CN112985675A - 一种折叠弹翼转矩测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种折叠弹翼转矩测量方法。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、摩擦力矩和弹体限位面作用于弹翼的力矩这三种力矩耦合作用下，且在扭簧扭矩始终大于摩擦力矩，扭簧扭矩和摩擦力矩无法达到两种力矩平衡状态下，在施加外部力矩达到第一次多种力矩平衡基础上，继续增大施加外部力矩打破第一次多种力矩平衡，再减小施加外部力矩至达到第二次多种力矩平衡，通过三次施加可测量外部力矩建立两次多种力矩平衡，实现了折叠弹翼转动过程中任意位置的扭簧扭矩和摩擦力矩多种力矩组合的同步测量。

Description

一种折叠弹翼转矩测量方法

技术领域

本发明涉及测量方法技术领域，具体涉及一种折叠弹翼转矩测量方法。

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，经常在弹翼结构上采用折叠弹翼设计，常用的方法是在弹翼和弹体间增加螺旋扭簧和转轴，弹翼折叠时通过外力将扭簧压紧，通过扭簧释放弹性力矩实现弹翼展开。

在径向平面内，弹翼相对弹体转动过程中，主要受弹翼转矩和气动力矩的综合影响，弹翼转动过程中的力矩包括扭簧扭矩和摩擦力矩，摩擦力矩又包括弹翼与转轴间的摩擦力矩和扭簧与转轴间的摩擦力矩，扭簧扭矩必须克服气动力矩和摩擦力矩，才能实现弹翼展开和可靠保持，所以要控制和测量扭簧扭矩和摩擦力矩。

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。后一种方法只适用于单一力矩的测量，无法满足多种力矩组合同步测量要求。ZL201510589012.7采用力矩组合同步测量的方法，但其需要引入偏心力矩，且只适用于两种力矩耦合作用情况，并且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，不适用于三种力矩耦合作用情况，也不适用于两种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转矩测量方法，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、摩擦力矩和弹体限位面作用于弹翼的力矩这三种力矩耦合作用下，且在扭簧扭矩始终大于摩擦力矩，扭簧扭矩和摩擦力矩无法达到两种力矩平衡状态下，在施加外部力矩达到第一次多种力矩平衡基础上，继续增大施加外部力矩打破第一次多种力矩平衡，再减小施加外部力矩至达到第二次多种力矩平衡，通过三次施加可测量外部力矩建立两次多种力矩平衡，实现了折叠弹翼转动过程中任意位置的扭簧扭矩和摩擦力矩多种力矩组合的同步测量。

本发明的折叠弹翼转矩测量方法，采用拉绳和测力装置进行测量，包括如下步骤：

步骤1，固定弹体，使转轴与铅垂线平行；弹翼保持在展开状态，与弹体的限位面靠紧；所述拉绳粘在弹翼外端面，拉绳粘贴处与转轴的距离为L；

步骤2，通过测力装置在水平面内从零开始缓慢施加拉力，拉力方向垂直于弹翼，记录弹翼与弹体的限位面刚好分离时的测力装置示数，记为F1；

步骤3，继续增加拉力，使弹翼沿远离限位面的方向相对弹体转动一定角度，再缓慢减小拉力，记录弹翼与弹体的限位面即将接触时的测力装置示数，记为F2；

步骤4，弹翼与弹体的限位面接触状态下的扭簧扭矩为0.5·(F1+F2)·L，摩擦力矩为0.5·(F1-F2)·L。

本发明还提供了一种测量弹翼在任意角度下的扭簧扭矩和摩擦力矩的方法，包括如下步骤：

步骤1，固定弹体，使转轴与铅垂线平行；弹翼保持在展开状态，与弹体的限位面靠紧；所述拉绳粘在弹翼外端面，拉绳粘贴处与转轴的距离为L；

步骤2、通过测力装置在水平面内从零开始缓慢施加拉力，拉力方向垂直于弹翼，使弹翼沿远离弹体的限位面的方向相对弹体转动一个角度θ1，记录此时测力装置示数，记为F3；

步骤3、继续增加拉力，使弹翼沿远离弹体的限位面的方向相对弹体再转动一个角度θ2，再缓慢减小拉力，使弹翼沿靠近弹体的限位面的方向相对弹体转动，直到恢复步骤2中的角度θ1状态，记录此时测力装置示数，记为F4；

步骤4、计算弹翼与弹体之间的角度为θ1时的扭簧扭矩为0.5·(F3+F4)·L，摩擦力矩为0.5·(F3-F4)·L。

较优的，所述测力装置为电子测力计。

所述扭簧扭矩、摩擦力矩和施加的测试力矩均作用在水平面。

有益效果：

(1)本发明运用力矩平衡原理测量折叠弹翼转动过程中的扭簧扭矩和摩擦力矩，无需传感器和处理器，操作和观察方便，计算过程简单；

(2)本发明通过三次施加可测量外部力矩和两次测力，在扭簧扭矩、摩擦力矩和弹体限位面作用于弹翼的力矩这三种力矩耦合作用下，实现了弹翼与弹体的限位面接触状态下的扭簧扭矩和摩擦力矩的同步测量；

(3)本发明通过三次施加可测量外部力矩和两次测力，在扭簧扭矩始终大于摩擦力矩，扭簧扭矩和摩擦力矩无法达到两种力矩平衡状态下，实现了弹翼与弹体的限位面为任意角度状态下的扭簧扭矩和摩擦力矩的同步测量；

(4)本发明通过三次施加可测量外部力矩和两次测力，最终实现了折叠弹翼转动过程中任意位置的扭簧扭矩和摩擦力矩多种力矩组合的同步测量；

(5)本发明固定弹体使转轴与铅垂线平行，使扭簧扭矩、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为弹翼结构示意图；

图2和图3为弹翼与弹体的限位面接触状态下的两次测量示意图；

图4和图5为弹翼与弹体的限位面为一定角度状态下的两次测量示意图；

图2、图3、图4和图5均为图1的俯视图。

其中，1-弹体，2-弹翼，3-转轴，4-扭簧，5-拉绳，6-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转矩测量方法，包括如下步骤：

步骤1，如图1和图2所示，固定弹体1，使转轴3与铅垂线平行，将弹翼2保持在展开状态，此时在扭簧4的作用下弹翼2与弹体1的限位面靠紧，将拉绳5粘在弹翼2外端面，弹翼2外端面与转轴3的距离为L；

步骤2，如图2所示，通过电子测力计6在水平面内从零开始缓慢施加拉力，拉力方向垂直于弹翼2，施加拉力过程中观察弹翼2与弹体1的限位面，直到弹翼2与弹体1的限位面刚好分离，记录此时电子测力计6示数，记为F1；

步骤3，如图3所示，继续增加拉力，使弹翼2沿远离弹体1的限位面的方向相对弹体1转动一定角度，再缓慢减小拉力，使弹翼2沿靠近弹体1的限位面的方向相对弹体1转动，直到弹翼2与弹体1的限位面即将接触，记录此时电子测力计6示数，记为F2；

步骤4，依据力矩平衡原理，列弹翼2与弹体1的限位面刚好分离瞬间的力学平衡方程式如下：

(F1×L)-M1-M2＝0 (1)

依据力矩平衡原理，列弹翼2与弹体1的限位面即将接触瞬间的力学平衡方程式如下：

(F2×L)-M1+M2＝0 (2)

其中，M1为弹翼2与弹体1的限位面接触状态下的扭簧扭矩；M2为弹翼2与弹体1的限位面接触状态下的摩擦力矩；

解方程式(1)、(2)组合，得弹翼2与弹体1的限位面接触状态下，

扭簧扭矩：M1＝0.5·(F1+F2)·L，

摩擦力矩：M2＝0.5·(F1-F2)·L。

步骤5，如图4所示，通过电子测力计6在水平面内从零开始缓慢施加拉力，拉力方向垂直于弹翼2，使弹翼2沿远离弹体1的限位面的方向相对弹体1转动一个角度θ1，记录此时电子测力计6示数，记为F3；

步骤6，如图5所示，继续增加拉力，使弹翼2沿远离弹体1的限位面的方向相对弹体1再转动一个角度θ2，再缓慢减小拉力，使弹翼2沿靠近弹体1的限位面的方向相对弹体1转动，直到恢复步骤5中的角度θ1位置，记录此时电子测力计6示数，记为F4；

步骤7，依据力矩平衡原理，列弹翼2与弹体1的限位面两次为角度θ1状态下瞬间的力学平衡方程式如下：

(F3×L)-M3-M4＝0 (3)

(F4×L)-M3+M4＝0 (4)

其中，M3为弹翼2与弹体1的限位面为角度θ1状态下的扭簧扭矩；M4为弹翼2与弹体1的限位面为角度θ1状态下的摩擦力矩。

解方程式(3)、(4)组合，得弹翼2与弹体1的限位面为角度θ1状态下，

扭簧扭矩：M3＝0.5·(F3+F4)·L，

摩擦力矩：M4＝0.5·(F3-F4)·L。

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 (5)

1.一种折叠弹翼转矩测量方法，其特征在于，采用拉绳和测力装置进行测量，包括如下步骤：

步骤1，固定弹体，使转轴与铅垂线平行；弹翼保持在展开状态，与弹体的限位面靠紧；所述拉绳粘在弹翼外端面，拉绳粘贴处与转轴的距离为L；

步骤2，通过测力装置在水平面内从零开始缓慢施加拉力，拉力方向垂直于弹翼，记录弹翼与弹体的限位面刚好分离时的测力装置示数，记为F1；

步骤3，继续增加拉力，使弹翼沿远离限位面的方向相对弹体转动一定角度，再缓慢减小拉力，记录弹翼与弹体的限位面即将接触时的测力装置示数，记为F2；

步骤4，弹翼与弹体的限位面接触状态下的扭簧扭矩为0.5〃(F1+F2)〃L，摩擦力矩为0.5〃(F1-F2)〃L。

2.如权利要求1所述的折叠弹翼转矩测量方法，其特征在于，所述测力装置为电子测力计。

3.一种折叠弹翼转矩测量方法，其特征在于，采用拉绳和测力装置测量弹翼在任意角度下的扭簧扭矩和摩擦力矩；包括如下步骤：

步骤1，固定弹体，使转轴与铅垂线平行；弹翼保持在展开状态，与弹体的限位面靠紧；所述拉绳粘在弹翼外端面，拉绳粘贴处与转轴的距离为L；

步骤2、通过测力装置在水平面内从零开始缓慢施加拉力，拉力方向垂直于弹翼，使弹翼沿远离弹体的限位面的方向相对弹体转动一个角度θ1，记录此时测力装置示数，记为F3；

步骤3、继续增加拉力，使弹翼沿远离弹体的限位面的方向相对弹体再转动一个角度θ2，再缓慢减小拉力，使弹翼沿靠近弹体的限位面的方向相对弹体转动，直到恢复步骤2中的角度θ1状态，记录此时测力装置示数，记为F4；

步骤4、计算弹翼与弹体之间的角度为θ1时的扭簧扭矩为0.5·(F3+F4)·L，摩擦力矩为0.5·(F3-F4)·L。

4.如权利要求3所述的折叠弹翼转矩测量方法，其特征在于，所述测力装置为电子测力计。

5.如权利要求3所述的折叠弹翼转矩测量方法，其特征在于，所述扭簧扭矩、摩擦力矩和施加的测试力矩均作用在水平面。

Images