CN213022127U - 基于离心力法的转动惯量误差检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于离心力法的转动惯量误差检测装置，所述装置为包括设置在机架上的测量平台，测量平台通过轴承支撑于机架上，测量平台的中心部连接有驱动轴，驱动轴上套装有二级惯量盘，测量平台和二级惯量盘由驱动轴同轴驱动，驱动轴与驱动电机的输出轴为同一轴心，驱动轴外接连通外设控制器的转动惯量误差显示屏幕，被测对象置于测量平台的中心位置上。这种装置成本低、结构简单、操作容易。

Description

基于离心力法的转动惯量误差检测装置

技术领域

本实用新型涉及测量转动惯量技术，具体是一种基于离心力法的转动惯量误差检测装置。

背景技术

转动惯量是刚体绕轴转动时惯性(回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性)的量度，用字母J表示，其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置，在生产中需要尽量减少转动惯量误差以保证产品质量，现有技术对转动惯量误差测的装置结构复杂，操作繁琐检测效率低，检测精度不高。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于离心力法的转动惯量误差检测装置。这种装置成本低、结构简单、操作容易。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种基于离心力法的转动惯量误差检测装置，包括设置在机架上的测量平台，测量平台通过轴承支撑于机架上，测量平台的中心部连接有驱动轴，驱动轴上套装有二级惯量盘，测量平台和二级惯量盘由驱动轴同轴驱动，驱动轴与驱动电机的输出轴为同一轴心，驱动轴外接连通外设控制器的转动惯量误差显示屏幕，被测对象置于测量平台的中心位置上。

所述二级惯量盘包括惯量托盘，惯量托盘上设有呈反镜向对称分布的第一惯量锤和第二惯量锤，第一惯量锤和第二惯量锤分别通过第一连杆、第二连杆与第一支承销上的第一支承销套、第二支承销上的第二支承销套连接，第一支承销、第二支承销以驱动轴为轴呈轴对称嵌装于惯量托盘上，第一收紧弹簧、第二收紧弹簧分别套装于第一支承销套和第二支承销套外壁上，第一收紧弹簧、第二收紧弹簧的一端分别嵌装于惯量托盘上，另一端分别紧贴第一连杆、第二连杆，分别通过第一连杆、第二连杆把第一惯量锤和第二惯量锤压靠于惯量托盘内驱动轴外壁上，第一支承销套、第二支承销套分别可绕第一支承销、第二支承销转动，第一支承销套和第二支承销套分别通过第一连杆、第二连杆带动第一惯量锤和第二惯量锤随惯量托盘转动，驱动轴转速低时，第一惯量锤和第二惯量锤由第一收紧弹簧、第二收紧弹簧拉靠于惯量托盘内驱动轴的外壁上形成检测装置总的一级标准转动惯量J₂，J₂包含电机转子、驱动轴、测量平台、惯量托盘系统转动惯量；当驱动轴转速高时，第一惯量锤和第二惯量锤由其自身旋转产生的离心力克服第一收紧弹簧、第二收紧弹簧压力而靠于惯量托盘外缘内表面上形成检测装置总的二级标准转动惯量J₃，J₃包含电机转子、驱动轴、测量平台、惯量托盘系统转动惯量。

所述驱动轴上设有转矩传感器，转矩传感器与驱动电机、外设控制器连通形成闭环控制，提高测量系统的转矩稳定性。

用上述基于离心力法的转动惯量误差检测装置的检测过程包括：

1)在驱动电机转速从n₁加速到n₂时，控制系统完成自检工作，确保仪器工作正常，设此时角加速度为β₁；

2)在驱动电机转速从n₃加速到n₄时，第一惯量锤和第二惯量锤靠第一收紧弹簧、第二收紧弹簧拉靠于惯量托盘内驱动轴的外表面上形成检测装置总的一级标准转动惯量J₂，提前标定J₂＝J′₁，J′₁为待测产品J₁即被测对象的设计目标惯量值，此时角加速度为β₂；

3)当驱动电机转速从n₅加速到n₆时，第一惯量锤和第二惯量锤靠其自身旋转产生的离心力克服第一收紧弹簧、第二收紧弹簧压力而靠于惯量托盘外缘内表面上形成检测装置总的二级标准转动惯量J₃，提前标定J₃＝3J′₁，此时角加速度为β₃，其中：n₁<n₂<n₃<n₄<n₅<n₆；

4)设加速过程中驱动电机的转矩为T、系统摩擦阻力矩为M，选配闭环控制电机，实现T-M恒定不变，测前标定；

5)空载标定时，驱动电机从n₁加速到n₄过程中，外接控制器实现闭环自检控制，此时T-M＝J′₁β′₁；驱动电机从n₅加速到n₆过程中外接控制器匹配实现闭环控制，此时

如果

小于设置误差，可以标定系统正常；

6)设空载时角加速度带上标为β′₃，装载时角加速度不带上标为β₃，装载测量时，驱动电机转速从n₁加速到n₂范围时，控制系统完成自检工作，确保仪器工作正常，驱动电机从n₃加速到n₄过程中角加速度为β₂：T-M＝(J₁+J′₁)β₂；

7)采用角加速度做为直接测量参数，得到整个惯量系统与角加速度形成正比的线性关系，即：

驱动电机从n₅加速到n₆过程中角加速度为β₃：

T-M＝(J₁+J′₁)β₂＝(J₁+J₃)β₃＝(J₁+3J′₁)β₃

，进一步计算出J₁的制造惯量误差：

将这些数据显示于屏幕中，即在一次从n₁加速到n₆过程中，从n₁到n₂过程中进系统较正，检测系统是否正常；从n₃加速到n₄过程中完成第一次角加速度测量，从n₅加速到n₆过程中完成第二次角加速度测量，最终实现误差测量与显示。

本技术方案利用二级惯量盘实现对检测产品惯量的测定，且不同转速产生不同离心效果形成的不同惯量，驱动电机加速过程中实现系统获得不同的转动惯量标准状态，外接控制器可以即时获得两个角加速度值，根据计算公式，即可获得待测产品的转动惯量误差值，且通过转动惯量误差显示屏幕显示测量数据，且操作简单方便效率高。

这种装置成本低、结构简单、操作容易。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2为实施例中二级惯量盘的结构示意图。

图中：1.测量平台 2.被测对象 3.轴承 4.驱动轴 6.驱动电机 7.转动惯量误差显示屏幕 8.机架 50.二级惯量盘 51.惯量托盘 52.第一惯量锤 52-1.第二惯量锤 53.第一收紧弹簧 53-1.第二收紧弹簧 54.第一支承销 54-1.第二支承销 55.第一支承销套55-1.第二支承销套 56.第一连杆 56-1.第二连杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的内容作进一步的阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例：

参照图1，一种基于离心力法的转动惯量误差检测装置，包括设置在机架8上的测量平台1，测量平台1通过轴承3支撑于机架8上，测量平台1的中心部连接有驱动轴4，驱动轴4上套装有二级惯量盘50，测量平台1和二级惯量盘50由驱动轴4同轴驱动，驱动轴4与驱动电机6的转子为同一轴心，驱动轴4外接连通外设控制器的转动惯量误差显示屏幕7，被测对象2置于测量平台1的中心位置上。

如图2所示，所述二级惯量盘50包括惯量托盘51，惯量托盘51上设有呈反镜向对称分布的第一惯量锤52和第二惯量锤52-1，第一惯量锤52和第二惯量锤52-1分别通过第一连杆56、第二连杆56-1与第一支承销54上的第一支承销套55、第二支承销54-1上的第二支承销套55-1连接，第一支承销54、第二支承销54-1以驱动轴4为轴呈轴对称嵌装于惯量托盘51上，第一收紧弹簧53、第二收紧弹簧53-1分别套装于第一支承销套55和第二支承销套55-1外壁上，第一收紧弹簧53、第二收紧弹簧53-1的一端分别嵌装于惯量托盘51上，另一端分别紧贴第一连杆56、第二连杆56-1，分别通过第一连杆56、第二连杆56-1把第一惯量锤52和第二惯量锤52-1压靠于惯量托盘51内驱动轴4外壁上，第一支承销套55、第二支承销套55-1分别可绕第一支承销54、第二支承销54-1转动，第一支承销套55和第二支承销套55-1分别通过第一连杆56、第二连杆56-1带动第一惯量锤52和第二惯量锤52-1随惯量托盘51转动，驱动轴4转速低时，第一惯量锤52和第二惯量锤52-1由第一收紧弹簧53、第二收紧弹簧53-1拉靠于惯量托盘51内驱动轴4的外壁上形成检测装置总的一级标准转动惯量J₂，J₂包含电机转子、驱动轴4、测量平台1、惯量托盘51系统转动惯量；当驱动轴4转速高时，第一惯量锤52和第二惯量锤52-1由其自身旋转产生的离心力克服第一收紧弹簧53、第二收紧弹簧53-1压力而靠于惯量托盘51外缘内表面上形成检测装置总的二级标准转动惯量J₃，J₃包含电机转子、驱动轴4、测量平台1、惯量托盘51系统转动惯量。

所述驱动轴4上设有转矩传感器，转矩传感器与驱动电机6、外设控制器连通形成闭环控制，提高测量系统的转矩稳定性。

用上述基于离心力法的转动惯量误差检测装置的检测过程包括：

1)在驱动电机6转速从n₁加速到n₂时，控制系统完成自检工作，确保仪器工作正常，设此时角加速度为β₁；

2)在驱动电机6转速从n₃加速到n₄时，第一惯量锤52和第二惯量锤52-1靠第一收紧弹簧53、第二收紧弹簧53-1拉靠于惯量托盘51内驱动轴4的外表面上形成检测装置总的一级标准转动惯量J₂，提前标定J₂＝J′₁，J′₁为待测产品J₁即被测对象2的设计目标惯量值，此时角加速度为β₂；

3)当驱动电机6转速从n₅加速到n₆时，第一惯量锤52和第二惯量锤52-1靠其自身旋转产生的离心力克服第一收紧弹簧53、第二收紧弹簧53-1压力而靠于惯量托盘51外缘内表面上形成检测装置总的二级标准转动惯量J₃，提前标定J₃＝3J′₁，此时角加速度为β₃，其中：n₁<n₂<n₃<n₄<n₅<n₆；

4)设加速过程中驱动电机6的转矩为T、系统摩擦阻力矩为M，选配闭环控制电机，实现T-M恒定不变，测前标定；

5)空载标定时，驱动电机6从n₁加速到n₄过程中，外接控制器实现闭环自检控制，此时T-M＝J′₁β′₁；驱动电机6从n₅加速到n₆过程中外接控制器匹配实现闭环控制，此时

如果

小于设置误差，可以标定系统正常；

6)设空载时角加速度带上标为β′₃，装载时角加速度不带上标为β₃，装载测量时，驱动电机6转速从n₁加速到n₂范围时，控制系统完成自检工作，确保仪器工作正常，驱动电机6从n₃加速到n₄过程中角加速度为β₂：T-M＝(J₁+J′₁)β₂；

7)采用角加速度做为直接测量参数，得到整个惯量系统与角加速度形成正比的线性关系，即：

驱动电机6从n₅加速到n₆过程中角加速度为β₃：

T-M＝(J₁+J′₁)β₂＝(J₁+J₃)β₃＝(J₁+3J′₁)β₃

，进一步计算出J₁的制造惯量误差：

将这些数据显示于屏幕7中，即在一次从n₁加速到n₆过程中，从n₁到n₂过程中进系统较正，检测系统是否正常；从n₃加速到n₄过程中完成第一次角加速度测量，从n₅加速到n₆过程中完成第二次角加速度测量，最终实现误差测量与显示。

Claims (3)

1.基于离心力法的转动惯量误差检测装置，其特征在于，包括设置在机架上的测量平台，测量平台通过轴承支撑于机架上，测量平台的中心部连接有驱动轴，驱动轴上套装有二级惯量盘，测量平台和二级惯量盘由驱动轴同轴驱动，驱动轴与驱动电机的输出轴为同一轴心，驱动轴外接连通外设控制器的转动惯量误差显示屏幕，被测对象置于测量平台的中心位置上。

2.根据权利要求1所述的基于离心力法的转动惯量误差检测装置，其特征在于，所述二级惯量盘包括惯量托盘，惯量托盘上设有呈反镜向对称分布的第一惯量锤和第二惯量锤，第一惯量锤和第二惯量锤分别通过第一连杆、第二连杆与第一支承销上的第一支承销套、第二支承销上的第二支承销套连接，第一支承销、第二支承销以驱动轴为轴呈轴对称嵌装于惯量托盘上，第一收紧弹簧、第二收紧弹簧分别套装于第一支承销套和第二支承销套外壁上，第一收紧弹簧、第二收紧弹簧的一端分别嵌装于惯量托盘上，另一端分别紧贴第一连杆、第二连杆，分别通过第一连杆、第二连杆把第一惯量锤和第二惯量锤压靠于惯量托盘内驱动轴外壁上，第一支承销套、第二支承销套分别可绕第一支承销、第二支承销转动，第一支承销套和第二支承销套分别通过第一连杆、第二连杆带动第一惯量锤和第二惯量锤随惯量托盘转动，驱动轴转速低时，第一惯量锤和第二惯量锤由第一收紧弹簧、第二收紧弹簧拉靠于惯量托盘内驱动轴的外壁上形成检测装置总的一级标准转动惯量J₂，J₂包含电机转子、驱动轴、测量平台、惯量托盘系统转动惯量；当驱动轴转速高时，第一惯量锤和第二惯量锤由其自身旋转产生的离心力克服第一收紧弹簧、第二收紧弹簧压力而靠于惯量托盘外缘内表面上形成检测装置总的二级标准转动惯量J₃，J₃包含电机转子、驱动轴、测量平台、惯量托盘系统转动惯量。

3.根据权利要求1所述的基于离心力法的转动惯量误差检测装置，其特征在于，所述驱动轴上设有转矩传感器，转矩传感器与驱动电机、外设控制器连通。

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