置考 慮阻巧影響，只是周期延長了；設(shè)T'為有阻巧的周期
實際振幅衰減比0. 7小得多；那么對測試周期的影響小于0. 08%，對最后的測量精度 沒有太大影響； (3) 摩擦力矩對赤道轉(zhuǎn)動慣量測試精度的影響：扭擺法轉(zhuǎn)動慣量測試時，先將測試工 裝固定在擺架上，在平衡狀態(tài)時，如對擺架施加一瞬時驅(qū)動力矩，擺架及產(chǎn)品測試工裝便會 圍繞轉(zhuǎn)軸自由扭振，測量并記錄此狀態(tài)的扭振周期；將產(chǎn)品裝夾在測試工裝上；同樣在平 衡狀態(tài)時對擺架施加一瞬時驅(qū)動力矩，擺架、產(chǎn)品測試工裝及產(chǎn)品一起便會圍繞轉(zhuǎn)軸自由 扭振，測量并記錄此狀態(tài)的扭振周期，通過該兩次的周期測量值，可計算出產(chǎn)品圍繞測試儀 轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量的大??； 根據(jù)轉(zhuǎn)動定律，工裝、轉(zhuǎn)軸和待測物體所成的系統(tǒng)運動方程為：
式中，J為轉(zhuǎn)動慣量；K為彈黃的扭轉(zhuǎn)系數(shù)，在該里為扭桿的扭矩與角位移的比值，是一 個常數(shù)，它只與扭桿剛度有關(guān);M為阻巧力矩；0為角位移；若忽略阻巧的影響有：
式中J為扭擺系統(tǒng)本身的轉(zhuǎn)動慣量J。和待測物體轉(zhuǎn)動慣量Jd之和；因此上式可寫為：
在轉(zhuǎn)動慣量計算公式中，A與J?？墒孪染_測出；該樣誤差的主要來源是振動周期T的 測量誤差；而周期T誤差來源又有兩個；一是測時誤差；二是忽略阻巧力矩引起的誤差； 測時誤差對轉(zhuǎn)動慣量測試的影響可W通過下面的誤差分析獲得，轉(zhuǎn)動慣量的計算公式 為，J=AT2,那么根據(jù)誤差傳遞公式，5J= 2AT5T，
轉(zhuǎn)動慣量計算公式是在忽略阻巧作用的情況下推出的，而摩擦力矩受眾多因素的影 響，如結(jié)構(gòu)、設(shè)計、加工、潤滑、使用條件、負(fù)載等，在該里將問題簡化，摩擦力矩與負(fù)載（待 測物的質(zhì)量）相關(guān)，并且摩擦力矩與扭動角速度^成正比，那么系統(tǒng)運動方程為：
式中，Jc為轉(zhuǎn)動慣量；C(M)為摩擦力矩系數(shù)；其它符號與前面相同；
從上式可w看出，待測物的質(zhì)量越大，摩擦力矩的影響越大，測試的精度越低，因此，我 們選取最重的待測物進(jìn)行誤差分析； 摩擦力矩系數(shù)該個參數(shù)不好通過理論計算獲得，我們可W結(jié)合試驗間接獲取它；由于 測試儀扭振振幅的衰減完全是由摩擦力矩系數(shù)帶來的，由公式0二沒。C 可知， 相鄰振幅的比值與摩擦力矩系數(shù)有關(guān)，具體公式為
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種回轉(zhuǎn)體赤道轉(zhuǎn)動慣量臥式測試的標(biāo)定與檢驗方法，其具體方法為：(1)利用扭擺法測量轉(zhuǎn)動慣量：將產(chǎn)品裝夾在測試工裝上，同樣在平衡狀態(tài)時對擺架施加一瞬時驅(qū)動力矩，擺架、產(chǎn)品測試工裝及產(chǎn)品一起便會圍繞轉(zhuǎn)軸自由扭振，測量并記錄此狀態(tài)的扭振周期，通過這兩次的周期測量值，可計算出產(chǎn)品圍繞測試儀轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量的大小。(2)轉(zhuǎn)動慣量精度分析：在轉(zhuǎn)動慣量計算公式中，A與J0可事先精確測出。這樣誤差的主要來源是振動周期T的測量誤差。(3)摩擦力矩對赤道轉(zhuǎn)動慣量測試精度的影響。該發(fā)明能有效地針對回轉(zhuǎn)體赤道轉(zhuǎn)動慣量進(jìn)行測試，并方便標(biāo)定和檢驗，且對其誤差有所控制，使用方便，便于根據(jù)需要選用。
【IPC分類】G01M1-10
【公開號】CN104792462
【申請?zhí)枴緾N201510250763
【發(fā)明人】李俊燁, 趙友, 戴正國, 王德民, 張心明, 宋斌, 沈軍, 劉建河
【申請人】長春理工大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年5月18日