物體轉動慣量測量裝置與方法
2023-07-25 23:35:51
專利名稱：物體轉動慣量測量裝置與方法
技術領域：
本發明涉及機器或結構部件的靜態平衡的測試裝置與方法，進一步涉及物體轉動慣量的測定。
背景技術：
物體轉動慣量是機械設計中的一個重要物理參量，特別是對於複雜、不規則形狀的物體，其質心位置是很難依靠觀察來獲得，必須藉助測試手段，現有技術中測量轉動慣量通常採用的方法是(1)給物體施加一定扭矩，然後測量其角加速度，通過動量距定理推算出轉動慣量；( 採用懸線擺法，通過測量它的扭振周期來計算轉動慣量；C3)通過單擺法測量轉動慣量。這些方法實現複雜，誤差較大，並且側重於測量質量小於500kg的物體，因此，急需一種簡便的物體質心測量裝置和方法。
發明內容
本發明提供了一種操作簡便的物體轉動慣量測量裝置和方法。對於質量超過 500kg，外形尺寸超過1. 5m的大型動力設備有更加明顯的優勢。本發明所採用的技術方案如下物體轉動慣量測量裝置，包括水平懸空放置的平板，平板的幾何外形是圓形或邊數為3N的正多邊形，N為大於或等於1的整數，用於盛放被測物體；位於平板外緣處、等距離分布、等長度且垂直於平板的3根吊索；與吊索另一端項連接的水平支架；位於每根吊索上的拉力傳感器；位於平板邊緣的微小豁口 ；靜止穩定狀態下豁口處的光電傳感器，所述光電傳感器與支架保持固定的位置關係，當平板沿圓心發生微小轉動時，光電傳感器的信號發生變化；與光電信號傳感器相連的光電信號讀取裝置。所述平板優選等邊三角形或正六邊形，吊索均勻的分布於其中三個頂點。在上述裝置上實現物體轉動慣量測量方法，定義三根繩索分別為第一繩索、第二繩索、第三繩索，其長度定義為L，其對應的拉力傳感器分別為第一拉力傳感器、第二拉力傳感器、第三拉力傳感器，在平板上，三根繩索與平板的結點分別定義為第一結點、第二結點、 第三結點，平板沿垂直中心線的轉動慣量定義為I。，第一結點、第二結點、第三結點與平板中心的距離定義為R，測量地點的重力加速度定義為g ；其特徵在於，步驟包括步驟一調整水平支架，確保與繩索的結點處於同一水平面；步驟二 調整平板，使其保持水平面；步驟三將被測物體置於平板上，確保其質心與平板的中心在同一垂直方向上；步驟四給平板一個微小力，使其以一個小角度扭振，所述角度大於0，且小於等於5度；通過光電傳感器讀取扭振周期T ；此時，第一、第二、第三拉力傳感器的讀數分別為 F1、F2、F 3 ；轉動慣量的計算公式為
權利要求
1.物體轉動慣量測量裝置，其特徵在於，包括水平懸空放置的平板，平板的幾何外形是圓形或邊數為3N的正多邊形，N為大於或等於1的整數，用於盛放被測物體；位於平板外緣處、等距離分布、等長度且垂直於平板的3根吊索； 與吊索另一端項連接的水平支架； 位於每根吊索上的拉力傳感器； 位於平板邊緣的微小豁口；靜止穩定狀態下位於豁口處的光電傳感器，所述光電傳感器與支架保持固定的位置關係，當平板沿中心線發生微小轉動時，光電傳感器的信號發生變化； 與光電信號傳感器相連的光電信號讀取裝置。
2.根據權利要求1所述物體轉動慣量測量裝置，其特徵在於，所述平板為等邊三角形或正六邊形，吊索均勻的分布於其中三個頂點。
3.在權利要求1所述裝置上實現物體轉動慣量測量方法，定義三根繩索分別為第一繩索、第二繩索、第三繩索，其長度定義為L，其對應的拉力傳感器分別為第一拉力傳感器、 第二拉力傳感器、第三拉力傳感器，在平板上，三根繩索與平板的結點分別定義為第一結點、第二結點、第三結點，平板沿垂直中心線的轉動慣量定義為I。，第一結點、第二結點、第三結點與平板中心的距離定義為R，測量地點的重力加速度定義為g ；其特徵在於，步驟包括步驟一調整水平支架，確保與繩索的結點處於同一水平面； 步驟二 調整平板，使其保持水平面；步驟三將被測物體置於平板上，確保其質心與平板的中心在同一垂直方向上； 步驟四給平板一個微小力，使其以一個小角度扭振，所述角度大於0，且小於等於5 度；通過光電傳感器讀取扭振周期T ；此時，第一、第二、第三拉力傳感器的讀數分別為F1、 F2、F 3 ；轉動慣量的計算公式為
全文摘要
本發明涉及機器或結構部件的靜態平衡的測試裝置與方法，進一步涉及物體轉動慣量的測定。本發明提供了一種操作簡便的物體轉動慣量測量裝置和方法。裝置包括水平懸空放置的平板；位於平板上的3根吊索；與吊索另一端項連接的水平支架；位於每根吊索上的拉力傳感器；位於平板邊緣的微小豁口；光電傳感器；與光電信號傳感器相連的光電信號讀取裝置。本發明原理簡單，易於控制，便於操作，適用大多數複雜的動力設備。
文檔編號G01M1/12GK102393277SQ20111037399
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月22日 優先權日2011年11月22日
發明者宋震, 張俊紅, 畢鳳榮, 畢曉陽, 邵康 申請人:天津大學