CN115265913B - 一种基于平行轴推广定理的大型高速回转装备惯性中心测量方法 - Google Patents

Abstract

一种基于平行轴推广定理的回转装备惯性中心测量方法，它涉及一种回转装备惯性中心测量方法。本发明为了解决通过空间位姿误差补偿以及传感器坐标补偿提高惯性中心测量精度，操作起来过于繁琐，不利于车间广泛应用的问题。本发明基于平行轴推广定理，提高了大型高速回转装备惯性中心测量精度。本发明属于大型高速回转装备惯量测量领域。

Description

一种基于平行轴推广定理的大型高速回转装备惯性中心测量 方法

技术领域

本发明涉及一种大型高速回转装备惯性中心测量方法，属于大型高速回转装备惯量测量领域。

背景技术

惯性中心是大型高速回转装备的质量属性特征，惯性中心的测量精度决定着大型高速回转装备转动惯量的测量精度。在地表上，惯性中心与质心以及重心重合。目前常用多点称重法测量大型高速回转装备惯性中心，在测量过程中需要设计、加工以及安装称重传感器。测量过程中的传感器安装倾斜、受力点坐标发生变化会引入新的测量误差，造成惯性中心测量精度降低。部分专家学者尝试通过空间位姿误差补偿以及传感器坐标补偿提高惯性中心测量精度，但是操作起来过于繁琐，不利于车间广泛应用。因此，亟需提出一种仅通过惯量测量装置可以完成惯性中心测量的方法。本发明提出一种基于平行轴推广定理的大型高速回转装备惯性中心测量方法，旨在提出一种新的惯性中心测量方法并提高惯性中心测量精度。

发明内容

本发明为解决通过空间位姿误差补偿以及传感器坐标补偿提高惯性中心测量精度，操作起来过于繁琐，不利于车间广泛应用的问题，进而提出一种基于平行轴推广定理的回转装备惯性中心测量方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的具体步骤如下：

步骤一、将大型高速回转装备固定在转动惯量测试平台上，旋转转台，大型高速回转装备绕回转轴1转动，通过位移传感器测量得到此时回转轴1与XOY平面相交点O₁(x₁,y₁)，通过扭摆法测得其转动惯量为I₁；

步骤二、将大型高速回转装备在测试平台上移动一段距离，并重新固定，旋转转台，大型高速回转装备绕回转轴2转动，通过位移传感器测量得到此时回转轴2与XOY平面相交点O₂(x₂,y₂)，通过扭摆法测得其转动惯量为I₂；

步骤三、再次将大型高速回转装备在测试平台上移动一段距离，并重新固定，旋转转台，大型高速回转装备绕回转轴3转动，通过位移传感器测量得到此时回转轴3与XOY平面相交点O₃(x₃,y₃)，通过扭摆法测得其转动惯量为I₃；

步骤四、根据步骤一、步骤二、步骤三获得的数据求解惯性中心C投影坐标；将大型高速回转装备旋转90，通过位移传感器测量得到大型高速回转装备基准面在测量坐标系XOYZ的X方向坐标为x₁′，大型高速回转装备绕回转轴1′转动。通过扭摆法测得其转动惯量为I₁′；

步骤五、将大型高速回转装备在测试平台上沿X方向移动一段距离，重新固定，通过位移传感器测量得到大型高速回转装备基准面在测量坐标系XOYZ的X方向坐标为x₂′，大型高速回转装备绕回转轴2′转动；通过扭摆法测得其转动惯量为I₂′；

步骤六、求解惯性中心Z方向坐标。

进一步的，步骤四中列方程求解惯性中心C投影坐标的过程为：

根据公式(1)求得惯性中心C投影坐标如下：

公式(2)中，m表示大型高速回转装备质量。

进一步的，步骤七中求解惯性中心Z方向坐标的过程为：

则惯性中心坐标为：

本发明的有益效果是：本发明提出了一种通过测量大型高速回转装备绕不同回转轴线的转动惯量进而对惯性中心进行测量求解的方法。本发明利用平行轴推广定理将绕任意回转轴转动惯量与该方法采用扭摆法并利用转动惯量测量装置即可完成，避免了其他测量装置的辅助，即仅通过惯量测量装置可以完成惯性中心测量，可以消除由于辅助工装安装造成的惯性中心测量误差，有助于提高惯性中心和工件转动惯量测量精度。本发明所提方法避免了传统多点称重法、多线摆法测量过程中引入的空间位姿误差对惯性中心测量精度的问题，操作简单方便，有利于在生产线上广泛应用。

附图说明

图1a是步骤一中惯性中心投影坐标测量示意图；

图1b是步骤二中惯性中心投影坐标测量示意图；

图1c是步骤三中惯性中心投影坐标测量示意图；

图2a是步骤五中惯性中心z轴方向坐标测量示意图；

图2b是步骤六中惯性中心z轴方向坐标测量示意图；

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种基于平行轴推广定理的回转装备惯性中心测量方法的步骤如下：

步骤一、将大型高速回转装备固定在转动惯量测试平台上，旋转转台，大型高速回转装备绕回转轴1转动，通过位移传感器测量得到此时回转轴1与XOY平面相交点O₁(x₁,y₁)，通过扭摆法测得其转动惯量为I₁；

步骤二、将大型高速回转装备在测试平台上移动一段距离，并重新固定，旋转转台，大型高速回转装备绕回转轴2转动，通过位移传感器测量得到此时回转轴2与XOY平面相交点O₂(x₂,y₂)，通过扭摆法测得其转动惯量为I₂；

步骤三、再次将大型高速回转装备在测试平台上移动一段距离，并重新固定，旋转转台，大型高速回转装备绕回转轴3转动，通过位移传感器测量得到此时回转轴3与XOY平面相交点O₃(x₃,y₃)，通过扭摆法测得其转动惯量为I₃；

步骤四、根据步骤一、步骤二、步骤三获得的数据求解惯性中心C投影坐标；将大型高速回转装备旋转90，通过位移传感器测量得到大型高速回转装备基准面在测量坐标系XOYZ的X方向坐标为x₁′，大型高速回转装备绕回转轴1′转动。通过扭摆法测得其转动惯量为I₁′；

步骤五、将大型高速回转装备在测试平台上沿X方向移动一段距离，重新固定，通过位移传感器测量得到大型高速回转装备基准面在测量坐标系XOYZ的X方向坐标为x₂′，大型高速回转装备绕回转轴2′转动；通过扭摆法测得其转动惯量为I₂′；

步骤六、求解惯性中心Z方向坐标。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种基于平行轴推广定理的回转装备惯性中心测量方法的步骤四中列方程求解惯性中心C投影坐标的过程为：

根据公式(1)求得惯性中心C投影坐标如下：

公式(2)中，m表示大型高速回转装备质量。

具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种基于平行轴推广定理的回转装备惯性中心测量方法的步骤七中求解惯性中心Z方向坐标的过程为：

则惯性中心坐标为：

转动惯量平行轴原理

式中，I表示绕回转轴转动惯量，I_c表示绕惯性中心转动惯量，m表示大型高速回转装备质量，d_o-c表示回转轴偏移惯性中心距离。

平行轴推广定理表示如下：

式中，I_a和I_b表示大型高速回转装备绕回转轴a、b的转动惯量，d_a-c和d_b-c表示回转轴a、b偏移惯性中心的距离；

如图1所示，测量坐标系XOYZ以转台几何中心为原点，以回转轴为Z轴，以转台0°方向为X轴；在测量坐标系XOYZ下，大型高速回转装备惯性中心C投影坐标为(x_c,y_c)，回转轴a、b与XOY平面相交与点A(x_a,y_a)，点B(x_b,y_b)；回转轴j偏移惯性中心的距离表示为：

将式(7)代入式(6)中得：

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于平行轴推广定理的回转装备惯性中心测量方法，其特征在于：所述测量方法的步骤如下：

步骤一、将大型高速回转装备固定在转动惯量测试平台上，旋转转台，大型高速回转装备绕回转轴1转动，通过位移传感器测量得到此时回转轴1与XOY平面相交点O₁(x₁,y₁)，通过扭摆法测得其转动惯量为I₁；

步骤二、将大型高速回转装备在测试平台上移动一段距离，并重新固定，旋转转台，大型高速回转装备绕回转轴2转动，通过位移传感器测量得到此时回转轴2与XOY平面相交点O₂(x₂,y₂)，通过扭摆法测得其转动惯量为I₂；

步骤三、再次将大型高速回转装备在测试平台上移动一段距离，并重新固定，旋转转台，大型高速回转装备绕回转轴3转动，通过位移传感器测量得到此时回转轴3与XOY平面相交点O₃(x₃,y₃)，通过扭摆法测得其转动惯量为I₃；

步骤四、根据步骤一、步骤二、步骤三获得的数据求解惯性中心C投影坐标；将大型高速回转装备旋转90°，通过位移传感器测量得到大型高速回转装备基准面在测量坐标系XOYZ的X方向坐标为x₁′，大型高速回转装备绕回转轴1′转动。通过扭摆法测得其转动惯量为I₁′；

步骤五、将大型高速回转装备在测试平台上沿X方向移动一段距离，重新固定，通过位移传感器测量得到大型高速回转装备基准面在测量坐标系XOYZ的X方向坐标为x₂′，大型高速回转装备绕回转轴2′转动；通过扭摆法测得其转动惯量为I₂′；

步骤六、求解惯性中心Z方向坐标。

2.根据权利要求1所述的一种基于平行轴推广定理的回转装备惯性中心测量方法，其特征在于：步骤四中列方程求解惯性中心C投影坐标的过程为：

根据公式(1)求得惯性中心C投影坐标如下：

公式(2)中，m表示大型高速回转装备质量。

3.根据权利要求1所述的一种基于平行轴推广定理的回转装备惯性中心测量方法，其特征在于：步骤七中求解惯性中心Z方向坐标的过程为：

则惯性中心坐标为：