專利名稱：單軸氣浮臺平衡調整方法
技術領域：
本發明涉及測量技術，具體說就是單軸氣浮臺平衡調整方法。
(二)
背景技術：
氣浮臺依靠壓縮空氣在氣浮軸承與軸承座之間形成的氣膜，使模 擬臺體浮起，從而實現近似無摩擦的相對運動條件，以模擬衛星在外 層空間所受干擾力矩很小的力學環境。作為衛星運動模擬器，采用單 軸氣浮臺，可以模擬某一軸向的運行特性，通過氣浮臺進行全物理仿 真具有重要作用，它是方案論證和功能驗證不可缺少的工具。仿真實 踐證明，利用氣浮臺進行仿真不僅對衛星姿態控制系統驗證有著重要 作用，而且能夠顯著提高衛星的效費比，降低風險，縮短研發周期。
為了在地面模擬衛星的姿態運動，單軸氣浮臺的質心應該在回轉 軸上上，否則將引起不平衡力矩，影響仿真試驗的質量。目前氣浮臺 (包括三軸氣浮臺和單軸氣浮臺)的配平方式主要有自動和手動兩
種，經文獻檢索，中國發明專利號200610009797.7，專利名稱為 氣浮轉臺外加載荷質心調整裝置，通過調整安裝在氣浮臺上的螺栓螺 母機構調整轉臺的質心，有手動電動兩種工作方式，該發明給出的是 一種調整裝置，沒有涉及具體平衡方法。李延斌、包鋼、王祖溫、呂 彥東等在論文"三自由度氣浮臺自動平衡系統動力學建模"(見《中 國慣性技術學報》，2005年，13巻第5期，頁碼83-87)中從理論上 給出了三軸氣浮臺自動平衡裝置，也沒有給出具體的實施方法，難以工程應用。并且上述方法都是針對三軸氣浮臺，不適用于單軸氣浮臺， 針對單軸氣浮臺的有效平衡方法資料還未見報道。
(三)
發明內容
本發明的目的在于提供一種原理簡單、成本低、操作方便的單軸 氣浮臺平衡調整方法。
本發明的目的是這樣實現的所述的單軸氣浮臺平衡調整方法， 步驟如下
步驟一將單軸氣浮臺調整到不水平，用水平儀測量單軸氣浮臺 平面和當地水平線的夾角，記為ci;
步驟二使單軸氣浮臺在重力的作用下來回擺動，記錄擺動的幅 度和周期；
步驟三根據擺動周期計算出單軸氣浮臺重心和單軸氣浮臺回轉 中心的實際偏心量L;
步驟四在所記錄的單軸氣浮臺兩邊擺動角的中線上放置相應的 配重砝碼調整平衡；
步驟五重復上面的步驟，直到偏心量為零或者小到滿足工程要 求為止。
本發明單軸氣浮臺平衡調整方法，原理簡單、方便實用、費用低， 并且對單軸氣浮臺沒有電磁干擾。
(四)
圖1為單軸氣浮臺擺角及單軸氣浮臺重心位置示意圖； 圖2為單軸氣浮臺周期的計算等效圖；圖3為單軸氣浮臺配重砝碼放置位置示意圖； 圖4為水平儀放置在單軸氣浮臺面的位置示意圖。 具體實施例方式
下面結合附圖舉例對本發明作進一步說明。 實施例1,結合圖1、圖2,本發明單軸氣浮臺平衡調整方法， 步驟如下
步驟一將單軸氣浮臺調整到不水平，用水平儀測量氣浮臺平面 和當地水平線的夾角，記為a;
步驟二使單軸氣浮臺在重力的作用下來回擺動，記錄擺動的幅 度和周期；
步驟三根據擺動周期計算出單軸氣浮臺重心和單軸氣浮臺回轉 中心的實際偏心量L;
步驟四在所記錄的單軸氣浮臺兩邊擺動角的中線上放置相應的 配重砝碼調整平衡；
'步驟五重復上面的步驟，直到偏心量為零或者小到滿足工程要 求為止。
單軸氣浮臺不平衡導致單軸氣浮臺來回擺動，記錄單軸氣浮臺兩 邊擺動的幅度和擺動時間得到擺動周期，根據該擺動周期計算單軸氣 浮臺重心和單軸氣浮臺回轉中心的實際偏心量，根據擺動的位置幅度 可以得到單軸氣浮臺重心和單軸氣浮臺回轉中心的連線所在的直線， 由得到的偏心量和上述直線就可以確定單軸氣浮臺重心所在的位置， 然后在單軸氣浮臺擺動范圍的中分線對側放置相應的配重砝碼調整單軸氣浮臺的平衡。
本發明單軸氣浮臺平衡調整方法還包括以下特征
1、 在進行配平之前將單軸氣浮臺水平調到某個傾角，也就是人為 的使單軸氣浮臺不水平，但是該不水平的角度是可知或者可測量的。
2、 所述的計算方法是依據測量到的單軸氣浮臺兩邊擺動的位置和 周期，然后計算出單軸氣浮臺重心和單軸氣浮臺回轉中心的實際偏心
3、 所述的平衡手段是在單軸氣浮臺兩邊擺動角的中線上放置相應 的配重砝碼調整平衡。
實施例2，結合圖l、圖2、圖3、圖4，本發明單軸氣浮臺平衡 調整方法，所述的計算方法如下
首先將單軸氣浮臺傾斜某一角度，具體操作是，單軸氣浮臺的底 座下都安裝有墊腳或地腳，數量通常為3個(或更多個)，調整時將3 個地腳中的任意1個調高或調低就可以達到將單軸氣浮臺傾斜的目 的(如果是多個就選擇任意相鄰的幾個墊腳調高或調低)。
然后用水平儀測量該傾斜角度"，具體步驟為(l)將水平儀放 在單軸氣浮臺面的上，如圖4所示，水平儀應靠近單軸氣浮臺臺面的 外邊緣；(2)記錄水平儀的度數，記為aP將單軸氣浮臺轉動90° ， 記錄水平儀的度數，記為&2，沿同一方向再將單軸氣浮臺轉動90。， 記錄水平儀的度數，記為33，沿同一方向再將單軸氣浮臺轉動90。，
記錄水平儀的度數，記為W (3灘據公式" ( )2+(^^)2得到 單軸氣浮臺的傾角"。測量單軸氣浮臺擺動周期和幅度將單軸氣浮臺傾斜某一角度 后，單軸氣浮臺不平衡必然導致單軸氣浮臺來回擺動，單軸氣浮臺重 心所處的那一點和單軸氣浮臺回轉中心的連線及其延長線就是該擺 動的中分線。這種由于不平衡導致的單軸氣浮臺來回擺動，在摩擦力 的作用下會使單軸氣浮臺消耗能量最終停下來，這個停止時的位置也 就是單軸氣浮臺做為單擺的靜止位置，等到單軸氣浮臺靜止下來之后 將其轉動一個角度，記錄單軸氣浮臺來回擺動的最大擺角范圍和周 期，測量時首先觀察單軸氣浮臺的擺動情況，然后在下傾的那一邊(也 就是在單軸氣浮臺低處擺動的那一邊)安裝指示裝置，比如事先在單 軸氣浮臺上安裝一根輕質指示桿，指示桿的延長線通過單軸氣浮臺的 回轉中心(也就是單軸氣浮臺回轉中心的徑向線)，單軸氣浮臺擺動 時記錄指示桿的擺動幅度和完成一次擺動的時間，根據單軸氣浮臺的 擺動的幅度取其中分線就可以確定單軸氣浮臺偏心點和單軸氣浮臺 回轉中心連線所在的直線，再根據擺動周期計算出該偏心點距離單軸 氣浮臺回轉中心的距離。具體計算方法為由單擺周期的計算方法，
r = 2;rj^，其中T為單擺擺動周期，L為擺的長度，g'為等效的重力 g'
加速度。具體的等效方法為，g為單擺不擺動時(在所處環境中靜止 時)，擺線(或等效擺線)的拉力F與擺球質量m的比值g-F/m。對于
該單軸氣浮臺的擺動，假設單軸氣浮臺工作面和當地水平線的夾角為 a，設擺動周期為T， g為當地重力加速度，L為擺(也即單軸氣浮 臺)的重心距離單軸氣浮臺回轉軸的垂直距離，根據圖2，由單擺周200910071535.7期公式7^ = 2 |^1，可以計算出擺(也即單軸氣浮臺)的重心距離 V g sin "
單軸氣浮臺中心的距離L。
比如，用水平儀測量傾角為2.5° ，確定單軸氣浮臺兩邊擺動的
幅度后，做出該幅度角的中分線可以確定單軸氣浮臺偏心點和單軸氣
浮臺回轉中心連線所在的直線，假定測得的擺動周期為5秒，則根據
公式可以計算得到單軸氣浮臺的重心距離單軸氣浮臺中心的距離
i^^gsin":^^x9.8xsin2.5^0.27(m)，然后在這個位置上放置合適
的砝碼。具體砝碼如何選擇、放置參看實施例4。
實施例3，結合圖3，本發明單軸氣浮臺平衡調整方法，所述的平
衡砝碼是這樣選擇與放置的
在確定氣浮臺擺動周期和幅度時，是在其下傾一邊進行的，或者 說是在較重的一邊進行的，這樣砝碼就應該加在較輕的一邊去，即偏
心點與回轉中心對側的位置，如圖3所示。此外砝碼放置時先放質量
最輕的，如果不滿足要求再換成較重一點的，以此類推，循序漸進。 在配重砝碼放置時，如果放置點上已經安裝試驗設備，這時需要操作
者靈活處理，即如果該試驗設備上允許放置砝碼，就將砝碼放在該 設備上，根據發明人多年的操作經驗， 一般設備上總有可以放置砝碼 的地方；如果不允許放置砝碼，可以將砝碼適當放在偏離原位置的地 方，該位置盡量靠近原位置，然后重新測定單軸氣浮臺的擺動周期和 幅度。
在調整砝碼時，先放一個較輕的砝碼，加上一個砝碼之后，再重復上面的操作，得到L2，然后根據L2增減砝碼
如果L2>L，說明加的砝碼太重了，平衡顛倒了方向，換一個較
輕的砝碼；
如果0<L2<L，說明加的砝碼輕了，換一個稍微重的，或者累加 一個較輕的；
如果L^L，說明加的砝碼太輕，需要加一個更重一些的。 具體砝碼加多重，需要在現場調試，平衡調整停止的條件是當 L2小于某個設定的閾值就認為平衡滿足要求。比如，根據試驗要求將 該閾值設為0.1米，在調整平衡時如果出現L20.1米，就認為平衡滿 足要求了。
權利要求
1. 一種單軸氣浮臺平衡調整方法，其特征在于所述的平衡調整方法具體步驟如下步驟一將單軸氣浮臺調整到不水平，用水平儀測量單軸氣浮臺平面和當地水平線的夾角，記為α；步驟二使單軸氣浮臺在重力的作用下來回擺動，記錄擺動的幅度和周期；步驟三根據擺動周期計算出單軸氣浮臺重心和單軸氣浮臺回轉中心的實際偏心量L；步驟四在所記錄的單軸氣浮臺兩邊擺動角的中線上放置相應的配重砝碼調整平衡；步驟五重復上面的步驟，直到偏心量為零或者小到滿足工程要求為止。
全文摘要
本發明的目的在于提供一種原理簡單、成本低、操作方便的單軸氣浮臺平衡調整方法。所述的單軸氣浮臺平衡調整方法，步驟如下步驟一將單軸氣浮臺調整到不水平，用水平儀測量單軸氣浮臺平面和當地水平線的夾角，記為α；步驟二使單軸氣浮臺在重力的作用下來回擺動，記錄擺動的幅度和周期；步驟三根據擺動周期計算出單軸氣浮臺重心和單軸氣浮臺回轉中心的實際偏心量L；步驟四在所記錄的單軸氣浮臺兩邊擺動角的中線上放置相應的配重砝碼調整平衡；步驟五重復上面的步驟，直到偏心量為零或者小到滿足工程要求為止。本發明單軸氣浮臺平衡調整方法，原理簡單、方便實用、費用低，并且對單軸氣浮臺沒有電磁干擾。
文檔編號G01M1/00GK101509819SQ20091007153
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月13日 優先權日2009年3月13日
發明者夏紅偉, 溫奇詠, 王常虹, 解偉男, 馬廣程 申請人:哈爾濱工業大學
專業數控銑床產品供應商
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