CN112985674B - 一种折叠弹翼组合的滚转力矩测量方法 - Google Patents

一种折叠弹翼组合的滚转力矩测量方法 Download PDF

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    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers

Abstract

本发明公开了一种折叠弹翼组合的滚转力矩测量方法。本发明运用力矩平衡原理测量，无需应变片和处理电路，操作和观察方便，计算过程简单，不引入偏心力矩耦合作用，在扭簧扭矩、弹翼与转轴间的摩擦力矩、扭簧与转轴间的摩擦力矩、轴承间摩擦力矩这四种力矩耦合作用下，且在扭簧扭矩始终大于其余三种摩擦力矩耦合作用下，扭簧扭矩、弹翼与转轴间的摩擦力矩、扭簧与转轴间的摩擦力矩、轴承间摩擦力矩这四种力矩无法达到四种力矩平衡状态下，在施加外部力矩达到第一次多种力矩平衡基础上，通过对折叠弹翼组合在展开瞬间预先施加作用力，实现了折叠弹翼组合的反向滚转，进而实现了滚转力矩和轴承间摩擦力矩多种力矩组合的同步测量。

Description

一种折叠弹翼组合的滚转力矩测量方法
技术领域
本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种折叠弹翼组合的滚转力矩测量方法。
背景技术
为实现全弹径向空间的小型化，或为满足发射筒径向尺寸要求时，经常采用折叠弹翼组合结构，折叠弹翼组合通常包括若干片弹翼、弹翼筒、折叠机构等，多片弹翼通过折叠机构安装在弹翼筒上，弹翼筒与弹体间通过轴承连接，常用的折叠机构是在弹翼和弹翼筒间增加螺旋扭簧和转轴等，在装入发射筒前需要将所有弹翼折叠，而发射过程中弹体与发射筒分离后，所有折叠弹翼在扭簧作用下展开，在扭簧扭矩、弹翼与转轴间的摩擦力矩、扭簧与转轴间的摩擦力矩共同作用下，弹翼组合会对弹体产生滚转力矩，为减小折叠弹翼组合展开对弹体的影响，所以要控制和测量折叠弹翼组合的滚转力矩。
现有力矩测量方法大多利用应变片的压电效应原理，或利用测力计(或测力装置)直接测量力后与力臂相乘计算力矩。前一种方法需要在被测件上粘贴应变片，通过应变片单片全桥或组桥方式处理电路测量力矩，测量方法原理复杂，操作繁琐。而折叠弹翼组合在展开过程中需要克服弹翼与转轴间摩擦力矩、扭簧与转轴间摩擦力矩和轴承内部摩擦力矩，后一种方法只适用于单一力矩的测量，无法测量折叠弹翼组合的滚转力矩。ZL201510589012.7采用力矩组合同步测量的方法，但首先，该方法需要引入偏心力矩，其次，该方法只适用于两种力矩耦合作用情况，最后，两种力矩在测量时需达到力矩平衡状态，不适用于无偏心力矩耦合作用情况，也不适用于三种及三种以上力矩耦合作用情况，也不适用于两种及两种以上力矩不平衡状态下的测量。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种折叠弹翼组合的滚转力矩测量方法，运用力矩平衡原理测量，无需应变片和处理电路，操作和观察方便，计算过程简单，不引入偏心力矩耦合作用，在扭簧扭矩、弹翼与转轴间的摩擦力矩、扭簧与转轴间的摩擦力矩、轴承间摩擦力矩这四种力矩耦合作用下，且在扭簧扭矩始终大于其余三种摩擦力矩耦合作用下，扭簧扭矩、弹翼与转轴间的摩擦力矩、扭簧与转轴间的摩擦力矩、轴承间摩擦力矩这四种力矩无法达到四种力矩平衡状态下，在施加外部力矩达到第一次多种力矩平衡基础上，通过对折叠弹翼组合在展开瞬间预先施加作用力，实现了折叠弹翼组合的反向滚转，进而实现了滚转力矩和轴承间摩擦力矩多种力矩组合的同步测量。
本发明的折叠弹翼组合的滚转力矩测量方法，采用拉绳和测力装置矩形测量，包括：
步骤1，设置初始状态：固定弹体，所述弹体中心轴线与铅垂线平行，所有弹翼为折叠状态；所述拉绳的一端粘在弹翼筒外圆面，另一端与测力装置连接，拉绳与弹翼筒外圆面相切；通过测力装置将拉绳拉紧并将测力装置示数归零；
步骤2，释放折叠机构中的扭簧扭矩，所有弹翼展开，直到弹翼筒相对弹体旋转；记录弹翼筒开始旋转瞬间的测力装置示数，记为F1；
步骤3，恢复初始状态；
步骤4，释放折叠机构中的扭簧扭矩，在所有弹翼展开的同时迅速施加拉力，直到弹翼筒相对弹体反方向旋转；记录弹翼筒开始旋转瞬间的测力装置示数，记为F2；
步骤5，计算折叠弹翼组合的滚转力矩为0.5·(F1+F2)·R，起转时轴承间摩擦力矩为0.5·(F2-F1)·R，其中，R为弹翼筒外圆面半径尺寸。
较优的，所述测力装置为电子测力计。
有益效果：
(1)本发明运用力矩平衡原理测量折叠弹翼组合的滚转力矩，无需传感器和处理器，操作和观察方便，计算过程简单；
(2)本发明通过两次施加可测量外部力矩和两次测力，在扭簧扭矩、弹翼与转轴间的摩擦力矩、扭簧与转轴间的摩擦力矩、轴承间摩擦力矩这四种力矩耦合作用下，实现了滚转力矩和轴承间摩擦力矩的同步测量。
(3)本发明通过两次施加可测量外部力矩和两次测力，在扭簧扭矩始终大于其余三种摩擦力矩，扭簧扭矩、弹翼与转轴间的摩擦力矩、扭簧与转轴间的摩擦力矩、轴承间摩擦力矩这四种力矩无法达到四种力矩平衡状态下，实现了滚转力矩和轴承间摩擦力矩的同步测量；
(4)本发明通过对折叠弹翼组合在展开瞬间预先施加作用力，实现了折叠弹翼组合的反向滚转，进而实现了滚转力矩和轴承间摩擦力矩多种力矩组合的同步测量。
(5)本发明固定弹体使弹体中心轴线与铅垂线平行，扭簧扭矩、弹翼与转轴间的摩擦力矩、扭簧与转轴间的摩擦力矩、轴承间摩擦力矩和施加的测试力矩均作用在水平面内，虽然弹翼质心偏离转轴中心线，但整个测试过程中不引入弹翼组合的偏心力矩，简化了力矩平衡关系和方程式，计算过程简单。
附图说明
图1为折叠弹翼组合在开展瞬间的第一次测量示意图；
图2为折叠弹翼组合在开展瞬间的第二次测量示意图；
其中，1-弹体，2-弹翼，3-弹翼筒，4-拉绳，5-电子测力计。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种折叠弹翼组合的滚转力矩测量方法，包括如下步骤：
步骤1，设置初始状态：如图1所示，固定弹体1，使弹体1中心轴线与铅垂线平行，将所有弹翼2保持在折叠状态，将拉绳4粘在弹翼筒3外圆面，弹翼筒3外圆面半径尺寸为R，电子测力计5与拉绳4连接，弹翼筒3绕弹体1中心轴线旋转时，在水平面内，拉绳4可以带动电子测力计5的测试头，拉绳4始终与弹翼筒3外圆面相切，通过电子测力计5将拉绳4拉紧并将电子测力计5示数为归零；
步骤2，释放折叠机构中的扭簧扭矩，所有弹翼2顺时针展开，弹翼筒在弹簧扭矩作用下开始逆时针转动，当弹翼筒3相对弹体1旋转的瞬间，记录此时电子测力计5示数，记为F1；
步骤3，重复步骤1；
步骤4，如图2所示，释放折叠机构中的扭簧扭矩，所有弹翼2顺时针展开，并在弹翼2展开的同时迅速施加向下的拉力，弹翼筒3在拉力的作用下开始相对弹体1顺时针旋转，当弹翼筒3相对弹体1旋转的瞬间，记录此时电子测力计5示数，记为F2；
步骤5，依据力矩平衡原理，列弹翼筒3相对弹体1旋转时的力学平衡方程式如下：
(F1×R)-M1+M2＝0 (1)
依据力矩平衡原理，列弹翼筒3相对弹体1反方向旋转时的力学平衡方程式如下：
(F2×R)-M1-M2＝0 (2)
其中，M1为滚转力矩；M2为轴承间摩擦力矩；
解方程式(1)、(2)组合，折叠弹翼组合的滚转力矩：M1＝0.5·(F1+F2)·R，以及折叠弹翼起转时的轴承间摩擦力矩M2＝0.5·(F2-F1)·R。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种折叠弹翼组合的滚转力矩测量方法，其特征在于，采用拉绳和测力装置矩形测量，包括：
步骤1，设置初始状态：固定弹体，所述弹体中心轴线与铅垂线平行，所有弹翼为折叠状态；所述拉绳的一端粘在弹翼筒外圆面，另一端与测力装置连接，拉绳与弹翼筒外圆面相切；通过测力装置将拉绳拉紧并将测力装置示数归零；在此过程中，保持折叠机构中的扭簧扭矩、弹翼与转轴间的摩擦力矩、扭簧与转轴间的摩擦力矩、轴承间摩擦力矩和施加的测试力矩均作用在水平面内，弹翼筒能够绕弹体中心轴线旋转；
步骤2，释放折叠机构中的扭簧扭矩，所有弹翼展开，直到弹翼筒相对弹体旋转；记录弹翼筒开始旋转瞬间的测力装置示数，记为F1；
步骤3，恢复初始状态；
步骤4，释放折叠机构中的扭簧扭矩，在所有弹翼展开的同时迅速施加拉力，直到弹翼筒相对弹体反方向旋转；记录弹翼筒开始旋转瞬间的测力装置示数，记为F2；
步骤5，计算折叠弹翼组合的滚转力矩为0.5·(F1+F2)·R，起转时轴承间摩擦力矩为0.5·(F2-F1)·R，其中，R为弹翼筒外圆面半径尺寸。
2.如权利要求1所述的折叠弹翼组合的滚转力矩测量方法，其特征在于，所述测力装置为电子测力计。
3.如权利要求1所述的折叠弹翼组合的滚转力矩测量方法，其特征在于，拉绳始终与弹翼筒外圆面相切。
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