CN205506296U - 一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，包括底座、外套、扭摆组件和工作台，扭摆组件包括气浮轴承座、气浮轴承、扭杆座和扭杆，气浮轴承座连接在外套顶部，气浮轴承的轴套与气浮轴承座连接，扭杆座与气浮轴承的旋转主轴下端连接，扭杆的上端与扭杆座连接，底座上连接有扭杆转接座，扭杆转接座的中间位置处设置有方孔，扭杆的下端卡合连接在方孔内；工作台连接在气浮轴承的旋转主轴上端，工作台的底部设置有摆针，气浮轴承座顶部连接有光电管座，光电管座上安装有光电管。本实用新型的设计合理，实现方便且成本低，稳定性好，测量效率高，测量精度高，空气阻力影响小，工作可靠性高，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
Description
技术领域
本实用新型属于物体转动惯量测量技术领域，具体涉及一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置。
背景技术
转动惯量是力学中一个基本的物理量，其值取决于物体的形状、质量分布以及所选转轴的位置。对于几何形状简单、质量分布均匀的刚体可以直接用公式计算出它相对于某一确定转轴的转动惯量；但是对于外形复杂和质量分布不均匀的物体，就只能通过试验的方法来精确测量其转动惯量。
目前针对此类物体测量其转动惯量的方法主要有单线扭摆法、三线扭摆法和台式扭摆法等，其中：单线扭摆法适用于测量不规则物体及火炮弹箭的转动惯量，其缺点是受温度等外界因素影响，并且很容易倾斜；三线扭摆法是在单线扭摆法的基础上的改进，用三线摆法测得的摆动周期测量误差较大，且不能测试较重试件；台式扭摆法是在单线扭摆法和三线扭摆法基础上加以改进而成的，其优点是稳定性好、测量迅速而且精度高、物体重力不参与扭摆运动、待测物体的质心不一定通过转轴、空气阻力影响小。
扭摆法测转动惯量，根据测量平台支撑方式的不同，分为气浮轴承支撑方式和机械轴承支撑方式。采用气浮轴承支撑的优点是摆动过程中摩擦力小，由阻尼引起的摆动周期误差可以忽略不计，其测量误差为±0.1％。但是，现有技术中还缺乏结构简单、设计合理、实现方便且成本低、使用操作便捷、工作可靠性高、测量效率高、测量精度高、实用性强的气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，其设计合理，实现方便且成本低，稳定性好，测量效率高，测量精度高，空气阻力影响小，工作可靠性高，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，其特征在于：包括底座、外套、扭摆组件和用于安装转动惯量待测量试件的工作台，所述外套固定连接在底座顶部，所述扭摆组件包括气浮轴承座、气浮轴承、扭杆座和扭杆，所述气浮轴承座固定连接在外套顶部，所述气浮轴承的轴套与气浮轴承座固定连接，所述扭杆座与气浮轴承的旋转主轴下端固定连接，所述扭杆的上端与扭杆座固定连接，所述气浮轴承的下部、扭杆座和扭杆均位于外套内部，所述底座上固定连接有扭杆转接座，所述扭杆转接座的中间位置处设置有方孔，所述扭杆的下端卡合连接在所述方孔内；所述工作台固定连接在气浮轴承的旋转主轴上端，所述工作台的底部设置有摆针，所述气浮轴承座顶部固定连接有光电管座，所述光电管座上安装有用于感应摆针的光电管。
上述的一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，其特征在于：所述工作台的侧面设置有手柄。
上述的一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，其特征在于：所述工作台的底部设置限位块，所述气浮轴承座顶部设置有与限位块相配合限制工作台的旋转角度的限位座。
上述的一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，其特征在于：所述底座上通过调节螺钉连接有调平座。
上述的一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，其特征在于：所述外套的外壁上设置有吊环。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型的结构简单，设计合理，实现方便且成本低。
2、本实用新型通过设置限位座和限位块，能够限制工作台的旋转角度，防止工作台的旋转角度过大损坏扭杆。
3、本实用新型采用气浮轴承支撑方式和扭摆法测量转动惯量待测量试件的转动惯量，稳定性好，测量效率高，测量精度高，空气阻力影响小，工作可靠性高。
4、本实用新型的实用性强，使用效果好，便于推广使用。
综上所述，本实用新型的设计合理，实现方便且成本低，稳定性好，测量效率高，测量精度高，空气阻力影响小，工作可靠性高，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型限位块和限位座的布设位置示意图。
附图标记说明:
1—扭杆转接座； 2—底座； 3—外套；
4—扭杆； 5—扭杆座； 6—气浮轴承；
7—气浮轴承座； 8—光电管座； 9—摆针；
10—工作台； 11—手柄； 12—转动惯量待测量试件；
13—限位块； 14—限位座； 15—吊环；
16—调平座； 17—光电管。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，包括底座2、外套3、扭摆组件和用于安装转动惯量待测量试件12的工作台10，所述外套3固定连接在底座2顶部，所述扭摆组件包括气浮轴承座7、气浮轴承6、扭杆座5和扭杆4，所述气浮轴承座7固定连接在外套3顶部，所述气浮轴承6的轴套与气浮轴承座7固定连接，所述扭杆座5与气浮轴承6的旋转主轴下端固定连接，所述扭杆4的上端与扭杆座5固定连接，所述气浮轴承6的下部、扭杆座5和扭杆4均位于外套3内部，所述底座2上固定连接有扭杆转接座1，所述扭杆转接座1的中间位置处设置有方孔，所述扭杆4的下端卡合连接在所述方孔内；所述工作台10固定连接在气浮轴承6的旋转主轴上端，所述工作台10的底部设置有摆针9，所述气浮轴承座7顶部固定连接有光电管座8，所述光电管座8上安装有用于感应摆针9的光电管17。
如图1所示，本实施例中，所述工作台10的侧面设置有手柄11。通过操作手柄11，能够方便地旋转工作台10。
如图1和图2所示，本实施例中，所述工作台10的底部设置限位块13，所述气浮轴承座7顶部设置有与限位块13相配合限制工作台10的旋转角度的限位座14。通过设置限位座14和限位块13，能够限制工作台10的旋转角度，防止工作台10的旋转角度过大损坏扭杆4。
如图1所示，本实施例中，所述底座2上通过调节螺钉连接有调平座16。通过调节调节螺钉，能够方便地对底座2进行调平。
如图1所示，本实施例中，所述外套3的外壁上设置有吊环15。通过设置吊环15，能够方便该转动惯量测量装置的移动。
采用本实用新型进行气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量的方法，包括以下步骤：
步骤一、给气浮轴承6通气；
步骤二、测量所述气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量未安装转动惯量待测量试件12时的摆动周期T0并记录：转动手柄11，手柄11带动工作台10转动起始角度θ后，释放手柄11，工作台10的转动动力通过气浮轴承6的旋转主轴传递给扭杆座5，再传递给扭杆4，在扭杆4的作用下，工作台10摆动，所述光电管17对工作台10的摆动周期进行测量并将测量得到的摆动周期记录为所述气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量未安装转动惯量待测量试件12时的摆动周期T0；
步骤三、测量所述气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量安装标校件后的摆动周期T0并记录，具体过程为：
步骤301、将标校件安装在工作台10上；
步骤302、转动手柄11，手柄11带动工作台10转动起始角度θ后，释放手柄11，工作台10的转动动力通过气浮轴承6的旋转主轴传递给扭杆座5，再传递给扭杆4，在扭杆4的作用下，工作台10摆动，所述光电管17对工作台10的摆动周期进行测量并将测量得到的摆动周期记录为所述气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量安装了标校件后的摆动周期TX1；
步骤303、取下标校件；
步骤四、测量所述气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量安装转动惯量待测量试件12后的摆动周期TX并记录，具体过程为：
步骤401、将转动惯量待测量试件12安装在工作台10上，并测量工作台10的中心与转动惯量待测量试件12的质心之间的距离R；
步骤402、转动手柄11，手柄11带动工作台10转动起始角度θ后，释放手柄11，工作台10的转动动力通过气浮轴承6的旋转主轴传递给扭杆座5，再传递给扭杆4，在扭杆4的作用下，工作台10摆动，所述光电管17对工作台10的摆动周期进行测量并将测量得到的摆动周期记录为所述气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量安装了转动惯量待测量试件12后的摆动周期TX；
步骤403、取下转动惯量待测量试件12；
步骤五、转动惯量待测量试件12的转动惯量计算，具体过程为：
步骤501、根据公式计算扭杆4的等效刚度Keq；其中，IStandar为所述标校件的转动惯量；
步骤502、根据公式计算转动惯量待测量试件12对工作台10中心的转动惯量Ip；
步骤503、根据公式Icp＝Ip-MR2计算转动惯量待测量试件12对其质心的转动惯量Icp，其中，M为转动惯量待测量试件12的质量。
本实施例中，步骤二、步骤302和步骤402中所述起始角度θ的取值为均2°～10°。
具体实施时，步骤501中所述标校件的转动惯量IStandar由标定机构标定，为预先已知量；步骤401中转动惯量待测量试件12的质心，以及步骤503中转动惯量待测量试件12的质量通过质量质心测量台测定。
综上所述，本实用新型采用气浮轴承支撑方式和扭摆法测量转动惯量待测量试件的转动惯量，稳定性好，测量迅速而且精度高，空气阻力影响小，工作可靠性高。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，其特征在于：包括底座(2)、外套(3)、扭摆组件和用于安装转动惯量待测量试件(12)的工作台(10)，所述外套(3)固定连接在底座(2)顶部，所述扭摆组件包括气浮轴承座(7)、气浮轴承(6)、扭杆座(5)和扭杆(4)，所述气浮轴承座(7)固定连接在外套(3)顶部，所述气浮轴承(6)的轴套与气浮轴承座(7)固定连接，所述扭杆座(5)与气浮轴承(6)的旋转主轴下端固定连接，所述扭杆(4)的上端与扭杆座(5)固定连接，所述气浮轴承(6)的下部、扭杆座(5)和扭杆(4)均位于外套(3)内部，所述底座(2)上固定连接有扭杆转接座(1)，所述扭杆转接座(1)的中间位置处设置有方孔，所述扭杆(4)的下端卡合连接在所述方孔内；所述工作台(10)固定连接在气浮轴承(6)的旋转主轴上端，所述工作台(10)的底部设置有摆针(9)，所述气浮轴承座(7)顶部固定连接有光电管座(8)，所述光电管座(8)上安装有用于感应摆针(9)的光电管(17)。
2.按照权利要求1所述的一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，其特征在于：所述工作台(10)的侧面设置有手柄(11)。
3.按照权利要求1所述的一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，其特征在于：所述工作台(10)的底部设置限位块(13)，所述气浮轴承座(7)顶部设置有与限位块(13)相配合限制工作台(10)的旋转角度的限位座(14)。
4.按照权利要求1所述的一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，其特征在于：所述底座(2)上通过调节螺钉连接有调平座(16)。
5.按照权利要求1所述的一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，其特征在于：所述外套(3)的外壁上设置有吊环(15)。
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| CN108731877A (zh) * | 2017-04-21 | 2018-11-02 | 北京航天计量测试技术研究所 | 一种大型重载转动惯量的高精度测量装置 |
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2016
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