CN106885652A - 基于平动气浮支撑的扭摆式细长体轴向转动惯量测量装置 - Google Patents

基于平动气浮支撑的扭摆式细长体轴向转动惯量测量装置 Download PDF

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齐乃明
姚蔚然
赵钧
刘延芳
霍明英
孙康
徐嵩
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Abstract

一种基于平动气浮支撑的扭摆式细长体轴向转动惯量测量装置，所述上抱环的内侧固连有两套压紧块，下抱环的内侧固连有两套压紧块，扭摆托环内侧与下抱环外侧之间相配合，扭摆托环托举下抱环，扭摆托环由托板托举，托板由气浮基座托举，采用平动气浮支撑，通过气浮基座的上表面出气，托板依靠气膜支撑，获得水平面上的三自由度无摩擦运动环境，托板相对于气浮基座***，扭摆托环下部端面处固定有插销，插销两侧对称地连接有两套拉簧，两套拉簧的拉力方向相反，且两套拉簧均与水平面平行，两套滚轮架相对于气浮基座对称地固定在地面上，两套滚轮位于两套滚轮架上，两套滚轮相对于被测物的径向位置可调，两套滚轮同时向内侧伸出夹紧扭摆托环。

Description

基于平动气浮支撑的扭摆式细长体轴向转动惯量测量装置
技术领域
本发明涉及一种基于平动气浮支撑的扭摆式细长体轴向转动惯量测量装置，属于转动惯量测量装置技术领域。
背景技术
质量特性测量技术对于飞行器等一类尖端设备及高精密装备的制造环节至关重要。质量特性测量主要包括质量测量、质心测量、转动惯量测量以及惯性积测量等。质量特性的测量技术要求能对被测产品进行快速、准确的测量。同时根据被测产品自身特性，质量特性测量技术还应有能力满足各类特殊要求。
目前，在尖端设备及高精密装备的制造中，存在一类长径比大的回转体机械产品。对于这类产品，以飞行器产品为例，其绕自身轴线的转动惯量参数，在其加工制造、飞控***设计等环节都至关重要。受限于其自身设计要求和加工现场的条件，这类产品往往不能起竖。
现有的转动惯量测量通常基于扭摆法，即通过测量被测产品绕自身轴线的扭摆周期来计算产品绕自身轴线的转动惯量。常用的扭摆机构包括机械式和气浮式。其中，机械式测量装置由于其运动阻尼大的缺陷，测量精度往往较差。相比于机械式测量装置，气浮式测量装置测量精度高，但是现有的气浮式测量装置，其扭摆的回转轴必须与水平面垂直。因此对于不能起竖的细长体，气浮式轴转动惯量测量不能实施。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即机械式测量装置由于其运动阻尼大的缺陷，测量精度往往较差；现有的气浮式测量装置，其扭摆的回转轴必须与水平面垂直。因此对于不能起竖的细长体，气浮式轴转动惯量测量不能实施。进而提供一种基于平动气浮支撑的扭摆式细长体轴向转动惯量测量装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于平动气浮支撑的扭摆式细长体轴向转动惯量测量装置，包括两套卧式扭摆机构、激振气缸和推块，每套所述卧式扭摆机构包括上抱环、下抱环、四套压紧块、扭摆托环、插销、两个滚轮、两个滚轮架、两个拉簧、托板和气浮基座，所述上抱环和下抱环组成一个完整环用于抱紧被测物，上抱环的内侧固连有两套压紧块，下抱环的内侧固连有两套压紧块，完整环内的四套压紧块呈十字形设置，扭摆托环内侧与下抱环外侧之间相配合，扭摆托环托举下抱环，扭摆托环由托板托举，气浮基座与地面固连，托板由气浮基座托举，托板下表面和气浮基座上表面均为平面且作为两者的接触面，采用平动气浮支撑，通过气浮基座的上表面出气，托板依靠气膜支撑，获得水平面上的三自由度无摩擦运动环境，托板相对于气浮基座***，扭摆托环下部端面处固定有插销，插销两侧对称地连接有两套拉簧，两套拉簧的拉力方向相反，且两套拉簧均与水平面平行，两套滚轮架相对于气浮基座对称地固定在地面上，两套滚轮位于两套滚轮架上，两套滚轮相对于被测物的径向位置可调，两套滚轮同时向内侧伸出夹紧扭摆托环，推块固定连接在任意一套扭摆托环下部端面处，激振气缸固连在地面上，推出方向与拉簧方向平行。
本发明的有益效果：
本发明的转动惯量测量装置，提高了对于长径比大且不能起竖的机械产品的轴向转动惯量测量精度。所提供的基于平动气浮支撑的扭摆式细长体轴向转动惯量测量装置，吸收了现有气浮式测量装置扭摆阻尼小的优点，可有效提高测量精度。同时，本发明的装置采用的是卧式气浮扭摆机构，改进了现有的气浮式测量装置的扭摆轴必须与水平面平行的缺点。因此本发明能有效针对不能起竖的细长体，测量其轴向转动惯量。
附图说明
图1是本发明基于平动气浮支撑的扭摆式细长体轴向转动惯量测量装置的整体结构示意图。
图2是卧式扭摆机构的结构示意图。
图3是激振气缸和推块的位置示意图。
图中的附图标记，1为被测物(被测物1为圆柱形回转细长体)，2为卧式扭摆机构，3为激振气缸，4为推块，2-1为上抱环，2-2为下抱环，2-3为压紧块，2-4为扭摆托环，2-5为插销，2-6为滚轮，2-7为滚轮架，2-8为拉簧，2-9为托板，2-10为气浮基座。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1～图3所示，本实施例所涉及的一种基于平动气浮支撑的扭摆式细长体轴向转动惯量测量装置，包括两套卧式扭摆机构2、激振气缸3和推块4，每套所述卧式扭摆机构2包括上抱环2-1、下抱环2-2、四套压紧块2-3、扭摆托环2-4、插销2-5、两个滚轮2-6、两个滚轮架2-7、两个拉簧2-8、托板2-9和气浮基座2-10，所述上抱环2-1和下抱环2-2组成一个完整环用于抱紧被测物1，上抱环2-1的内侧固连有两套压紧块2-3，下抱环2-2的内侧固连有两套压紧块2-3，完整环内的四套压紧块2-3呈十字形设置，更换不同尺寸的压紧块2-3即可适应被测物1不同的截面尺寸。扭摆托环2-4内侧与下抱环2-2外侧之间相配合，扭摆托环2-4托举下抱环2-2，从而托举被测物1。扭摆托环2-4由托板2-9托举，气浮基座2-10与地面固连。托板2-9由气浮基座2-10托举，托板2-9下表面和气浮基座2-10上表面均为平面且作为两者的接触面，采用平动气浮支撑，通过气浮基座2-10的上表面出气，托板2-9依靠气膜支撑，获得水平面上的三自由度无摩擦运动环境，托板2-9相对于气浮基座2-10***。扭摆托环2-4下部端面处固定有插销2-5，插销2-5两侧对称地连接有两套拉簧2-8，两套拉簧2-8的拉力方向相反，且两套拉簧2-8均与水平面平行。两套滚轮架2-7相对于气浮基座2-10对称地固定在地面上，两套滚轮2-6位于两套滚轮架2-7上，两套滚轮2-6相对于被测物1的径向位置可调，两套滚轮2-6同时向内侧伸出夹紧扭摆托环2-4。推块4固定连接在任意一套扭摆托环2-4下部端面处。激振气缸3固连在地面上，推出方向与拉簧2-8方向平行。
所述上抱环2-1和下抱环2-2之间采用螺栓连接。
所述扭摆托环2-4内侧与下抱环2-2外侧之间通过锥销配合。
所述扭摆托环2-4和托板2-9之间为干摩擦接触。
所述托板2-9下表面面积大于气浮基座2-10上表面面积。
扭摆振动过程中，被测物1连同上抱环2-1、下抱环2-2、扭摆托环作扭摆运动，托板2-9在水平面上往复地作直线运动。
在转动惯量测量装置工作过程中，利用光电传感器测量扭摆机构的扭摆周期，根据已有的扭摆法转动惯量测量方法，即可计算出被测物1绕其轴线的转动惯量大小。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于平动气浮支撑的扭摆式细长体轴向转动惯量测量装置，其特征在于，包括两套卧式扭摆机构(2)、激振气缸(3)和推块(4)，每套所述卧式扭摆机构(2)包括上抱环(2-1)、下抱环(2-2)、四套压紧块(2-3)、扭摆托环(2-4)、插销(2-5)、两个滚轮(2-6)、两个滚轮架(2-7)、两个拉簧(2-8)、托板(2-9)和气浮基座(2-10)，所述上抱环(2-1)和下抱环2-2组成一个完整环用于抱紧被测物(1)，上抱环(2-1)的内侧固连有两套压紧块(2-3)，下抱环(2-2)的内侧固连有两套压紧块(2-3)，完整环内的四套压紧块(2-3)呈十字形设置，扭摆托环(2-4)内侧与下抱环(2-2)外侧之间相配合，扭摆托环(2-4)托举下抱环(2-2)，扭摆托环(2-4)由托板(2-9)托举，气浮基座(2-10)与地面固连，托板(2-9)由气浮基座(2-10)托举，托板(2-9)下表面和气浮基座(2-10)上表面均为平面且作为两者的接触面，采用平动气浮支撑，通过气浮基座(2-10)的上表面出气，托板(2-9)依靠气膜支撑，获得水平面上的三自由度无摩擦运动环境，托板(2-9)相对于气浮基座(2-10)***，扭摆托环(2-4)下部端面处固定有插销(2-5)，插销(2-5)两侧对称地连接有两套拉簧(2-8)，两套拉簧(2-8)的拉力方向相反，且两套拉簧(2-8)均与水平面平行，两套滚轮架(2-7)相对于气浮基座(2-10)对称地固定在地面上，两套滚轮(2-6)位于两套滚轮架(2-7)上，两套滚轮(2-6)相对于被测物(1)的径向位置可调，两套滚轮(2-6)同时向内侧伸出夹紧扭摆托环(2-4)，推块(4)固定连接在任意一套扭摆托环(2-4)下部端面处，激振气缸(3)固连在地面上，推出方向与拉簧(2-8)方向平行。
2.根据权利要求1所述的基于平动气浮支撑的扭摆式细长体轴向转动惯量测量装置，其特征在于，所述上抱环(2-1)和下抱环(2-2)之间采用螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的基于平动气浮支撑的扭摆式细长体轴向转动惯量测量装置，其特征在于，所述扭摆托环(2-4)内侧与下抱环(2-2)外侧之间通过锥销配合。
4.根据权利要求1所述的基于平动气浮支撑的扭摆式细长体轴向转动惯量测量装置，其特征在于，所述扭摆托环(2-4)和托板(2-9)之间为干摩擦接触。
5.根据权利要求1所述的基于平动气浮支撑的扭摆式细长体轴向转动惯量测量装置，其特征在于，所述托板(2-9)下表面面积大于气浮基座(2-10)上表面面积。
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