一種大型結構體轉動慣量測量系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種大型結構體轉動慣量測量系統，包括底板，所述底板上安裝有y向測量系統或x向測量系統。本實用新型的系統可使被測產品x向與y向轉動慣量的測量分開進行，實現在同一測試臺不對被測件翻轉前提下完成x向、y向兩個方向的測量；本實用新型采用軸承組件與滾子軸承相結合的滾動支撐方式，極大降低了系統阻尼影響，提高了系統測量精度；本實用新型通用性強，可對不同形狀、不同規格的大型結構體進行測量，測量精度高、測試范圍寬、設備成本低、維修方便。
【專利說明】一種大型結構體轉動慣量測量系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機械裝置及運輸【技術領域】，特別是一種大型結構體轉動慣量測量系統。
【背景技術】
[0002]轉動慣量是剛體轉動時慣性的度量，凡是涉及到轉動動力學的問題，轉動慣量均為重點測量參數。在國防工業中，各種導彈、無人飛行器以及水下無人航行器均需要測量其極、赤道轉動慣量，用以確定它們的起始擾動和行進穩定性；
[0003]在已有關于轉動慣量測量的參考文獻及專利中，遵循的基本原理均為:利用彈性元件組成振蕩系統，通過系統振蕩頻率來推算轉動慣量。主要的測量方法為:復擺法、扭擺法、三線擺法、單線擺法和落體法等。但由于受到機械結構設計和被測物體形狀差異的限制，針對大型結構體的測量方法較少。文獻《大型回轉體轉動慣量測量系統的設計》給出了一種較為先進的針對大型物體的測量系統，但該系統固定機構采用滾珠支撐，即為點接觸，當被測件質量較大時，系統阻尼極大，另外，當被測件表面較為粗糙時，點接觸會導致較大阻尼波動，均會對系統測量精度帶來很大影響。同時，該系統僅針對質量分布均勻、形狀單一的大型回轉體，而對于形狀差異較大、質量分布不均的產品，該系統無法予以測量。即對于形狀為非單一回轉體的導彈、無人飛機、水下無人航行器等物體的轉動慣量測量，該系統不再適用。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種結構簡單，易操作，測量精度高、適用范圍廣的大型結構體轉動慣量測量系統。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是:一種大型結構體轉動慣量測量系統，包括底板，其結構特征是:
[0006]當用于測量大型結構體y向轉動慣量時，所述底板上安裝有y向測量系統；所述y向測量系統包括固定在底板上的用于為被測結構體提供I向扭力矩的I向轉筒組件，所述y向轉筒組件上端固定有支承板，所述支承板上水平設置有兩根平行導軌，每根導軌上安裝有一個以上可沿所述導軌滑動的滑塊，兩根平行導軌相對位置上的y向測量滑塊為一組，每組y向測量滑塊上固定有一個用于固定被測結構體的固定機構；所述支承板上設置有用于測量所述I向測量滑塊滑動距離的光柵尺；所述支承板下表面固定有I向測量光電頭；所述底板上固定有與所述I向測量光電頭配套的I向測量感光器；
[0007]當用于測量大型結構體X向轉動慣量時，所述底板上安裝有X向測量系統；所述X向測量系統包括兩根平行設置在所述底板一端的X向測量水平導軌；所述兩根X向測量水平導軌上各設置有一個以上可沿所述X向測量水平導軌滑動的X向測量滑塊；兩根X向測量水平導軌相對位置上的X向測量滑塊為一組，每組X向測量滑塊上固定有一個支撐架；所述支撐架頂端與用于為所述被測結構體提供X向扭力矩的X向扭轉組件一端固定連接；所述X向扭轉組件另一端與所述被測結構體一端連接；所述X向扭轉組件下表面固定有X向測量光電頭，所述X向測量水平導軌一端的底板上固定有與所述X向測量光電頭配套的X向測量感光器。
[0008]所述支承板下表面開設有環形槽；所述y向轉筒組件包括固定豎直設置的y向轉筒，所述y向轉筒底端直徑小于所述y向轉筒上端直徑，所述y向轉筒上端嵌入所述環形槽，所述y向轉筒底端通過連接環與所述底板連接；所述y向轉筒內豎直設有I向扭桿，所述y向扭桿上端與所述環形槽內的支承板下表面固定連接，所述y向扭桿下端穿過所述連接環與所述底板固定連接；所述y向轉筒外套有底端固定在所述底板上的防護筒；所述防護筒上端、y向轉筒上端相對位置分別設有凹槽和凸臺，所述凹槽內設置有y向測量滾子軸承，且所述y向測量滾子軸承與所述凸臺上表面貼合；所述y向轉筒底端直徑較小部分與該部分上的y向轉筒之間形成的凹臺放置在所述連接環上的推力球軸承上；所述防護筒底端內側凸起，該凸起部分與所述推力球軸承接觸。
[0009]所述X向扭轉組件包括一端開口的X向固定筒、X向轉筒；所述X向固定筒通過連接塊與所述支撐架頂端固定連接；所述X向固定筒遠離被測結構體的未開口端底面內壁與X向扭桿一端固定連接；所述X向轉筒一端直徑小于另一端直徑；所述X向固定筒靠近被測結構體的一端通過X向滾子軸承套在所述X向轉筒直徑較小的一端上；所述X向扭桿靠近被測結構體的一端穿過所述X向轉筒直徑較小一端并固定；所述X向轉筒遠離所述X向固定筒的一端通過連接環與所述被測結構體固定連接。
[0010]所述y向測量系統包括兩個固定機構；所述固定機構包括上固定環，所述上固定環內壁通過多個等間隔布置的軸承組件與轉動卡環外壁接觸，且所述轉動卡環能以穿過所述轉動卡環圓心且與所述轉動卡環所在平面垂直的軸為中心旋轉；所述上固定環、轉動卡環同心；所述轉動卡環內徑與所述被測結構體外徑大小匹配；所述外固定環通過底座與所述y向測量滑塊固定連接。
[0011]與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果為:本實用新型結構簡單，易操作，適用于大型結構體轉動慣量的測量；被測產品X向與I向轉動慣量的測量分開進行，實現在同一測試臺不對被測件翻轉前提下完成X向、y向兩個方向的測量；本實用新型采用軸承組件與滾子軸承相結合的支撐方式，極大降低了系統阻尼影響，提高了系統測量精度；本實用新型通用性強，可通過更換不同固定機構與X向轉筒來實現對不同形狀的大型產品測量；且對產品進行測量時，僅需調節相應緊固螺栓便可實現產品的定位與固定，操作方便，簡單；本實用新型摒棄了現有技術熱衷的復雜自動化設備，極大降低了設備費用；光電頭和感光器拆卸方便，能獨立進行標定；本實用新型測量精度高、測試范圍寬、設備成本低、維修方便；本實用新型能廣泛適用于航天、航空、航海、兵器、機械、電機以及生物力學等科研、生產領域，具有很大的實用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型一實施例結構示意圖；
[0013]圖2為本實用新型一實施例1向轉筒組件結構示意圖；
[0014]圖3為本實用新型一實施例X向扭轉組件結構示意圖；
[0015]圖4為本實用新型一實施例固定結構結構示意圖?！揪唧w實施方式】
[0016]如圖1所示，本實用新型一實施例包括底板11，當用于測量大型結構體y向轉動慣量時，所述底板11上安裝有y向測量系統；所述y向測量系統包括固定在底板11上的用于為被測結構體5提供y向扭力矩的y向轉筒組件，所述I向轉筒組件上端固定有支承板9,所述支承板9上水平設置有兩根平行導軌6，每根導軌6上安裝有一個以上可沿所述導軌6滑動的滑塊7，兩根平行導軌6相對位置上的y向測量滑塊7為一組，每組y向測量滑塊7上固定有一個用于固定被測結構體5的固定機構；所述支承板9上設置有用于測量所述y向測量滑塊7滑動距離的光柵尺；所述支承板9下表面固定有I向測量光電頭8 ;所述底板11上固定有與所述y向測量光電頭配套的I向測量感光器10 ;當用于測量大型結構體X向轉動慣量時，所述底板11上安裝有X向測量系統；所述X向測量系統包括兩根平行設置在所述底板11 一端的X向測量水平導軌15 ;所述兩根X向測量水平導軌15上各設置有一個以上可沿所述X向測量水平導軌15滑動的X向測量滑塊14 ;兩根X向測量水平導軌15相對位置上的X向測量滑塊14為一組，每組X向測量滑塊14上固定有一個支撐架I ;所述支撐架I頂端與用于為所述被測結構體5提供X向扭力矩的X向扭轉組件一端固定連接；所述X向扭轉組件另一端與所述被測結構體5 —端連接；所述X向扭轉組件下表面固定有X向測量光電頭2，所述X向測量水平導軌15—端的底板11上固定有與所述X向測量光電頭2配套的X向測量感光器13。
[0017]如圖2，支承板9下表面開設有環形槽；所述y向轉筒組件包括固定豎直設置的y向轉筒18,所述y向轉筒18底端直徑小于所述y向轉筒18上端直徑,所述y向轉筒18上端嵌入所述環形槽，所述I向轉筒18底端通過連接環20與所述底板11連接；所述y向轉筒18內豎直設有y向扭桿19，所述y向扭桿19上端與所述環形槽內的支承板9下表面固定連接，所述I向扭桿19下端穿過所述連接環22與所述底板11固定連接；所述I向轉筒18外套有底端固定在所述底板11上的防護筒21 ;所述防護筒21上端、y向轉筒18上端相對位置分別設有凹槽和凸臺12，所述凹槽內設置有y向測量滾子軸承16，且所述y向測量滾子軸承16與所述凸臺12上表面貼合；所述y向轉筒18底端直徑較小部分與該部分上的Y向轉筒18之間形成的凹臺放置在所述連接環22上的推力球軸承22上；所述防護筒21底端內側凸起，該凸起部分與所述推力球軸承22接觸。
[0018]如圖3,X向扭轉組件包括與所述支撐架I頂端固定連接的一端開口的X向固定筒24、X向轉筒26 ;所述X向固定筒24通過連接塊29與所述支撐架I頂端固定連接；所述x向固定筒24遠離被測結構體5的未開口端底面內壁與X向扭桿23 —端固定連接；所述X向轉筒26 —端直徑小于另一端直徑；所述X向固定筒24靠近被測結構體5的一端通過X向滾子軸承25套在所述X向轉筒26直徑較小的一端上；所述X向扭桿23靠近被測結構體5的一端穿過所述X向轉筒26直徑較小一端并固定；所述X向轉筒26遠離所述X向固定筒24的一端通過連接環27與所述被測結構體5固定連接。
[0019]如圖4，y向測量系統包括兩個固定機構；所述固定機構包括外固定環32，所述外固定環32內壁通過多個等間隔布置的軸承組件31與轉動卡環33外壁接觸，且所述轉動卡環33能以穿過所述轉動卡環33圓心且與所述轉動卡環33所在平面垂直的軸為中心旋轉；所述外固定環32、轉動卡環33同心；所述轉動卡環33內徑與所述被測結構體5外徑大小匹配；所述外固定環32通過底座34與所述y向測量滑塊7固定連接。轉動卡環33外壁開設了凹槽，軸承組件31上的軸承35與凹槽接觸，轉動卡環可以相對軸承35轉動。
[0020]被測結構體5放置于轉動卡環33內，調整緊固螺栓30，使其與被測結構體5貼合并固定；通過更換軸承組件31和轉動卡環33以適應不同尺寸大小的被測結構體，沿導軌6移動I向測量滑塊滑塊7，從而改變被測結構體5在支承板9上的位置。
[0021]y向扭桿19螺接固定于支承板9下表面中心，y向扭桿19下端成十字鍵,插入下底板11中間部位的十字槽。測量時，y向扭桿19受十字槽的限制，提供扭擺扭矩，y向轉筒18支撐支承板9繞y軸轉動。
[0022]X向轉筒26直徑較小的一端為內部帶螺紋孔的臺階軸，X向扭桿23兩端加工螺紋，滾子軸承25內圈套在X向轉筒臺階軸上，滾子軸承25外圈設置在X向固定筒24靠近被測結構體5 —端的臺階上；x向固定筒24遠離被測結構體5 —端設一螺紋通孔，與X向扭桿23螺接并通過螺母固定，通過改變更換X向轉筒26和轉接環28，并改變X向測量滑塊在X向測量水平導軌上的位置，適應不同尺寸規格的被測結構件。
[0023]利用本實用新型裝置進行轉動慣量測量的過程如下:
[0024]為保證被測件測量結果可靠，需準備一標準件，對于形狀規則、質量均勻分布的標準件，可通過理論計算很好確定其質心位置和轉動慣量，設系統空載轉動慣量、標準件轉動慣量、系統與被測件總的轉動慣量分別為:1ο、Ib、Id2;空載阻尼振蕩頻率、系統與標準件總的阻尼振蕩頻率、系統與被測件總的阻尼振蕩頻率分別為codl、COd2，則系統自由扭擺振蕩方程可描述為:
【權利要求】
1.一種大型結構體轉動慣量測量系統，包括底板(11)，其特征在于: 當用于測量大型結構體y向轉動慣量時，所述底板(11)上安裝有y向測量系統；所述y向測量系統包括固定在底板(11)上的用于為被測結構體(5)提供y向扭力矩的y向轉筒組件，所述y向轉筒組件上端固定有支承板(9)，所述支承板(9)上水平設置有兩根平行導軌(6)，每根導軌(6)上安裝有一個以上可沿所述導軌(6)滑動的滑塊(7)，兩根平行導軌(6)相對位置上的y向測量滑塊(7)為一組，每組y向測量滑塊(7)上固定有一個用于固定被測結構體(5)的固定機構；所述支承板(9)上設置有用于測量所述y向測量滑塊(7)滑動距離的光柵尺；所述支承板(9)下表面固定有y向測量光電頭(8);所述底板(11)上固定有與所述I向測量光電頭配套的I向測量感光器(10)； 當用于測量大型結構體X向轉動慣量時，所述底板(11)上安裝有X向測量系統；所述X向測量系統包括兩根平行設置在所述底板(11) 一端的X向測量水平導軌(15 );所述兩根X向測量水平導軌(15)上各設置有一個以上可沿所述X向測量水平導軌(15)滑動的X向測量滑塊(14);兩根X向測量水平導軌(15)相對位置上的X向測量滑塊(14)為一組，每組X向測量滑塊(14)上固定有一個支撐架(1);所述支撐架(1)頂端與用于為所述被測結構體(5)提供X向扭力矩的X向扭轉組件一端固定連接；所述X向扭轉組件另一端與所述被測結構體(5)—端連接；所述X向扭轉組件下表面固定有X向測量光電頭(2)，所述X向測量水平導軌(15) —端的底板(11)上固定有與所述X向測量光電頭(2)配套的X向測量感光器(13)。
2.根據權利要求1所述的大型結構體轉動慣量測量系統，其特征在于，所述支承板(9)下表面開設有環形槽；所述y向轉筒組件包括固定豎直設置的y向轉筒(18)，所述y向轉筒(18)底端直徑小于所述y向轉筒(18)上端直徑，所述y向轉筒(18)上端嵌入所述環形槽，所述y向轉筒(18 )底端通過連接環(20 )與所述底板(11)連接；所述y向轉筒(18 )內豎直設有y向扭桿(19)，所述y向扭桿(19)上端與所述環形槽內的支承板(9)下表面固定連接，所述y向扭桿(19)下端穿過所述連接環(22)與所述底板(11)固定連接；所述y向轉筒(18)外套有底端固定在所述底板(11)上的防護筒(21);所述防護筒(21)上端、y向轉筒(18)上端相對位置分別設有凹槽和凸臺(12)，所述凹槽內設置有y向測量滾子軸承(16)，且所述I向測量滾子軸承(16)與所述凸臺(12)上表面貼合；所述y向轉筒(18)底端直徑較小部分與該部分上的I向轉筒(18)之間形成的凹臺放置在所述連接環(22)上的推力球軸承(22)上；所述防護筒(21)底端內側凸起，該凸起部分與所述推力球軸承(22)接觸。
3.根據權利要求1所述的大型結構體轉動慣量測量系統，其特征在于，所述X向扭轉組件包括一端開口的X向固定筒(24)、x向轉筒(26);所述X向固定筒(24)通過連接塊(29)與所述支撐架(1)頂端固定連接；所述X向固定筒(24)遠離被測結構體(5)的未開口端底面內壁與X向扭桿(23) —端固定連接；所述X向轉筒(26) —端直徑小于另一端直徑；所述X向固定筒(24)靠近被測結構體(5)的一端通過X向滾子軸承(25)套在所述X向轉筒(26)直徑較小的一端上；所述X向扭桿(23)靠近被測結構體(5)的一端穿過所述X向轉筒(26)直徑較小一端并固定；所述X向轉筒(26)遠離所述X向固定筒(24)的一端通過連接環(27)與所述被測結構體(5)固定連接。
4.根據權利要求1或2所述的大型結構體轉動慣量測量系統，其特征在于，所述y向測量系統包括兩個固定機構；所述固定機構包括外固定環(32),所述外固定環(32)內壁通過多個等間隔布置的軸承組件(31)與轉動卡環(33)外壁接觸，且所述轉動卡環(33)能以穿過所述轉動卡環(33)圓心 且與所述轉動卡環(33)所在平面垂直的軸為中心旋轉；所述外固定環(32)、轉動卡環(33)同心；所述轉動卡環(33)內徑與所述被測結構體(5)外徑大小匹配；所述外固定環(32)通過底座(34)與所述y向測量滑塊(7)固定連接。
【文檔編號】G01M1/10GK203551198SQ201320716980
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】湯浩, 劉輝, 楊爾衛, 鄧星 申請人:湖南航天機電設備與特種材料研究所
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
