RU2539812C1 - Способ измерения момента инерции - Google Patents

Способ измерения момента инерции Download PDF

Info

Publication number
RU2539812C1
RU2539812C1 RU2013140815/28A RU2013140815A RU2539812C1 RU 2539812 C1 RU2539812 C1 RU 2539812C1 RU 2013140815/28 A RU2013140815/28 A RU 2013140815/28A RU 2013140815 A RU2013140815 A RU 2013140815A RU 2539812 C1 RU2539812 C1 RU 2539812C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amplitude
oscillations
inertia
product
moment
Prior art date
Application number
RU2013140815/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Елена Николаевна Матвеева
Евгений Владимирович Матвеев
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш"
Priority to RU2013140815/28A priority Critical patent/RU2539812C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2539812C1 publication Critical patent/RU2539812C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам измерения моментов инерции, и может быть использовано для измерения моментов инерции различных изделий. Способ заключается в том, что изделие закрепляют на платформе колебательного устройства, приводят в колебательное движение и измеряют период и амплитуду колебаний. При этом амплитуду колебаний поддерживают постоянной путем компенсации ее уменьшения закруткой упругого элемента на угол, равный разности начального значения и следующих измеренных значений амплитуды колебаний. Компенсирующую закрутку производят с помощью привода, установленного между корпусом и упругим элементом. Технический результат заключается в повышении точности измерений и упрощении реализации способа. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам измерения моментов инерции, и может быть использовано для измерения моментов инерции различных изделий.
Известен способ измерения моментов инерции изделий методом упругих крутильных колебаний, заключающийся в том, что изделие закрепляют на платформе колебательного устройства, приводят его в колебательное движение и измеряют период колебаний (см. Гернет М.М., Ратобыльский В.Ф. Определение моментов инерции. - М.: Машиностроение, 1969 г., стр.67-69).
Недостатком этого известного способа является сравнительно низкая точность измерения, обусловленная тем, что при реализации способа не учитывается анизохронность колебаний, что приводит к погрешности от допущения о независимости периода колебаний от амплитуды, которая в процессе измерений уменьшается из-за наличия внутреннего трения в материале упругого элемента.
Более точным является способ измерения момента инерции изделия методом упругих крутильных колебаний, описанный в вышеуказанном источнике информации на стр.84-85 (прототип) приведенной выше книги, заключающийся в том, что изделие закрепляют на платформе колебательного устройства, приводят в колебательное движение и измеряют периоды и амплитуды колебаний.
При использовании этого известного способа, являющегося наиболее близким аналогом предлагаемому техническому решению, в процессе затухающих колебаний от некоторой произвольной, но зафиксированной начальной амплитуды Ф0 измеряют времена t1 и t2, а также амплитуды Ф1 и Ф2 для некоторых чисел колебаний z1 и z2. Затем вычисляют коэффициент анизохронности q:
q=(z2t1-z1t2)/[t2ln(Ф01)-t1ln(Ф02)].
Период собственных колебаний, используемый для расчета момента инерции изделия, определяется по формуле:
T=t2/[z2+q·ln(Ф02)].
Недостатком описанного способа является недостаточно полный учет погрешностей от анизохронности колебаний, так как он предполагает неизменность коэффициента анизохронности в пределах изменения амплитуды от Ф0 до Ф1 и от Ф0 до Ф2. Поэтому используемый для расчета момента инерции изделия период колебаний будет содержать погрешность от неполного учета анизохронности крутильных колебаний.
Другим недостатком прототипа является сравнительная сложность, связанная с необходимостью повторных измерений времени с измененным числом колебаний.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения момента инерции изделий и упрощение его реализации.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе измерения момента инерции, заключающемся в том, что изделие закрепляют на платформе колебательного устройства, закруткой торсиона приводят устройство в колебательное движение, в процессе которого измеряют период и амплитуду колебаний, по которым проводят расчет момента инерции изделия, новым является то, что в процессе измерения периода и амплитуды колебаний, амплитуду колебаний поддерживают постоянной путем компенсации ее уменьшения компенсирующей закруткой торсиона на угол, равный разности начального значения и измеренных значений амплитуды колебаний, причем компенсирующую закрутку производят с помощью привода, установленного на корпусе и связанного с торсионом.
Отличительными признаками предлагаемого способа от прототипа являются дополнительные операции, заключающиеся в том, что амплитуду колебаний поддерживают постоянной путем компенсации уменьшения амплитуды, происходящего под действием сил трения, закруткой упругого элемента на угол, равный разности начального значения и следующих измеренных значений амплитуды колебаний, а компенсирующую закрутку производят с помощью привода, установленного между корпусом и упругим элементом.
Благодаря наличию этих отличительных признаков предлагаемый способ обладает сравнительно большей точностью и простотой в осуществлении.
Заявленный способ иллюстрируется, графическими материалами, на которых:
- на фиг.1 представлено устройство, реализующее способ;
- на фиг.2 показан график, иллюстрирующий принцип поддержания постоянной амплитуды колебаний при осуществлении предлагаемого способа.
Устройство, реализующее заявленный способ, содержит установленный на корпусе 1 аэростатический радиально-упорный подшипник 2, верхняя подвижная часть которого является платформой 3 для установки изделия 4. При работающем аэростатическом подшипнике платформа 3 имеет возможность совершать на воздушной подушке с незначительным трением крутильные колебания вокруг оси 5 за счет упругости торсиона 6, который сверху соединен через муфту 7 с валом 8 платформы 3 аэростатического подшипника. Преобразователь 9 угловых перемещений статором закреплен на корпусе 1. Полый ротор преобразователя 9 прикреплен с помощью встроенной полой муфты к валу 8. Преобразователь 9 угловых перемещений служит для измерения амплитуды колебаний и для выдачи сигналов при прохождении колеблющейся системы через положение равновесия, по которым измеряются периоды колебаний. Преобразователь 9 электрически связан с блоком управления 10 для передачи информации об угловых параметрах колебаний. По сигналам с преобразователя 9 блок управления 10 рассчитывает параметры работы привода 11, соединенного с торсионом 6 с помощью муфты 12. Привод 11 производит закрутку торсиона на рассчитанный угол в заданном направлении.
Заявленный способ реализуют следующим образом.
Изделие 4 закрепляют на платформе 3, приводят аэростатический подшипник 2 в рабочее состояние подачей в него сжатого воздуха, при неподвижном равновесном положении платформы с изделием на аэростатическом подшипнике обнуляют показание преобразователя 9, поворачивают платформу с изделием от нулевого положения на угол Фо и отпускают. При этом платформа с изделием приходит в колебательное движение за счет упругости торсиона 6. График, иллюстрирующий зависимость изменения фазы φ колебаний от времени, приведен на фиг.2. В начальный момент времени амплитуда равна Фо. После отклонения подвижной системы в противоположную сторону от положения равновесия амплитуда колебаний в результате действия внутреннего трения в материале торсиона уменьшится на величину ΔФ. Величина ΔФ запоминается процессором блока управления 10 в момент смены направления изменения текущей амплитуды. В этот же момент блок управления 10 подает сигнал на привод 11, который производит компенсирующую закрутку торсиона на угол ΔФ, компенсирующую потерю потенциальной энергии колебательной системы на трение. В результате закрутки положение равновесия колебательной системы сместится на угол ΔФ, и относительного нового положения равновесия амплитуда станет равной начальному значению Фо. Закрутка производится в короткое время, практически в момент перевалки колебательной системы через максимум амплитуды, например, для периода колебаний, равного 1 с, время закрутки не превышает 0,01 с, за это время амплитуда изменяется не более чем на 0,2%.
Колебательная система, перейдя через новое положение равновесия, вернется в свое начальное положение относительно корпуса. В момент перевалки колебательной системы через максимум амплитуды, блок управления 10 подает сигнал на привод 11, который производит закрутку торсиона на угол ΔФ в обратном направлении и возвращает положение равновесия колебательной системы в исходное положение, при котором значение амплитуды становится равным начальному значению Фо. С этого момента приведенный цикл одного полного колебания с компенсационными закрутками повторяется необходимое количество раз для набора статистики измерений среднего периода колебаний. Колебания становятся незатухающими. Период колебаний определяется как временной интервал между двумя прохождениями колебательной системой одинаковых фаз колебаний, например прохождений нулевого значения показаний преобразователя 9.
В результате использования предлагаемого способа незатухающие колебания изделия с платформой эквивалентны колебаниям консервативной системы с некоторой неизменной жесткостью с (Фо) упругого элемента, соответствующей определенной амплитуде Фо колебаний. Для расчета момента инерции предлагаемым способом можно воспользоваться, например, методом использования эталонного тела, приведенным на стр.71 и 72 (пункт 3) в книге: Гернет М.М., Ратобыльский В.Ф. Определение моментов инерции. - М.: Машиностроение, 1969. Для этого при одной и той же амплитуде Фо измеряют периоды колебаний: пустой платформы - Tо, платформы с эталонным телом - Tэ и платформы с изделием - Tи, и подставляют в уравнения:
J о = с ( Ф о ) T о 2 / 4 π 2
Figure 00000001
;
J о + J э = с ( Ф о ) T э 2 / 4 π 2
Figure 00000002
;
J о + J и = с ( Ф о ) T и 2 / 4 π 2
Figure 00000003
,
откуда момент инерции изделия равен:
J и = J э ( T и 2 T о 2 ) / ( T э 2 T о 2 )
Figure 00000004
.
Таким образом, предлагаемый способ измерения момента инерции изделия с использованием упругих крутильных колебаний обладает большей точностью за счет уменьшения влияния нелинейности колебательной системы путем поддержания амплитуды колебаний постоянной компенсацией уменьшения амплитуды, происходящего под действием сил трения, закруткой упругого элемента на угол, равный разности начального значения и следующих измеренных значений амплитуды колебаний, а компенсирующую закрутку производят с помощью привода, установленного между корпусом и упругим элементом. Кроме того, способ обладает меньшей сложностью, так как для учета нелинейности не требуется повторных измерений времен, начальных и конечных амплитуд различных чисел колебаний.

Claims (2)

1. Способ измерения момента инерции, заключающийся в том, что изделие закрепляют на платформе колебательного устройства, закруткой торсиона приводят устройство в колебательное движение, в процессе которого измеряют период и амплитуду колебаний и по измеренным их значениям проводят расчет момента инерции изделия, отличающийся тем, что в процессе измерения периода и амплитуды колебаний амплитуду колебаний поддерживают постоянной путем компенсации ее уменьшения компенсирующей закруткой торсиона на угол, равный разности начального значения и измеренных значений амплитуды колебаний.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что компенсирующую закрутку торсиона производят с помощью привода, установленного на корпусе и связанного с торсионом.
RU2013140815/28A 2013-09-05 2013-09-05 Способ измерения момента инерции RU2539812C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013140815/28A RU2539812C1 (ru) 2013-09-05 2013-09-05 Способ измерения момента инерции

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013140815/28A RU2539812C1 (ru) 2013-09-05 2013-09-05 Способ измерения момента инерции

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2539812C1 true RU2539812C1 (ru) 2015-01-27

Family

ID=53286652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013140815/28A RU2539812C1 (ru) 2013-09-05 2013-09-05 Способ измерения момента инерции

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2539812C1 (ru)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU737800A1 (ru) * 1978-11-21 1980-05-30 Предприятие П/Я А-1923 Устройство дл определени моментов инерции изделий
RU2480726C1 (ru) * 2011-11-30 2013-04-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" Способ определения моментов инерции изделия и устройство для его осуществления

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU737800A1 (ru) * 1978-11-21 1980-05-30 Предприятие П/Я А-1923 Устройство дл определени моментов инерции изделий
RU2480726C1 (ru) * 2011-11-30 2013-04-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" Способ определения моментов инерции изделия и устройство для его осуществления

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Гернет М.М., Ратобыльский В.Ф. Определение моментов инерции. - М. Машиностроение, 1969 г. стр.84-85. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4312235A (en) Sensor and meter for measuring the mass flow of a fluid stream
US7343822B2 (en) Method for operating a mass flow meter
CN105899917B (zh) 密度测量设备
RU2339916C2 (ru) Кориолисов массовый расходомер, способ измерения массового расхода протекающей в трубопроводе среды, применение массового расходомера и способа измерения массового расхода протекающей в трубопроводе среды
JPS63169520A (ja) 流体の重量流量測定方法および計器
WO2000022385A1 (en) Solid state transducer for coriolis flowmeter
PT1190221E (pt) Dispositivo de medicao com tubo vibratorio
RU2746307C1 (ru) Кориолисовый массовый расходомер
KR19990070275A (ko) 질량관성모멘트와 무게중심을 측정하기 위한장치 및 방법
US20100139416A1 (en) Method for operating a resonance measuring system and a resonance measuring system
SU902678A3 (ru) Устройство дл анализа динамических свойств образца
US10890473B2 (en) Off-resonance cycling for coriolis flowmeters
RU2406072C2 (ru) Измерительный преобразователь вибрационного типа и применение его во встроенном измерительном приборе
KR100905397B1 (ko) 주기적 회전진동을 이용한 동적 발란싱 장치 및 방법
RU2539812C1 (ru) Способ измерения момента инерции
WO2004106844A3 (en) Oscillatory motion based measurement method and sensor for measuring wall shear stress due to fluid flow
US6178828B1 (en) Free standing Coriolis driver
US3967497A (en) Vibrating force sensor
JPH04104039A (ja) 引張り式動的粘弾性測定装置
US1556201A (en) Apparatus for determining the torsional oscillatory strength of materials for engineering
JPS622252B2 (ru)
RU161310U1 (ru) Чувствительный элемент датчика угловых скоростей
JP7352329B2 (ja) 粘弾性測定方法および粘弾性測定装置
RU2077036C1 (ru) Резонансный способ измерения моментов инерции изделий типа тел вращения
SU651221A1 (ru) Устройство дл градуировки и поверки силоизмерителей

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner