CN106097879A - 一种导电刷传输线式的高精度双轮轴双游标地轴进动实验仪 - Google Patents

一种导电刷传输线式的高精度双轮轴双游标地轴进动实验仪 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种导电刷传输线式的高精度双轮轴双游标地轴进动实验仪，包括：横梁、横梁支撑架、空心进动总轴、双轮轴导电传输套、主尺盘与主尺、导线通道、总支撑柱、电控箱和仪器底座；电机固定在横梁一端，转盘固定在电机轴上，平衡锤套接于横梁上；上轮轴和下轮轴分别卡套接于双轮轴导电传输套上下相应位置，导电环A、导电环B和导电环C分别采用两个绝缘支撑柱上下相间固定在双轮轴导电传输套空心圆台侧壁上。本发明的有益效果是：平衡锤采用层片叠加和横梁采用双轴孔，根据需要通过平衡锤的减片与加片来调节平衡锤至转轴间距来改变横梁整体质量，以减轻横梁总质量，有利于提高转动效果。

Description

一种导电刷传输线式的高精度双轮轴双游标地轴进动实验仪
技术领域
本发明专利涉及实验仪，尤其涉及一种导电刷传输线式的高精度双轮轴双游标地轴进动实验仪。
背景技术
2012年11月15日申请人申请的“地轴进动原理演示与定量测量实验仪”实用新型专利，专利号201220603296.2，虽然对原始地轴进动仪进行了改进，但是，由于转轴采用的是圆球式，横梁轴与进动轴通过球形全方位活动实现进动，存在进动不稳定等问题，进动效果不佳；于2014年8月6日又发明了“轮轴式地轴进动原理演示与定量测量实验仪”，虽然横梁轴与进动轴分开克服了前者缺陷，但是，由于采用的是单轮轴，制作出来的进动仪，在试验过程中，进动经常出现卡住现象，加之游标尺固定在横梁上，进动初期与末了均会出现不稳定现象，进动角度读取极不准确等问题；于是2016年4月正在申请中的“一种高精度双轮轴、双游标地轴进动演示与定量测量实验仪”，专利申请号：201610208904.2，克服了如前述缺陷，但仍然存三方面缺陷：其一，虽然采用了双轮轴，但进动过程仍然会出现不灵活现象；其二，由于横梁质量较大，若采用固定平衡锤与固定轴，横梁质量无法减小，进而会影响进动效果；其三，由于电机通电与光电门传输采用导线，横梁进动过程中，经常会出现导线缠绕现象，造成导线损毁以及进动不能持续现象，甚至会影响进动效果。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种结构合理，提高进动质量与效果的导电刷传输线式的高精度双轮轴双游标地轴进动实验仪。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
导电刷传输线式的高精度双轮轴双游标地轴进动实验仪，包括：横梁、横梁支撑架、空心进动总轴、双轮轴导电传输套、主尺盘与主尺、导线通道、总支撑柱、电控箱和仪器底座；电机固定在横梁一端，转盘固定在电机轴上，平衡锤套接于横梁上；上轮轴和下轮轴分别卡套接于双轮轴导电传输套上下相应位置，导电环A、导电环B和导电环C分别采用两个绝缘支撑柱上下相间固定在双轮轴导电传输套空心圆台侧壁上，导电环A、导电环B和导电环C下端分别焊接导线并从圆台侧壁眼位穿出进入双轮轴导电传输套空腔中；中心传输导电管通过空心进动总轴上柱形空腔体下隔层、上隔层固定在其中心并穿过顶层表面空心螺孔；导电刷A、导电刷B和导电刷C固定在空心进动总轴下锥形空腔体导电刷固定圆台面并与导电环A、导电环B和导电环C对应的位置上，且导电刷A、导电刷B和导电刷C终端导线引入空心进动总轴下锥形空腔体内；空心进动总轴下锥形空腔体导电刷固定在圆台面上的导电刷A、导电刷B和导电刷C终端的三根导线分别与空心进动总轴上柱形空腔体中的中心传输导电管的三根导线连接，空心进动总轴下锥形空腔体对应螺接至空心进动总轴上柱形空腔体上，横梁架用空心螺丝套至中心传输导电管螺接于空心进动总轴上柱形空腔体上表面，组装成空心进动总轴；左游标尺和右游标尺的左横向调节杆和右横向调节杆分别安装在相隔180°的空心进动总轴上的左螺孔和右螺孔上，以及安装左纵向调节杆和右纵向调节杆在左横向调节杆和右横向调节杆相应位置，并对应安装左游标尺和右游标尺。
作为优选：所述导电刷A、导电刷B和导电刷C采用固定空心柱采用钢性弹簧与活动空心柱连接，电刷固定在活动空心柱前端。
作为优选：所述空心进动总轴安装在双轮轴导电传输套中，且上轮轴与空心进动总轴的上套卡接，下轮轴与空心进动总轴的下套卡接，导电刷A、导电刷B和导电刷C的三个电刷分别与双轮轴导电传输套内圆台侧壁上导电环A、导电环B和导电环C对应吻合。
作为优选：所述双轮轴导电传输套中的三根导线与进动仪支撑柱内导线通道中的三根导线对应连接，其套接在进动仪支撑柱内，双轴横梁转动轴安装在轮轴架的横梁转动轴上。
本发明的有益效果是：
(1)平衡锤采用层片叠加和横梁采用双轴孔，根据需要通过平衡锤的减片与加片来调节平衡锤至转轴间距来改变横梁整体质量，以减轻横梁总质量，有利于提高转动效果；
(2)等大双轮改造为上大下小的双轮轴，不但进动稳定，而且提高了进动效果；
(3)采用导电刷为电机供电与信息传输，避免了横梁进动导线缠绕影响，有利于实验持续进行，同时安全美观。
附图说明
图1实验仪全图；
图2实验原理图；
图3双轴横梁；
图4双轮轴导电传输套；
图5双轮轴；
图6转动体、导电刷与导电环；
图7空心进动总轴；
图8进动总轴上柱形空腔体；
图9进动总轴下锥形空腔体；
图10导电刷；
图11横梁架；
图12双轮轴与供电传输套；
图13双轮轴、导电系统与双游标；
图14层状平衡锤；
图15进动仪支撑柱；
图16游标尺精度；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
如图1所示，为总体结构：1、横梁(代表地轴)，1-1、平衡锤，1-2、横梁1轴，1-20、横梁2轴，1-3、空心横梁传输线出口，1-4、电机，1-5、挡光门，1-50、挡光杆，1-6、电机转盘(代表地球)，2、横梁支撑架，2-1、横梁转动轴，3、空心进动总轴，3-1、左微尺横向调节杆，3-2、左微尺竖向调节杆，3-3、左微尺，3-10、右微尺横向调节杆，3-20、右微尺竖向调节杆，3-30、右微尺，4、双轮轴导电传输套，5、主尺盘与主尺，6、导线通道，7、总支撑柱，8、电控箱，8-1、指示灯，8-2、进动时间显示荧光屏，8-3、挡光次数显示荧光屏，8-4、时间显示开关，8-5、挡光次数显示开关，8-6、电源开关，9、仪器底座。
如图4所示，为双轮轴导电传输套：4、双轮轴导电传输套，4-01、空心圆台侧壁，4-1、上轮轴，4-2、下轮轴，4-11、导电环1，4-21、导电环22，4-31、导电环3，4-110、绝缘支撑柱；
如图7所示，为空心进动总轴。2、横梁支撑架，2-1、横梁转动轴，3、空心进动总轴，3-11、左微尺横向调节杆螺孔，3-101、右微尺横向调节杆螺孔，4-3、空心进动总轴导电管下接线柱，6-1、中心传输导电管，2-2、空心螺丝，4-101、上轮轴卡凸，4-2、下轮轴卡凸，4-4、空心进动总轴下锥形空腔体，4-301、下隔层，4-302、上隔层，4-303、顶层表面，4-41、导电刷固定圆台面，4-10、传输导电刷，4-20、传输导电刷，4-30、传输导电刷，6-1、中心传输导电管；
如图10所示，为传输导电刷。4-10、导电刷，4-101、终端引线，4-102、导电刷固定端，4-103、弹簧，4-104、固定空心柱，4-105、外套活动空心柱，4-106、电刷；
游标尺上的30格与主尺上的29格对齐，相当于将0.5°(30′)平均分配至游标尺30格中，因此游标尺上每格为1′，即精度为1′。如图16所示。
本发明的结构连接说明：
将电机1-4固定在横梁(代表地轴)1一端，转盘(代表地球)1-6固定在电机1-4轴上，平衡锤1-1套接于横梁1上，如图3所示；将上轮轴4-1和下轮轴4-2分别卡套接于双轮轴导电传输套4上下相应位置，将导电环A4-11、导电环B4-21、导电环C4-31分别采用两个绝缘支撑柱4-110上下相间固定在双轮轴导电传输套4空心圆台侧壁4-01上，将导电环A4-11、导电环B4-21、导电环C4-31下端分别焊接导线并从圆台侧壁4-01眼位穿出进入双轮轴导电传输套4空腔中，如图4所示；将中心传输导电管6-1通过空心进动总轴3上柱形空腔体下隔层4-301、上隔层4-302固定在其中心并穿过顶层表面4-303空心螺孔，如图7所示；将三个导电刷(A4-10、B4-20、C4-30)固定在空心进动总轴3下锥形空腔体4-4导电刷固定圆台面4-41并与三个导电环(A4-11、B4-21、C4-31)对应的位置上，且三个导电刷(A4-10、B4-20、C4-30)终端导线引入空心进动总轴3下锥形空腔体4-4内，如图9、10、7、4所示；将空心进动总轴3下锥形空腔体4-4导电刷固定圆台面4-41上的导电刷(A4-10、B4-20、C4-30)终端的三根导线分别与空心进动总轴3上柱形空腔体4-5中的中心传输导电管6-1的三根导线连接，并将空心进动总轴3下锥形空腔体4-4对应螺接至空心进动总轴3上柱形空腔体4-5上，再将横梁架2用空心螺丝2-2套至中心传输导电管6-1螺接于空心进动总轴3上柱形空腔体4-5上表面，组装成空心进动总轴3，如图8、9、11、7所示；其中，导电刷(A4-10、B4-20、C4-30)采用固定空心柱4-104、钢性弹簧4-103与活动空心柱4-105连接，电刷4-106固定在活动空心柱4-105前端，如图10所示；将空心进动总轴3安装在双轮轴导电传输套4中，且上轮轴4-1与空心进动总轴3的上套卡接，下轮轴4-2与空心进动总轴3的下套卡接，导电刷(A4-10、B4-20、C4-30)的三个电刷(4-106)分别与双轮轴导电传输套4内圆台侧壁4-01上导电环(A4-11、B4-21、C4-31)对应吻合，如图7、4、12所示；将左右游标尺(3-3、3-30)的左右横向调节杆(3-1、3-10)分别安装在相隔180°的空心进动总轴3上的左右螺孔(3-11、3-101)上，以及安装左右纵向调节杆(3-2、3-20)在左右横向调节杆(3-1、3-10)上的相应位置，并对应安装左右游标尺(3-3、3-30)，如图13所示；将双轮轴、导电系统与双游标组合件(如图13所示)双轮轴导电传输套(4)中的三根导线与进动仪总支撑柱7内导线通道6中的三根导线对应连接，然后将其套接在进动仪总支撑柱7内，再将双轴横梁1转动轴(根据需要装1-2或1-20)安装在轮轴架2的2-1上，如图13、15、3、1所示。
本发明的导电刷传输线式的高精度双轮轴双游标地轴进动实验仪的实验操作说明：
(1)按照进动仪的连接方法把进动仪连接好，将传输线接好，如图1所示；
(2)根据需要增减平衡锤薄片来改变平衡锤质量，沿着横梁1方向调节平衡锤1-1位置并选择对应转动轴(1-2或1-20)，使之电机1-4转盘1-6方稍微偏重为宜，如图3、2、1所示；
(3)调节主尺盘5适当高度，调节左右微尺(3-3、3-30)横向调节杆(3-1、3-10)与竖直调节杆(3-2、3-20)，使之左右微尺(3-3、3-30)的微尺面与主尺盘上的主尺5位于同一平面，且左右微尺(3-3、3-30)圆弧与主尺5内圆弧吻合；
(4)用手压住横梁1靠平衡锤1-2一端，使之横梁1(犹如地球的自转轴)相对于竖直方向(犹如黄轴)为黄赤夹角，即电机1-4转盘平面1-6(犹如地球赤道平面)相对于水平面(相当于黄道平面)为黄赤夹角，此时，打开电控箱8开关8-6，电机1-4开始转动，读取左右标尺(3-3、3-30)初始读数(精确到1′)分别为和放开平衡锤1-1端手的同时，按动电控箱8进动时间显示开关8-4和挡光次数显示开关8-5；
(5)实验结束时，按动进动时间显示开关8-4和记录电机挡光次数显示开关8-5，同时读出横梁1进动左右游标(3-3、3-30)刻度分别为和并读出时间显示荧光屏8-2显示的时间Δt和挡光次数显示荧光屏8-3显示的圈数n；
(6)数据处理：地轴进动角度(以分作为单位)。根据地轴的连续进动规律，按地轴进动一圈应该为360°，转轮(地球)转动一圈为一天，一个恒星年为365.2422日(天)，则转轮(地球)转动n圈所相当的恒星年数为n/365.2422。设地球进动一周360°所需要的年数x，则
则可以计算出，横梁(地轴)进动一周所需要的恒星年数为
天文学家已经测试出，地轴进动一周需要26000年，为了验证该结论的正确性，我们可以通过(2)式的计算结果，来与之相比。

Claims (4)

1.一种导电刷传输线式的高精度双轮轴双游标地轴进动实验仪，其特征在于，包括：横梁(1)、横梁支撑架(2)、空心进动总轴(3)、双轮轴导电传输套(4)、主尺盘与主尺(5)、导线通道(6)、总支撑柱(7)、电控箱(8)和仪器底座(9)；电机(1-4)固定在横梁(1)一端，转盘(1-6)固定在电机(1-4)轴上，平衡锤(1-1)套接于横梁(1)上；上轮轴(4-1)和下轮轴(4-2)分别卡套接于双轮轴导电传输套(4)上下相应位置，导电环A(4-11)、导电环B(4-21)和导电环C(4-31)分别采用两个绝缘支撑柱(4-110)上下相间固定在双轮轴导电传输套(4)空心圆台侧壁(4-01)上，导电环A(4-11)、导电环B(4-21)和导电环C(4-31)下端分别焊接导线并从圆台侧壁(4-01)眼位穿出进入双轮轴导电传输套(4)空腔中；中心传输导电管(6-1)通过空心进动总轴上柱形空腔体下隔层(4-301)、上隔层(4-302)固定在其中心并穿过顶层表面(4-303)空心螺孔；导电刷A(4-10)、导电刷B(4-20)和导电刷C(4-30)固定在空心进动总轴(3)下锥形空腔体(4-4)导电刷固定圆台面(4-41)并与导电环A(4-11)、导电环B(4-21)和导电环C(4-31)对应的位置上，且导电刷A(4-10)、导电刷B(4-20)和导电刷C(4-30)终端导线引入空心进动总轴(3)下锥形空腔体(4-4)内；空心进动总轴下锥形空腔体(4-4)导电刷固定圆台面(4-41)上的导电刷A(4-10)、导电刷B(4-20)和导电刷C(4-30)终端的三根导线分别与空心进动总轴(3)上柱形空腔体(4-5)中的中心传输导电管(6-1)的三根导线连接，空心进动总轴(3)下锥形空腔体(4-4)对应螺接至空心进动总轴(3)上柱形空腔体(4-5)上，横梁架(2)用空心螺丝(2-2)套至中心传输导电管(6-1)螺接于空心进动总轴(3)上柱形空腔体(4-5)上表面，组装成空心进动总轴(3)；左游标尺(3-3)和右游标尺(3-30)的左横向调节杆(3-1)和右横向调节杆(3-10)分别安装在相隔180°的空心进动总轴(3)上的左螺孔(3-11)和右螺孔(3-101)上，以及安装左纵向调节杆(3-2)和右纵向调节杆(3-20)在左横向调节杆(3-1)和右横向调节杆(3-10)相应位置，并对应安装左游标尺(3-3)和右游标尺(3-30)。
2.根据权利要求1所述的导电刷传输线式的高精度双轮轴双游标地轴进动实验仪，其特征在于：所述导电刷A(4-10)、导电刷B(4-20)和导电刷C(4-30)采用固定空心柱(4-104)采用钢性弹簧(4-103)与活动空心柱(4-105)连接，电刷(4-106)固定在活动空心柱(4-105)前端。
3.根据权利要求1所述的导电刷传输线式的高精度双轮轴双游标地轴进动实验仪，其特征在于：所述空心进动总轴(3)安装在双轮轴导电传输套(4)中，且上轮轴(4-1)与空心进动总轴(3)的上套卡接，下轮轴(4-2)与空心进动总轴(3)的下套卡接，导电刷A(4-10)、导电刷B(4-20)和导电刷C(4-30)的三个电刷(4-106)分别与双轮轴导电传输套(4)内圆台侧壁(4-01)上导电环A(4-11)、导电环B(4-21)和导电环C(4-31)对应吻合。
4.根据权利要求1所述的导电刷传输线式的高精度双轮轴双游标地轴进动实验仪，其特征在于：所述双轮轴导电传输套(4)中的三根导线与进动仪支撑柱(7)内导线通道(6)中的三根导线对应连接，其套接在进动仪支撑柱(7)内，双轴横梁(1)转动轴安装在轮轴架(2)的横梁转动轴(2-1)上。
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