用於測量旋轉體轉動慣量的裝置的製作方法
2023-10-18 15:14:09 1
專利名稱：用於測量旋轉體轉動慣量的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於測量旋轉體轉動慣量的裝置。
背景技術：
旋轉體是陀螺測斜儀的心臟。檢測井斜的儀器——加速度計，檢測儀器方位的光纖陀螺儀均安置在旋轉體上。旋轉體旋轉的動力來源於電機，旋轉體的轉動慣量是選擇電機的依據，同時也是驗證所選用的電機是否能達到要求的依據。現有測量轉動慣量的裝置非常複雜，設備成本很高。如CN200610011481.1公開了一種物體轉動慣量的測量方法及裝置，採用磁場發生裝置產生復位磁場和驅動磁場，復位磁場使帶有磁性功能材料和被測物的轉動部件復位，轉動部件在復位磁場和磁性功能材料所產生的磁場作用下復位到起始位置；驅動磁場使轉動部件開始轉動，隨著驅動磁場與磁性功能材料的磁矩之間夾角逐漸減小，驅動磁場產生的轉矩也逐漸減小，在摩擦力的作用下，最終靜止在與起始位置正交的位置上；隨著轉動部件的轉動，旋臂與復位磁場間的角度將變化，磁性功能材料產生的磁場強度也隨之變化；GMR傳感器檢測磁性功能材料產生的隨時間變化的磁場強度，得到被測物的角度和角速度隨時間的變化曲線，從而判斷被測物的轉動慣量。但對於某些旋轉體，不必使用複雜的儀器，僅通過簡單的裝置和方法測量轉動慣量，可以節約大量成本。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種結構簡單，容易操作的用於測量旋轉體轉動慣量的裝置，包括用於支承旋轉體的支座和擺錘總成，其中:被測旋轉體的兩端分別通過軸承安裝在所述支座上，所述擺錘總成包括擺杆和擺錘，所述擺杆為扁平的啞鈴形狀，其兩端是對稱的兩個圓環，其中上端的圓環沿周向設置三個徑向的螺紋孔，用於通過螺釘緊固被測旋轉體，下端的圓環兩側對稱安裝一對擺錘，所述擺錘為直徑與所述圓環相同且中間帶有凸臺的圓盤，擺錘之間通過螺釘連接，擺錘和擺杆下端的圓環組裝成完整的圓柱形狀。使用時，可以通過擺錘法測量擺錘總成和旋轉體的共有轉動慣量。由於擺錘總成是規則的形狀，可以直接計算其轉動慣量，因此可以共有轉動慣量減去擺錘總成的轉動慣量，即可得到被測旋轉體的轉動慣量。本實用新型結構非常簡單，僅有幾個零件，安裝也非常容易，特別適用於測量旋轉體的轉動慣量。說明書附圖
圖1是本實用新型轉動慣量的示意圖；圖2是圖1中擺錘總成的示意圖；圖3是圖1中擺杆的示意圖。
具體實施方式
以下通過本實用新型的一個最佳實施例來詳細說明本實用新型及其安裝和使用方法。如圖1所示，用於測量旋轉體轉動慣量的裝置包括支座2和擺錘總成3。被測旋轉體I的兩端分別通過軸承4安裝支座2上。其中，支座2為V形的支架，軸承4較佳地應選用摩擦力較小的球軸承。擺錘總成3安裝在旋轉體I的中部。例如，對於對稱形狀的旋轉體，「中部」是指可以安裝在中間位置處，對於如圖1所示的兩端不對成的旋轉體，「中部」可以是安裝在質心或重心所在的位置。在本實用新型的裝置中，由於是通過擺錘法測量轉動慣量，因此，此處的「中部」不要求安裝精度，只要位置大致正確即可實現測量轉動慣量的目的。如圖2所示，擺錘總成3包括擺杆31和擺錘32。其中，擺杆31的形狀如圖3所示。結合圖3，擺杆為扁平的啞鈴形狀，其兩端是對稱的兩個圓環。其中，擺杆32上端的圓環沿周向設置有三個徑向的螺紋孔，用於通過螺釘6固定被測旋轉體，使被測旋轉體與擺杆連接為一個整體。擺杆31下端的圓環兩側對稱安裝一對擺錘32。擺錘32為直徑與所述圓環相同且中間帶有凸臺的圓盤，擺錘32之間通過螺釘5連接，擺錘32和擺杆31下端的圓環組裝成完整的圓柱形狀。整個擺錘總成3安裝完後是一個對稱的規則形狀，並且擺錘總成3較佳地是由鋼材製成的，可以通過轉動慣量公式直接計算其轉動慣量。使用時，使旋轉體與擺錘總成一起作微幅擺動(Θ ^5° )。用秒表測出擺動的周期T (可讓擺動次數儘可能多一點，然後求平均擺動時間即為T)。由微擺方程可導出Jz (旋
轉體與此裝置共有的轉動慣量)與τ的關係A,其中，mg為擺錘總成的質量，τ
4π
為擺動周期，a為擺錘總成的迴轉`半徑，令J1為旋轉體的轉動慣量，J2為擺錘總成的轉動慣量,擺錘總成為規則件,J2可以計算出。通過實驗數據可求解出Jz，通過公式J1 = Jz-J2, BP可求出旋轉體的轉動慣量，已知旋轉體的轉動慣量即可選擇合適的電機，為整個旋轉體的設計奠定了基礎。
權利要求1.一種用於測量旋轉體轉動慣量的裝置，其特徵在於，包括用於支承旋轉體的支座和擺錘總成，其中: 被測旋轉體的兩端分別通過軸承安裝在所述支座上，所述擺錘總成安裝在所述旋轉體的中部； 所述擺錘總成包括擺杆和擺錘，所述擺杆為扁平的啞鈴形狀，其兩端是對稱的兩個圓環，其中上端的圓環沿周向設置三個徑向的螺紋孔，用於通過螺釘緊固被測旋轉體，下端的圓環兩側對稱安裝一對擺錘，所述擺錘為直徑與所述圓環相同且中間帶有凸臺的圓盤，擺錘之間通過螺釘連接，擺錘和擺杆下端的圓環組裝成完整的圓柱形狀。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述被測旋轉體和支座之間通過球軸承連接。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述支座為V形支架。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述擺錘總由鋼材製成。
專利摘要一種用於測量旋轉體轉動慣量的裝置，包括用於支承旋轉體的支座和擺錘總成，其中被測旋轉體的兩端分別通過軸承安裝在所述支座上，所述擺錘總成安裝在所述旋轉體的中部；所述擺錘總成包括擺杆和擺錘，所述擺杆為扁平的啞鈴形狀，其兩端是對稱的兩個圓環，其中上端的圓環沿周向設置三個徑向的螺紋孔，用於通過螺釘緊固被測旋轉體，下端的圓環兩側對稱安裝一對擺錘，所述擺錘為直徑與所述圓環相同且中間帶有凸臺的圓盤，擺錘之間通過螺釘連接，擺錘和擺杆下端的圓環組裝成完整的圓柱形狀。本實用新型結構非常簡單，僅有幾個零件，安裝也非常容易，特別適用於測量旋轉體的轉動慣量。
文檔編號G01M1/10GK202974564SQ20122055241
公開日2013年6月5日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者張曉麗, 孫成志, 嶽步江, 呂偉, 張龍, 王晉麟, 李世揚 申請人:航天科工慣性技術有限公司