一種氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量裝置，包括底座、外套、扭擺組件和工作臺，扭擺組件包括氣浮軸承座、氣浮軸承、扭桿座和扭桿，氣浮軸承座連接在外套頂部，氣浮軸承的軸套與氣浮軸承座連接，扭桿座與氣浮軸承的旋轉主軸下端連接，扭桿的上端與扭桿座連接，底座上連接有扭桿轉接座，扭桿轉接座的中間位置處設置有方孔，扭桿的下端卡合連接在方孔內；工作臺連接在氣浮軸承的旋轉主軸上端，工作臺的底部設置有擺針，氣浮軸承座頂部連接有光電管座，光電管座上安裝有光電管。本實用新型的設計合理，實現(xiàn)方便且成本低，穩(wěn)定性好，測量效率高，測量精度高，空氣阻力影響小，工作可靠性高，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
【專利說明】
一種氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量裝置
技術領域
[0001] 本實用新型屬于物體轉動慣量測量技術領域，具體涉及一種氣浮軸承支撐臺式扭 擺法轉動慣量測量裝置。
【背景技術】
[0002] 轉動慣量是力學中一個基本的物理量，其值取決于物體的形狀、質量分布以及所 選轉軸的位置。對于幾何形狀簡單、質量分布均勻的剛體可以直接用公式計算出它相對于 某一確定轉軸的轉動慣量;但是對于外形復雜和質量分布不均勻的物體，就只能通過試驗 的方法來精確測量其轉動慣量。
[0003]目前針對此類物體測量其轉動慣量的方法主要有單線扭擺法、三線扭擺法和臺式 扭擺法等，其中：單線扭擺法適用于測量不規(guī)則物體及火炮彈箭的轉動慣量，其缺點是受溫 度等外界因素影響，并且很容易傾斜;三線扭擺法是在單線扭擺法的基礎上的改進，用三線 擺法測得的擺動周期測量誤差較大，且不能測試較重試件；臺式扭擺法是在單線扭擺法和 三線扭擺法基礎上加以改進而成的，其優(yōu)點是穩(wěn)定性好、測量迅速而且精度高、物體重力不 參與扭擺運動、待測物體的質心不一定通過轉軸、空氣阻力影響小。
[0004] 扭擺法測轉動慣量，根據測量平臺支撐方式的不同，分為氣浮軸承支撐方式和機 械軸承支撐方式。采用氣浮軸承支撐的優(yōu)點是擺動過程中摩擦力小，由阻尼引起的擺動周 期誤差可以忽略不計，其測量誤差為±0.1%。但是，現(xiàn)有技術中還缺乏結構簡單、設計合 理、實現(xiàn)方便且成本低、使用操作便捷、工作可靠性高、測量效率高、測量精度高、實用性強 的氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量裝置。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種氣浮 軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量裝置，其設計合理，實現(xiàn)方便且成本低，穩(wěn)定性好，測量 效率高，測量精度高，空氣阻力影響小，工作可靠性高，實用性強，使用效果好，便于推廣使 用。
[0006] 為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種氣浮軸承支撐臺式扭 擺法轉動慣量測量裝置，其特征在于:包括底座、外套、扭擺組件和用于安裝轉動慣量待測 量試件的工作臺，所述外套固定連接在底座頂部，所述扭擺組件包括氣浮軸承座、氣浮軸 承、扭桿座和扭桿，所述氣浮軸承座固定連接在外套頂部，所述氣浮軸承的軸套與氣浮軸承 座固定連接，所述扭桿座與氣浮軸承的旋轉主軸下端固定連接，所述扭桿的上端與扭桿座 固定連接，所述氣浮軸承的下部、扭桿座和扭桿均位于外套內部，所述底座上固定連接有扭 桿轉接座，所述扭桿轉接座的中間位置處設置有方孔，所述扭桿的下端卡合連接在所述方 孔內；所述工作臺固定連接在氣浮軸承的旋轉主軸上端，所述工作臺的底部設置有擺針，所 述氣浮軸承座頂部固定連接有光電管座，所述光電管座上安裝有用于感應擺針的光電管。 [0007]上述的一種氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量裝置，其特征在于:所述工作 臺的側面設置有手柄。
[0008] 上述的一種氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量裝置，其特征在于:所述工作 臺的底部設置限位塊，所述氣浮軸承座頂部設置有與限位塊相配合限制工作臺的旋轉角度 的限位座。
[0009] 上述的一種氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量裝置，其特征在于:所述底座 上通過調節(jié)螺釘連接有調平座。
[0010] 上述的一種氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量裝置，其特征在于:所述外套 的外壁上設置有吊環(huán)。
[0011] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：
[0012] 1、本實用新型的結構簡單，設計合理，實現(xiàn)方便且成本低。
[0013] 2、本實用新型通過設置限位座和限位塊，能夠限制工作臺的旋轉角度，防止工作 臺的旋轉角度過大損壞扭桿。
[0014] 3、本實用新型采用氣浮軸承支撐方式和扭擺法測量轉動慣量待測量試件的轉動 慣量，穩(wěn)定性好，測量效率高，測量精度高，空氣阻力影響小，工作可靠性高。
[0015] 4、本實用新型的實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
[0016] 綜上所述，本實用新型的設計合理，實現(xiàn)方便且成本低，穩(wěn)定性好，測量效率高，測 量精度高，空氣阻力影響小，工作可靠性高，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
[0017] 下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0019] 圖2為本實用新型限位塊和限位座的布設位置示意圖。
[0020] 附圖標記說明：
[0021] 1一扭桿轉接座；2-底座； 3-外套；
[0022] 4-扭桿； 5-扭桿座； 6-氣浮軸承；
[0023] 7-氣浮軸承座；8-光電管座；9 一擺針；
[0024] 10一工作臺； 11一手柄； 12-轉動慣量待測量試件；
[0025] 13一限位塊； 14一限位座；15-吊環(huán)；
[0026] 16-調平座； 17-光電管。
【具體實施方式】
[0027]如圖1所示，本實用新型的氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量裝置，包括底座 2、外套3、扭擺組件和用于安裝轉動慣量待測量試件12的工作臺10,所述外套3固定連接在 底座2頂部，所述扭擺組件包括氣浮軸承座7、氣浮軸承6、扭桿座5和扭桿4,所述氣浮軸承座 7固定連接在外套3頂部，所述氣浮軸承6的軸套與氣浮軸承座7固定連接，所述扭桿座5與氣 浮軸承6的旋轉主軸下端固定連接，所述扭桿4的上端與扭桿座5固定連接，所述氣浮軸承6 的下部、扭桿座5和扭桿4均位于外套3內部，所述底座2上固定連接有扭桿轉接座1，所述扭 桿轉接座1的中間位置處設置有方孔，所述扭桿4的下端卡合連接在所述方孔內；所述工作 臺10固定連接在氣浮軸承6的旋轉主軸上端，所述工作臺10的底部設置有擺針9,所述氣浮 軸承座7頂部固定連接有光電管座8，所述光電管座8上安裝有用于感應擺針9的光電管17。 [0028]如圖1所示，本實施例中，所述工作臺10的側面設置有手柄11。通過操作手柄11，能 夠方便地旋轉工作臺10。
[0029]如圖1和圖2所示，本實施例中，所述工作臺10的底部設置限位塊13,所述氣浮軸承 座7頂部設置有與限位塊13相配合限制工作臺10的旋轉角度的限位座14。通過設置限位座 14和限位塊13,能夠限制工作臺10的旋轉角度，防止工作臺10的旋轉角度過大損壞扭桿4。
[0030] 如圖1所示，本實施例中，所述底座2上通過調節(jié)螺釘連接有調平座16。通過調節(jié)調 節(jié)螺釘，能夠方便地對底座2進行調平。
[0031] 如圖1所示，本實施例中，所述外套3的外壁上設置有吊環(huán)15。通過設置吊環(huán)15,能 夠方便該轉動慣量測量裝置的移動。
[0032] 采用本實用新型進行氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量的方法，包括以下步 驟：
[0033]步驟一、給氣浮軸承6通氣；
[0034] 步驟二、測量所述氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量未安裝轉動慣量待測量 試件12時的擺動周期To并記錄:轉動手柄11，手柄11帶動工作臺10轉動起始角度9后，釋放 手柄11，工作臺10的轉動動力通過氣浮軸承6的旋轉主軸傳遞給扭桿座5，再傳遞給扭桿4， 在扭桿4的作用下，工作臺10擺動，所述光電管17對工作臺10的擺動周期進行測量并將測量 得到的擺動周期記錄為所述氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量未安裝轉動慣量待測 量試件12時的擺動周期To;
[0035] 步驟三、測量所述氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量安裝標校件后的擺動周 期To并記錄，具體過程為：
[0036]步驟301、將標校件安裝在工作臺10上；
[0037]步驟302、轉動手柄11，手柄11帶動工作臺10轉動起始角度0后，釋放手柄11，工作 臺10的轉動動力通過氣浮軸承6的旋轉主軸傳遞給扭桿座5，再傳遞給扭桿4，在扭桿4的作 用下，工作臺10擺動，所述光電管17對工作臺10的擺動周期進行測量并將測量得到的擺動 周期記錄為所述氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量安裝了標校件后的擺動周期T X1; [0038]步驟303、取下標校件；
[0039]步驟四、測量所述氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量安裝轉動慣量待測量試 件12后的擺動周期Tx并記錄，具體過程為：
[0040] 步驟401、將轉動慣量待測量試件12安裝在工作臺10上，并測量工作臺10的中心與 轉動慣量待測量試件12的質心之間的距離R;
[0041] 步驟402、轉動手柄11，手柄11帶動工作臺10轉動起始角度0后，釋放手柄11，工作 臺10的轉動動力通過氣浮軸承6的旋轉主軸傳遞給扭桿座5，再傳遞給扭桿4，在扭桿4的作 用下，工作臺10擺動，所述光電管17對工作臺10的擺動周期進行測量并將測量得到的擺動 周期記錄為所述氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量安裝了轉動慣量待測量試件12后 的擺動周期Tx;
[0042] 步驟403、取下轉動慣量待測量試件12;
[0043]步驟五、轉動慣量待測量試件12的轉動慣量計算，具體過程為：
[0044] 步驟501、根據公式 計算扭桿4的等效剛度K eq;其中，IStandar為所述
標校件的轉動慣量；
[0045] 步驟502、根據公式//; 計算轉動慣量待測量試件12對工作臺10中心 的轉動慣量Ip;
[0046] 步驟503、根據公式IaP = IP_MR2計算轉動慣量待測量試件12對其質心的轉動慣量 ICP，其中，M為轉動慣量待測量試件12的質量。
[0047]本實施例中，步驟二、步驟302和步驟402中所述起始角度0的取值為均2°~10°。 [0048]具體實施時，步驟501中所述標校件的轉動慣量Istandar由標定機構標定，為預先已 知量;步驟401中轉動慣量待測量試件12的質心，以及步驟503中轉動慣量待測量試件12的 質量通過質量質心測量臺測定。
[0049] 綜上所述，本實用新型采用氣浮軸承支撐方式和扭擺法測量轉動慣量待測量試件 的轉動慣量，穩(wěn)定性好，測量迅速而且精度高，空氣阻力影響小，工作可靠性高。
[0050] 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根 據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍 屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量裝置，其特征在于:包括底座（2)、外套 (3)、扭擺組件和用于安裝轉動慣量待測量試件（12)的工作臺（10)，所述外套(3)固定連接 在底座(2)頂部，所述扭擺組件包括氣浮軸承座(7)、氣浮軸承(6)、扭桿座(5)和扭桿(4)，所 述氣浮軸承座(7)固定連接在外套(3)頂部，所述氣浮軸承(6)的軸套與氣浮軸承座(7)固定 連接，所述扭桿座(5)與氣浮軸承(6)的旋轉主軸下端固定連接，所述扭桿(4)的上端與扭桿 座(5)固定連接，所述氣浮軸承(6)的下部、扭桿座(5)和扭桿(4)均位于外套(3)內部，所述 底座(2)上固定連接有扭桿轉接座（1 )，所述扭桿轉接座（1)的中間位置處設置有方孔，所述 扭桿(4)的下端卡合連接在所述方孔內；所述工作臺（10)固定連接在氣浮軸承(6)的旋轉主 軸上端，所述工作臺（10)的底部設置有擺針(9)，所述氣浮軸承座(7)頂部固定連接有光電 管座(8)，所述光電管座(8)上安裝有用于感應擺針(9)的光電管（17)。2. 按照權利要求1所述的一種氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量裝置，其特征在 于:所述工作臺（1 〇)的側面設置有手柄(11)。3. 按照權利要求1所述的一種氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量裝置，其特征在 于:所述工作臺（10)的底部設置限位塊（13)，所述氣浮軸承座(7)頂部設置有與限位塊(13) 相配合限制工作臺（10)的旋轉角度的限位座(14)。4. 按照權利要求1所述的一種氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量裝置，其特征在 于:所述底座(2)上通過調節(jié)螺釘連接有調平座（16)。5. 按照權利要求1所述的一種氣浮軸承支撐臺式扭擺法轉動慣量測量裝置，其特征在 于:所述外套(3)的外壁上設置有吊環(huán)（15)。
【文檔編號】G01M1/10GK205506296SQ201620306660
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】賈志華, 劉建平, 申康, 楊崇斌, 蘇艷, 易濤, 劉輝
【申請人】西安百納電子科技有限公司