RU2805249C1 - Device for determining position of center of mass and moments of inertia of objects - Google Patents
Device for determining position of center of mass and moments of inertia of objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805249C1 RU2805249C1 RU2022119109A RU2022119109A RU2805249C1 RU 2805249 C1 RU2805249 C1 RU 2805249C1 RU 2022119109 A RU2022119109 A RU 2022119109A RU 2022119109 A RU2022119109 A RU 2022119109A RU 2805249 C1 RU2805249 C1 RU 2805249C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bearings
- frame
- spindle
- spikes
- torsion bar
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области статической или динамической балансировки машин и конструкций, в частности может быть использовано для определения моментов инерции и положения центра масс объектов.The invention relates to the field of static or dynamic balancing of machines and structures, in particular can be used to determine the moments of inertia and the position of the center of mass of objects.
Известно устройство для определения положения центра масс и моментов инерции объектов (Патент №2698536, РФ. Устройство для определения положения центра масс и моментов инерции объектов. Белоконов И.В., Баринова Е.В., Ивлиев А.А., Ключник В.Н., Тимбай И.А.), содержащее станину с соосными подшипниками качения, шпиндель с рабочим столом, имеющий соосные шипы для установки в подшипники станины, и торсион, закрепленный верхним концом к станине, а нижним к шпинделю. Работа устройства основана на измерении периода колебаний рабочего стола с установленным на нем объектом.A device is known for determining the position of the center of mass and moments of inertia of objects (Patent No. 2698536, Russian Federation. Device for determining the position of the center of mass and moments of inertia of objects. Belokonov I.V., Barinova E.V., Ivliev A.A., Klyuchnik V. N., Timbay I.A.), containing a frame with coaxial rolling bearings, a spindle with a work table having coaxial spikes for installation in the bearings of the frame, and a torsion bar secured at the upper end to the frame and the lower end to the spindle. The operation of the device is based on measuring the period of oscillation of a desktop with an object installed on it.
Недостатком такого устройства является то, что шипы шпинделя, установленные с возможностью осевого перемещения в подшипниках станины, могут проворачиваться во внутренних кольцах подшипников станины. Нестабильность вращения внутренних колец подшипников, а также тел качения приводит к изменению момента инерции шпинделя в процессе измерений и, соответственно, к снижению точности измерений.The disadvantage of this device is that the spindle pins, installed with the possibility of axial movement in the frame bearings, can rotate in the inner rings of the frame bearings. Instability of rotation of the inner rings of bearings, as well as rolling elements, leads to a change in the moment of inertia of the spindle during the measurement process and, accordingly, to a decrease in the measurement accuracy.
Целью изобретения является повышение точности устройства за счет обеспечения стабильного вращения внутренних колец подшипников вместе с шипами и обеспечения постоянства контакта тел качения с кольцами подшипников.The purpose of the invention is to improve the accuracy of the device by ensuring stable rotation of the inner rings of the bearings together with the spikes and ensuring constant contact of the rolling elements with the bearing rings.
Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения положения центра масс и моментов инерции объектов, содержащем станину с двумя соосными радиальными подшипниками, шпиндель, установленный в подшипниках станины посредством двух соосных шипов, входящих во внутренние кольца подшипников станины, и торсион, прикрепленный верхним концом к станине, а нижним к шпинделю, между шипами шпинделя и подшипниками станины установлены пружины сжатия, опирающиеся одним концом в заплечики шипов, а другим во внутренние кольца подшипников.This goal is achieved by the fact that in a device for determining the position of the center of mass and moments of inertia of objects, containing a frame with two coaxial radial bearings, a spindle installed in the frame bearings by means of two coaxial spikes included in the inner rings of the frame bearings, and a torsion bar attached at the upper end to the frame, and at the bottom to the spindle, between the spindle spikes and the bearings of the frame, compression springs are installed, resting with one end on the shoulders of the spikes, and the other on the inner rings of the bearings.
Устройство показано на фиг. 1. На фиг. 2 показан местный вид А с фиг. 1.The device is shown in Fig. 1. In FIG. 2 shows a detail view A of FIG. 1.
На станине 1 установлены верхний 2 и нижний 3 подшипники качения, расположенные соосно. Под подшипником 2 установлен узел 4 крепления торсиона 5. На шпинделе 6 установлены верхний 7 и нижний 8 шипы для установки шпинделя 6 в подшипники 2 и 3 станины 1. В верхней части шип 8 имеет узел крепления 9 торсиона 5. В верхней части шпиндель 6 имеет рабочий стол для установки объекта. Станина 1 имеет датчик 10 положения равновесия шпинделя 6.On the
Между шипом 7 и подшипником 2, а также, между шипом 8 и подшипником 3 установлены пружины 11. Пружины 11 опираются на заплечики шипов 7 и 8 посредством опорных тарелок 12, а на внутренние кольца подшипников 2 и 3 - посредством тарелок 13. Вращающий момент от шипов 7 и 8 передается за счет сил трения через пружины и тарелки на внутренние кольца подшипников 2 и 3. Осевая сила, действующая на внутренние кольца подшипников 2 и 3, составляющая величину порядка нескольких процентов веса шпинделя 6, обеспечивает постоянство контакта тел качения с кольцами подшипников и момент трения между наружными кольцами подшипников и станиной 1.Springs 11 are installed between the
Таким образом, пружины, опорные тарелки и внутренние кольца всегда вращаются с угловой скоростью шпинделя. Наружные кольца подшипников всегда неподвижны. Вращение тел качения подшипников вокруг оси шпинделя и собственных осей, в силу постоянства их контакта с кольцами подшипников, стабильно и учитывается при определении момента инерции пустого шпинделя.Thus, the springs, support plates and inner rings always rotate at the angular speed of the spindle. The outer rings of the bearings are always stationary. The rotation of the bearing rolling elements around the spindle axis and their own axes, due to the constancy of their contact with the bearing rings, is stable and is taken into account when determining the moment of inertia of the empty spindle.
Вал 6 висит на торсионе 5, а подшипники 2 и 3, задающие ось вращения вала 6, воспринимают радиальную нагрузку, обусловленную несовпадением общего центра масс шпинделя 6, рабочего стола и объекта с осью вращения шпинделя 6, и небольшую осевую нагрузку от пружин 11.
Поскольку радиальная нагрузка на подшипники 2 и 3 влияет на момент сопротивления вращению вала 6, для ее уменьшения расстояние (Н) между подшипниками 2 и 3 задано существенно большим отклонения (R) общего центра масс от оси вращения вала 6.Since the radial load on
С целью уменьшения сопротивления вращению в устройстве используются коррозионно-стойкие подшипники без смазки.In order to reduce rotational resistance, the device uses corrosion-resistant bearings without lubrication.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Шпиндель 6 отклоняется от положения равновесия и отпускается. Под воздействием торсиона 5 шпиндель 6 с рабочим столом и объектом совершает крутильные колебания. Момент прохождения шпинделя 6 через положение равновесия фиксируется датчиком.Spindle 6 deviates from the equilibrium position and is released. Under the influence of the
Через период колебаний и крутильную жесткость вычисляется момент инерции колебательной системы. При смещении объекта по осям координат рабочего стола момент инерции колебательной системы изменяется и, соответственно, изменится период колебаний. Измерением периода колебаний шпинделя для различных положений объекта на рабочем столе и его различных ориентаций вычисляются координаты центра масс объекта, а затем и моменты инерции (с использованием теоремы Штейнера). Крутильная жесткость колебательной системы определяется путем проведения измерений для объекта (эталона) с известной массой и координатами центра масс, например, диска.Using the oscillation period and torsional stiffness, the moment of inertia of the oscillating system is calculated. When an object moves along the coordinate axes of the desktop, the moment of inertia of the oscillatory system changes and, accordingly, the period of oscillation will change. By measuring the spindle oscillation period for different positions of the object on the work table and its different orientations, the coordinates of the object's center of mass and then the moments of inertia are calculated (using Steiner's theorem). The torsional stiffness of an oscillatory system is determined by taking measurements for an object (standard) with a known mass and coordinates of the center of mass, for example, a disk.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность устройства для определения положения центра масс и моментов инерции объектов.The proposed technical solution makes it possible to increase the accuracy of the device for determining the position of the center of mass and moments of inertia of objects.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2805249C1 true RU2805249C1 (en) | 2023-10-12 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2036449C1 (en) * | 1991-11-19 | 1995-05-27 | Альшаев Анатолий Владимирович | Bed for dynamic balancing of wheels |
RU2432557C2 (en) * | 2009-12-24 | 2011-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Stand for complex determination of mass-inertia characteristics of axially symmetric rotors |
RU2436055C2 (en) * | 2009-05-04 | 2011-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики" | Procedure for evaluation of tensor of momentum and device for its implementation |
KR20120057162A (en) * | 2010-11-26 | 2012-06-05 | 한국항공우주연구원 | Device and method for measuring center of gravity and moment of inertia |
RU2698536C1 (en) * | 2018-10-09 | 2019-08-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Device for determining position of the center of mass and moments of inertia of objects |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2036449C1 (en) * | 1991-11-19 | 1995-05-27 | Альшаев Анатолий Владимирович | Bed for dynamic balancing of wheels |
RU2436055C2 (en) * | 2009-05-04 | 2011-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики" | Procedure for evaluation of tensor of momentum and device for its implementation |
RU2432557C2 (en) * | 2009-12-24 | 2011-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Stand for complex determination of mass-inertia characteristics of axially symmetric rotors |
KR20120057162A (en) * | 2010-11-26 | 2012-06-05 | 한국항공우주연구원 | Device and method for measuring center of gravity and moment of inertia |
RU2698536C1 (en) * | 2018-10-09 | 2019-08-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Device for determining position of the center of mass and moments of inertia of objects |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108692925B (en) | Elastic ring rigidity measuring device and method | |
US4038863A (en) | Machine for testing and comparing bearings and bearing materials | |
CN109959514A (en) | Match angular contact ball bearing dynamic friction performance online test device | |
JPS623365B2 (en) | ||
JP2016121956A (en) | Torque measuring apparatus for rolling-element bearings | |
RU2805249C1 (en) | Device for determining position of center of mass and moments of inertia of objects | |
JP2016170051A (en) | Torsion testing device and torsion measuring method | |
RU2698536C1 (en) | Device for determining position of the center of mass and moments of inertia of objects | |
RU2426082C1 (en) | Procedure and device for rotor balancing | |
JPS588459B2 (en) | Cleanliness balance measuring device | |
RU2813673C1 (en) | Device for determining position of centre of mass and moments of inertia of objects | |
CN112857645B (en) | Micro ball bearing friction torque testing device | |
CN214373118U (en) | High-speed dynamic balancing machine supporting swing frame | |
Grim et al. | The Basics of Balancing 202 | |
JPH0351728Y2 (en) | ||
JP2019082383A (en) | Dynamic balance tester | |
Jinfeng et al. | Analysis of balance factors in product assembly | |
RU2795641C1 (en) | Rotor balancing device | |
JPS63186120A (en) | Method for measuring unbalance of crank shaft | |
RU2648679C2 (en) | Method for determining the critical rates of the rotor working in the superresonance region | |
SU1612219A1 (en) | Apparatus for checking quality of rolling-contact bearings | |
SU112731A1 (en) | Device for dynamic balancing of parts | |
JPH0522845Y2 (en) | ||
SU978020A1 (en) | Pant for measuring spherical bearing friction torque | |
SU1247709A1 (en) | Method of checking conditions of bearing unit |