RU2115904C1 - Method determining axial moment of inertia of body and device for its realization - Google Patents
Method determining axial moment of inertia of body and device for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2115904C1 RU2115904C1 RU95106906A RU95106906A RU2115904C1 RU 2115904 C1 RU2115904 C1 RU 2115904C1 RU 95106906 A RU95106906 A RU 95106906A RU 95106906 A RU95106906 A RU 95106906A RU 2115904 C1 RU2115904 C1 RU 2115904C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platform
- inertia
- shaft
- axis
- rotation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Balance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для определения осевых моментов инерции, тензоров инерции и центров масс тел на платформах, вращающихся вокруг произвольной оси с существенным или малым трением в ограниченных пределах под действием известного скачкообразно изменяющегося крутящего момента. The invention relates to mechanical engineering and can be used to determine the axial moments of inertia, the inertia tensors and the centers of mass of bodies on platforms rotating around an arbitrary axis with significant or small friction to a limited extent under the action of the known abruptly varying torque.
Тензор инерции тела определяется через шесть осевых моментов инерции относительно пучка осей. The inertia tensor of the body is determined through six axial moments of inertia relative to the axle beam.
Известен способ определения момента инерции тела, при котором тело закрепляют на платформе с горизонтальной осью вращения и известным дисбалансом, сообщают ей свободное вращательное движение с проворотом и по измеренным угловым скоростям аналитически определяют момент инерции тела (авт. св. СССР N 1100505, МКИ G 01 M 1/10, 18.03.83). A known method of determining the moment of inertia of the body, in which the body is mounted on a platform with a horizontal axis of rotation and a known imbalance, inform it of free rotational movement with rotation and analytically determine the moment of inertia of the body using measured angular velocities (ed. St. USSR N 1100505, MKI G 01
Недостатком известного способа является низкая точность и производительность, обусловленная неточным учетом силы трения и необходимостью измерять параметры на полном повороте платформы вокруг оси в условиях трения. The disadvantage of this method is the low accuracy and performance due to inaccurate consideration of the friction force and the need to measure the parameters at a complete rotation of the platform around the axis in friction conditions.
Известно устройство для определения момента инерции тела, реализующее способ по авт. св. N 1100505, содержащее платформу с горизонтальной осью вращения, с контейнером для закрепления тела, с дисбалансом - маятниковым силовым механизмом, состоящим из двух дебалансов, создающих известный крутящий момент. A device for determining the moment of inertia of the body, which implements the method according to ed. St. N 1100505, containing a platform with a horizontal axis of rotation, with a container for securing the body, with an imbalance - a pendulum power mechanism, consisting of two unbalances that create a known torque.
К недостаткам относится невысокая точность и производительность данного устройства. The disadvantages include the low accuracy and performance of this device.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению относится способ определения момента инерции тела [1], при котором тело устанавливают на платформу с горизонтальной осью вращения, сообщают ей крутильные колебания при действии маятникового дисбалансного механизма, измеряют на протяжении 3/4 периода 5 мгновенных угловых скоростей в трех симметричных относительно вертикали угловых положениях в угловой зоне измерения, затем, изменив конфигурацию механизма с целью изменения крутящего гравитационного момента, выполняют повторные 5 измерений, по которым аналитически определяют момент инерции тела. Closest to the proposed invention relates to a method for determining the moment of inertia of a body [1], in which the body is mounted on a platform with a horizontal axis of rotation, it is informed of torsional vibrations by the action of a pendulum unbalanced mechanism, and measured over a 3/4 period of 5 instantaneous angular velocities in three symmetric relative to the vertical angular positions in the angular measurement zone, then, changing the configuration of the mechanism in order to change the gravitational torque, repeat 5 measurements, which analytically determine the moment of inertia of the body.
Однако известный способ предназначен только для применения на платформах с горизонтальной осью и малым трением, имеет низкую производительность и точность, обусловленную следующим:
1) Наблюдаются свободные затухающие маятниковые колебания, которые содержат бесполезные угловые пробеги вблизи положения равновесия системы, где угловое ускорение близко к нулю и поэтому система нечувствительна к моменту инерции, а также бесполезно тратится время на неизбежные, сравнительно медленные выбеги из зоны измерений, остановку и возврат в нее.However, the known method is intended only for use on platforms with a horizontal axis and low friction, has low productivity and accuracy, due to the following:
1) Free damped pendulum oscillations are observed, which contain useless angular ranges near the equilibrium position of the system, where the angular acceleration is close to zero and therefore the system is insensitive to the moment of inertia, and time is wasted for unavoidable, relatively slow runs out of the measurement zone, stopping and returning into her.
Кроме того, производятся два опыта, разделенные остановкой и перенастройкой, на каждом из них наблюдается 3/4 полного колебания, на что затрачивается время, снижается производительность. In addition, two experiments are performed, separated by stopping and reconfiguring, on each of them 3/4 of the full oscillation is observed, which takes time, and productivity decreases.
2) Малое количество предусмотренных измерений угловой скорости на протяжении испытаний не позволяет достаточно точно учитывать влияние трения, причем погрешности тем большие, чем больше трение. 2) The small number of provided measurements of the angular velocity during the tests does not allow one to accurately take into account the effect of friction, and the errors are larger, the greater the friction.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для определения тензора инерции изделия [2], содержащее основание с опорами, размещенный в последних посредством цапф кольцевой подвес, состоящий из наружного кольца (платформы с горизонтальной осью вращения), внутреннего кольца и контейнера с крепежными винтами (захвата), устанавливающий тело в шести новых положениях по отношению к оси вращения, дисбалансного механизма с неизменным моментом инерции и регулируемым положением центра масс, соединенного муфтой с валом наружного кольца. Closest to the proposed invention is a device for determining the inertia tensor of an article [2], containing a base with supports placed in the latter by means of pins, an annular suspension, consisting of an outer ring (platform with a horizontal axis of rotation), an inner ring and a container with mounting screws (grippers ), which sets the body in six new positions with respect to the axis of rotation, of an unbalanced mechanism with a constant moment of inertia and an adjustable position of the center of mass connected by the coupling to the shaft th ring.
Недостатком данного устройства является недостаточная точность и производительность. The disadvantage of this device is the lack of accuracy and performance.
Решается задача повышения точности и производительности и расширения области применения способа и устройства для определения тензора инерции тела за счет существенного изменения типа наблюдаемого движения и увеличения количества измерений, изменения расчетных формул. The problem of increasing accuracy and productivity and expanding the scope of the method and device for determining the inertia tensor of the body due to a significant change in the type of observed motion and an increase in the number of measurements, changes in the calculation formulas is solved.
Сущность способа. The essence of the method.
Платформу с наклонным или горизонтальным валом, установленным посредством цапф в подшипниковой опоре с малым или большим трением, снабжают датчиком угла и угловой скорости (например, существующим оптоэлектронным датчиком), закрепляют на ней испытуемое тело, после чего обнуляют датчик угла в положении равновесия этой системы и назначают симметричную зону измерений, в которой выбираются конечное множество симметричных относительно нуля угловых положений. A platform with an inclined or horizontal shaft mounted by pins in a bearing support with low or high friction is equipped with an angle and angular velocity sensor (for example, an existing optoelectronic sensor), the test body is fixed on it, and then the angle sensor is zeroed in the equilibrium position of this system and designate a symmetric measurement zone in which a finite set of angular positions symmetrical with respect to zero are selected.
Систему выводят из зоны измерений и отпускают свободно или с толчком, прикладывая при этом крутящий разгонно-тормозной момент. Последний должен быть известным и должен обеспечить несимметричное разгонно-тормозное вращение через измерительную зону, состоящее из этапа разгона с неравным нулю ускорением на половине измерительной зоны, резко переходящим в этап торможения на другой половине измерительной зоны с существенно другими угловыми скоростями, удовлетворяющими определенному условию, обеспечивающему хорошую обусловленность расчетных формул. По множеству измеренных мгновенных угловых скоростей на симметричных угловых положениях аналитически определяется момент инерции тела относительно оси вращения. Затем пять раз изменяется угловое положение тела на платформе, в результате определяется еще пять осевых моментов инерции для осей, сходящихся в пучок, которые определяют тензор инерции тела в определенной его точке. The system is taken out of the measurement zone and released freely or with a thrust, while applying torque accelerating-braking torque. The latter must be known and must provide asymmetric acceleration-brake rotation through the measuring zone, consisting of a stage of acceleration with non-zero acceleration in half of the measuring zone, abruptly transitioning to the stage of braking in the other half of the measuring zone with significantly different angular velocities that satisfy a certain condition that provides good conditionality of calculation formulas. From the set of measured instantaneous angular velocities at symmetric angular positions, the moment of inertia of the body relative to the axis of rotation is analytically determined. Then, the angular position of the body on the platform changes five times, as a result, five more axial moments of inertia are determined for the axes converging in the beam, which determine the inertia tensor of the body at its specific point.
В отличие от известного способа предлагаемый способ основан на измерениях другого вида движения, где исключен обратный отмах, рассматривается однонаправленное движение, в котором сверх того отсутствует участок квазиравномерного движения, причем движение является динамически существенно несимметричным. In contrast to the known method, the proposed method is based on measurements of a different type of motion, where reverse swing is excluded, unidirectional motion is considered, in which there is no section of quasi-uniform motion, moreover, the motion is dynamically substantially asymmetric.
Кроме того, исключен повторный опыт с перенастроенным дисбалансом, т.е. взамен двух колебаний, разделенных перенастройкой устройства, рассматривается одно разгонно-тормозное динамически несимметричное движение, причем ось платформы может быть негоризонтальной. In addition, repeated experience with a reconfigured imbalance, i.e. instead of two oscillations separated by reconfiguration of the device, one accelerating-brake dynamically asymmetric movement is considered, and the axis of the platform can be non-horizontal.
Этим достигается повышение производительности, точности, расширение области применения. This is achieved by increasing productivity, accuracy, expanding the scope.
На фиг. 1 схематично изображена система, состоящая из платформы 4 с геометрической осью вращения C, с валом (кружок вокруг C), с закрепленным на ней телом (не показано), с датчиком угла поворота и угловой скорости, показанным в виде стрелки на симметричной шкале с (2n + 3) делениями с положением равновесия системы CO, с выделенной угловой зоной O1CO2.In FIG. 1 schematically shows a system consisting of a
На фиг. 2 схематично изображено устройство (вид спереди) для осуществления способа, позволяющего определить шесть осевых моментов инерции тела относительно пучка осей икосаэдра, тензор инерции, положение центра масс тела, используя для этого множество значений угловой скорости на одном несимметричном разгонно-тормозном размахе - полуколебании с резким переключением на торможение. In FIG. 2 schematically shows a device (front view) for implementing a method that allows you to determine the six axial moments of inertia of the body relative to the beam of the icosahedron axes, the inertia tensor, the position of the center of mass of the body, using the set of values of the angular velocity on one asymmetric accelerating-braking range - half-oscillation with a sharp switching to braking.
На фиг. 3 изображен силовой дисбалансный механизм (вид сбоку), создающий на валу крутящий момент с мгновенным разрывным переключением с разгона на торможение. Отметим, что ось вращения устройства негоризонтальна в случае установления его на наклонной площадке. In FIG. 3 shows a power unbalanced mechanism (side view) that creates a torque on the shaft with instantaneous discontinuous switching from acceleration to braking. Note that the axis of rotation of the device is not horizontal if it is installed on an inclined platform.
Устройство содержит основание 1, на котором посредством стоек 2 установлена маятниковая система, выполненная в виде вала 3 в шарикоподшипниковых опорах, кольцевой платформы 4 с возможностью фиксации ее на валу в двух показанных угловых положениях, кольцевого захвата 5 для размещения тела с возможностью поворота в плоскости кольцевой платформы 4 и фиксации в пяти положениях, дисбалансного механизма, состоящего из двух дебалансов (маятников) 6 и 7 с шарикоподшипниковыми опорами на вал с возможностью фиксации на валу дебаланса 7 фиксатором 8 и ограничения вращения дебаланса 6 подвижным стопором 9 и неподвижным стопором 10, расположенным на основании (см. фиг. 3). The device comprises a
Возможно размещение на валу ротационного оптико-электронного датчика (не показан), связанного с компьютером через плату сопряжения (авторы использовали датчик IPC III). It is possible to place a rotary optical-electronic sensor (not shown) on the shaft, connected to the computer via the interface board (the authors used the IPC III sensor).
Устройство для определения момента и тензора инерции работает следующим образом. A device for determining the moment and inertia tensor works as follows.
Дисбаланс с выключенным фиксатором 8 и включенными стопорами 9 и 10 устанавливается в своем положении равновесия, показанном на фиг. 3, а система тело-платформа занимает свое положение равновесия. После этого дебаланс 7 жестко закрепляется на валу фиксатором 8, датчик угла обнуляется, что соответствует установке изображающей стрелки в нулевом положении на шкале, и фиксируется на валу. Затем система поворотом против часовой стрелки (фиг. 1) переводится в зону начального выбега и отпускается свободно или с толчком к положению равновесия, после прохождения всех делений шкалы система стопорится в зоне конечного выбега. В результате определяется множество значений угловой скорости вала, по которым расчетом определяется момент инерции тела относительно оси вращения или любой другой параллельной ей оси, а также определяется расстояние до центра масс тела от оси вращения. Далее платформа переводится во второе положение, показанное пунктиром на фиг. 2, причем кольцо 5 с телом последовательно фиксируется на платформе в пяти угловых положениях и последовательно определяется еще пять осевых моментов инерции. В результате находятся шесть моментов инерции относительно пучка осей икосаэдра, по которым определяется тензор инерции тела и положение центра масс тела. The imbalance with the
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95106906A RU2115904C1 (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Method determining axial moment of inertia of body and device for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95106906A RU2115904C1 (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Method determining axial moment of inertia of body and device for its realization |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95106906A RU95106906A (en) | 1996-11-27 |
RU2115904C1 true RU2115904C1 (en) | 1998-07-20 |
Family
ID=20167282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95106906A RU2115904C1 (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Method determining axial moment of inertia of body and device for its realization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2115904C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2575184C1 (en) * | 2014-10-30 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Method to determine body inertia tensor |
RU2627023C1 (en) * | 2016-10-13 | 2017-08-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Method for identifying added moment of body inertia and device for its implementation |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105043414B (en) * | 2015-07-06 | 2018-01-05 | 北京航天控制仪器研究所 | A kind of stage body control parameter computational methods of three axles inertially stabilized platform system |
CN105004341B (en) * | 2015-07-06 | 2018-04-10 | 北京航天控制仪器研究所 | A kind of stage body control parameter computational methods of four axles inertially stabilized platform system |
-
1995
- 1995-04-28 RU RU95106906A patent/RU2115904C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2575184C1 (en) * | 2014-10-30 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Method to determine body inertia tensor |
RU2627023C1 (en) * | 2016-10-13 | 2017-08-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Method for identifying added moment of body inertia and device for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95106906A (en) | 1996-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105217058B (en) | Aircraft simulation air floating table mass property adjusting apparatus and method | |
CN1955706A (en) | Gyrosope spherical rotor three-D static balaming measuring method and device | |
RU2115904C1 (en) | Method determining axial moment of inertia of body and device for its realization | |
CN201138270Y (en) | Mass center measuring apparatus suitable for optical fiber gyroscope apparatus | |
CN106093468B (en) | A kind of device for angular acceleration measurement | |
US4688427A (en) | Dynamic balance tester | |
RU2426082C1 (en) | Procedure and device for rotor balancing | |
US4750361A (en) | Universal balancing machine | |
US4532803A (en) | Non-spinning dynamic balancing machine and method | |
CN105910758B (en) | Measuring mechanism for contact ratio of center of mass and optical center of falling body and measuring method and adjusting method thereof | |
RU2539810C1 (en) | Method of vertical dynamic balancing of workpiece and device for its implementation | |
RU108644U1 (en) | SENSITIVE ELEMENT OF GRAVIMETER | |
SU1100505A1 (en) | Method of determination of body moment of inertia | |
RU2112227C1 (en) | Method of determination of body inertia moment and device intended for its realization | |
SU1097900A1 (en) | Device for static part balancing | |
SU1504524A1 (en) | Apparatus for determining the momentum tensor of articles | |
RU2589955C1 (en) | Method of determining dynamic coefficient of external friction | |
RU2805249C1 (en) | Device for determining position of center of mass and moments of inertia of objects | |
RU2262678C2 (en) | Method of determining tensor of inertia of body | |
SU1402818A1 (en) | Arrangement for determining static disbalance of disk rotors | |
SU775670A1 (en) | Friction force measuring device | |
RU2200940C2 (en) | Method of determination of tensor of inertia of body and device for realization of this method | |
SU1015283A1 (en) | Hard material friction coefficient determination method | |
RU2257557C1 (en) | Method of measurement of moment unbalanced state of figures of revolution | |
RU2575184C1 (en) | Method to determine body inertia tensor |