用于測(cè)量物體質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積的測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】一種用于測(cè)量物體質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積的測(cè)量裝置，它包括由兩根對(duì)稱設(shè)置的板簧支撐臂和兩根對(duì)稱設(shè)置的刀口支撐臂組成的十字支撐臂；所述十字支撐臂通過(guò)固接的方式與支承座相結(jié)合，所述支承座以動(dòng)配合的方式支撐在直立軸系的旋轉(zhuǎn)立軸中上部，在旋轉(zhuǎn)立軸上端以固接的方式安裝有承物盤；所述刀口支撐臂通過(guò)刀口副架放在機(jī)座上，所述兩根對(duì)稱設(shè)置的板簧支撐臂的水平外延端分別通過(guò)板簧和壓緊塊與機(jī)座相連；在所述板簧支撐臂下方布置一位移傳感器，所述位移傳感器與升降裝置相連接，升降裝置與機(jī)座相結(jié)合。本實(shí)用新型通過(guò)在一臺(tái)設(shè)備上完成物體質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積的測(cè)量，解決了多種參數(shù)集成測(cè)量難題，測(cè)量精度明顯提高，測(cè)量周期明顯縮短。
【專利說(shuō)明】用于測(cè)量物體質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積的測(cè)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量設(shè)置，具體說(shuō)是涉及一種用于測(cè)量物體質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積(立式動(dòng)平衡)的測(cè)量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]本實(shí)用新型是中國(guó)專利ZL 00 I 15925.9的續(xù)篇。
[0003]上述專利公開(kāi)了一種用于測(cè)量物體質(zhì)心、形心和質(zhì)心偏離量的測(cè)量裝置，它包括通過(guò)同心、剛性的連接方式相結(jié)合的承物盤和旋轉(zhuǎn)立軸，安裝在旋轉(zhuǎn)立軸下端的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)立軸通過(guò)固接在支承座上的十字支撐臂架放在機(jī)座上；所述十字支撐臂是由位于同一水平軸線方向的兩根對(duì)稱設(shè)置的擺動(dòng)支撐臂和位于同一水平軸線方向的兩根對(duì)稱設(shè)置的傳感支撐臂組成；所述擺動(dòng)支撐臂通過(guò)刀口副架放在機(jī)座上，所述傳感支撐臂通過(guò)柱銷狀零件放置在安裝于機(jī)座上的傳感元件上；在位于機(jī)座一側(cè)的升降臂上設(shè)置有用于測(cè)量位移的傳感器；所述旋轉(zhuǎn)立軸上連接有一角度測(cè)量元件。
[0004]上述發(fā)明相比當(dāng)時(shí)已有技術(shù)明顯提高了質(zhì)心測(cè)量精度，并在相應(yīng)領(lǐng)域得到了一定的應(yīng)用。但使用過(guò)程中，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，有些問(wèn)題顯然是結(jié)構(gòu)本身的制約造成的。第一，其主體結(jié)構(gòu)是基于測(cè)力傳感器作為測(cè)量支撐臂的傳感元器件，被測(cè)物體主體重量由刀口承擔(dān)，用測(cè)力傳感器進(jìn)行測(cè)量，由于質(zhì)心與刀口不重合造成的“偏量力”，其偏量由測(cè)量傳感器以“力”的數(shù)據(jù)獲取，沒(méi)有對(duì)應(yīng)位移量，而傳感器受力后向下變形，這個(gè)變形將使得被測(cè)物體發(fā)生同方向的傾斜，使得物體質(zhì)心相對(duì)偏移，而此偏移又造成“偏量力”的增加，這樣測(cè)量數(shù)據(jù)將發(fā)生失真。為了解決該問(wèn)題，就要通過(guò)配平解決，即通過(guò)配重使得質(zhì)心與刀口重合來(lái)減小偏量力數(shù)值以消除虛增偏量，最后通過(guò)配重計(jì)算被測(cè)物體質(zhì)心位置。這是一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的過(guò)程，也就是說(shuō)其結(jié)構(gòu)上的弱點(diǎn)導(dǎo)致測(cè)量周期過(guò)長(zhǎng)，也是制約該技術(shù)的瓶頸問(wèn)題之
O
[0005]第二，測(cè)力傳感器只能提供一維約束，軸系的平移約束依靠刀口端部布置的約束機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，其摩擦力對(duì)刀口靈敏度具有一定影響，使得測(cè)量精度難以繼續(xù)提高。
[0006]第三，由于測(cè)力傳感器頻響不高，又不能提供平移約束，其軸系不能高速轉(zhuǎn)動(dòng)，一般只是I轉(zhuǎn)/分鐘左右，無(wú)法進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，不能測(cè)量慣性積。
[0007]第四，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量功能是由沿切向布置的兩組彈簧提供，通過(guò)連接零件在做轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)將其與承物盤固結(jié)，通過(guò)圓周擺動(dòng)周期測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，測(cè)量完畢將其脫開(kāi)。在提供周期擺動(dòng)的彈性零部件方面，扭桿穩(wěn)定性最好，板簧結(jié)構(gòu)與之比較接近。彈簧因其存在蠕變、塑變現(xiàn)象相對(duì)較差，所以該結(jié)構(gòu)彈簧測(cè)量精度較差。同時(shí)是用切向位移代替圓周位移，也存在誤差。當(dāng)然其連接與脫開(kāi)還將花費(fèi)一定的操作時(shí)間。
[0008]第五，彈簧結(jié)構(gòu)擺動(dòng)振幅衰減較快，一般可測(cè)周期數(shù)只有5次左右，對(duì)測(cè)量精度有一定影響。
[0009]第六，由于圓周擺動(dòng)軸系與產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)軸系是同一個(gè)軸系，所以被測(cè)物體放置一次只能測(cè)量一維轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，不同方向的測(cè)量要人為的沿該方向再次放置。
[0010]第七，質(zhì)心測(cè)量與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量對(duì)軸系的要求導(dǎo)致設(shè)計(jì)與機(jī)械加工裝配產(chǎn)生矛盾，工藝問(wèn)題突出。具體說(shuō)就是質(zhì)心測(cè)量是以旋轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)的，一般需要精密加工后通過(guò)預(yù)緊安裝軸承來(lái)保證軸系不產(chǎn)生徑向跳動(dòng)，而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量則要求軸系轉(zhuǎn)動(dòng)非常靈活，要完成一套既沒(méi)有間隙、又靈活轉(zhuǎn)動(dòng)的軸系非常困難，即使通過(guò)調(diào)整得以實(shí)現(xiàn)其長(zhǎng)遠(yuǎn)穩(wěn)定性也不好。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本實(shí)用新型的目的正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種可在同一臺(tái)測(cè)量裝置上高精度、高效率地完成飛行體質(zhì)量特性參數(shù)測(cè)量、且有較好的制造工藝性的用于測(cè)量物體質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積(立式動(dòng)平衡)的測(cè)量裝置。
[0012]本實(shí)用新型是以現(xiàn)有刀口技術(shù)為前提，發(fā)明的本質(zhì)是板簧結(jié)構(gòu)及其結(jié)合方式，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的高精度集成測(cè)量和立式動(dòng)平衡功能，從而測(cè)量應(yīng)用上也有突出的創(chuàng)新。
[0013]本實(shí)用新型的目的可通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0014]本實(shí)用新型的用于測(cè)量物體質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積的測(cè)量裝置包括由兩根對(duì)稱設(shè)置的板簧支撐臂和兩根對(duì)稱設(shè)置的刀口支撐臂組成的十字支撐臂；所述十字支撐臂通過(guò)固接的方式與支承座相結(jié)合，所述支承座以動(dòng)配合的方式支撐在直立軸系的旋轉(zhuǎn)立軸中上部，在旋轉(zhuǎn)立軸上端以固接的方式安裝有承物盤；所述刀口支撐臂通過(guò)刀口副架放在機(jī)座上，所述兩根對(duì)稱設(shè)置的板簧支撐臂的水平外延端分別通過(guò)板簧和壓緊塊與機(jī)座相連；在所述板簧支撐臂下方布置一位移傳感器，所述位移傳感器與升降裝置相連接，升降裝置與機(jī)座相結(jié)合。
[0015]更具體說(shuō)，本實(shí)用新型中所述板簧以橫置于板簧支撐臂端部的方式設(shè)置，且板簧中心線與刀口方向平行；板簧支撐臂通過(guò)連接件連接在板簧中間部位，板簧的兩端分別通過(guò)壓緊塊和用于張拉板簧的張緊機(jī)構(gòu)與機(jī)座相連。
[0016]所述的兩根對(duì)稱設(shè)置的板簧支撐臂和兩根對(duì)稱設(shè)置的刀口支撐臂組成的十字支撐臂的中心線垂直相交。
[0017]本實(shí)用新型在機(jī)座上安裝位移驅(qū)動(dòng)裝置，在板簧支撐臂上固定設(shè)置有與位移驅(qū)動(dòng)裝置相配合的位移傳遞塊；所述位移驅(qū)動(dòng)裝置由驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速機(jī)和位移壓輪組成。
[0018]本實(shí)用新型中用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)立軸運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)為偏置一側(cè)的電機(jī)及減速機(jī)，同步帶及其輪組。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0020]本實(shí)用新型通過(guò)在一臺(tái)設(shè)備上完成物體質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積(立式動(dòng)平衡)測(cè)量的這一技術(shù)方案的實(shí)施，從根本上解決了多種參數(shù)集成測(cè)量的難題，并使得這三種參數(shù)的測(cè)量精度得以明顯地提高，測(cè)量周期明顯縮短。與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比具有6大優(yōu)點(diǎn):①?gòu)慕Y(jié)構(gòu)上采用板簧支撐，具有三維約束作用，允許高速轉(zhuǎn)動(dòng)，可以進(jìn)行立式動(dòng)平衡測(cè)量；②板簧支撐下刀口擺動(dòng)穩(wěn)定線性好，無(wú)衰減擺動(dòng)周期數(shù)量顯著提高，可達(dá)50次以上，遠(yuǎn)高于切向彈簧，提高了測(cè)量精度取代了切向布置彈簧，無(wú)需連接和脫開(kāi)安裝，簡(jiǎn)化操作，節(jié)約時(shí)間；④直接測(cè)量位移，無(wú)需一直配平至平衡狀態(tài)，由位移可以計(jì)算附加偏量，簡(jiǎn)化操作，節(jié)約時(shí)間刀口擺動(dòng)與軸系旋轉(zhuǎn)相結(jié)合，一次放置可以測(cè)量?jī)蓚€(gè)方位轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，簡(jiǎn)化操作，節(jié)約時(shí)間；⑥設(shè)計(jì)上要求軸系精密無(wú)間隙轉(zhuǎn)動(dòng)，可以采用預(yù)緊措施，此時(shí)無(wú)需過(guò)分關(guān)注軸系的靈活性，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)慣量采用刀口擺動(dòng)，改善了工藝性，提高了可靠性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的主視圖(圖2的A-A旋轉(zhuǎn)剖視圖)。
[0022]圖2是圖1的俯視圖(除去上面承物盤后的視圖)。
[0023]圖3是圖1中板簧機(jī)構(gòu)的B-B剖視圖。
[0024]圖4是圖1的位移傳感器布置的C-C剖視圖。
[0025]圖5是位移驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(圖2的D-D剖視圖)。

【具體實(shí)施方式】
[0026]本實(shí)用新型以下將結(jié)合實(shí)施例(附圖)作以詳細(xì)的描述。
[0027]如圖1、2所示，本實(shí)用新型的用于測(cè)量物體質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積的測(cè)量裝置包括由以中心線垂直相交的兩根對(duì)稱設(shè)置的板簧支撐臂9和兩根對(duì)稱設(shè)置的刀口支撐臂6組成的十字支撐臂；所述十字支撐臂通過(guò)固接的方式與支承座14相結(jié)合，所述支承座14以動(dòng)配合的方式支撐在直立軸系的旋轉(zhuǎn)立軸5中上部，在旋轉(zhuǎn)立軸5上端以固接的方式安裝有承物盤I ;所述刀口支撐臂6通過(guò)刀口副架7、連接件8放在機(jī)座16上，所述兩根對(duì)稱設(shè)置的板簧支撐臂9的水平外延端分別通過(guò)板簧2和壓緊塊3與機(jī)座16相連；在所述板簧支撐臂9下方布置一位移傳感器10，所述位移傳感器10與升降裝置11相連接，升降裝置11與機(jī)座16相結(jié)合(參見(jiàn)圖4);用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)立軸5運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)為偏置一側(cè)的電機(jī)及減速機(jī)12，同步帶及其輪組13。
[0028]更具體說(shuō)，本實(shí)用新型中所述板簧2以橫置于板簧支撐臂9端部的方式設(shè)置，且板簧2中心線與刀口方向平行；板簧支撐臂9通過(guò)連接件連接在板簧2中間部位，板簧2的兩端分別通過(guò)壓緊塊3和用于張拉板簧2的張緊機(jī)構(gòu)4與機(jī)座16相連(參見(jiàn)圖3)。
[0029]如圖2、5所示，本實(shí)用新型在機(jī)座16上安裝位移驅(qū)動(dòng)裝置18，在板簧支撐臂9上固定設(shè)置有與位移驅(qū)動(dòng)裝置18相配合的位移傳遞塊17 ;所述位移驅(qū)動(dòng)裝置18由驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速機(jī)18-1和位移壓輪18-2組成。
[0030]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0031]本實(shí)用新型的裝置進(jìn)行質(zhì)心測(cè)量時(shí)，先將被測(cè)體安裝在承物盤I上，之后再分別將位于兩根刀口支撐臂6下放使得上下刀口接觸，兩根板簧支撐臂9與板簧2連接，此時(shí)使得支承座14可靈活地繞刀口副母線擺動(dòng)，此時(shí)啟動(dòng)電機(jī)及減速機(jī)12，通過(guò)同步帶及其輪組13驅(qū)動(dòng)直立軸系的旋轉(zhuǎn)立軸5帶動(dòng)被測(cè)體緩慢同步旋轉(zhuǎn)，隨著被測(cè)體旋轉(zhuǎn)角度的變化，如果被測(cè)體的質(zhì)心如果不在旋轉(zhuǎn)軸心位置處，其質(zhì)心位置將會(huì)繞旋轉(zhuǎn)軸心做圓周運(yùn)動(dòng)(質(zhì)心位置相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸心的方位改變)，由于利用天平原理設(shè)置的刀口副反應(yīng)非常靈敏，使得位于刀口母線相垂直設(shè)置的兩根板簧支撐臂9將會(huì)隨質(zhì)心位置的變化而繞刀口擺動(dòng)(刀口母線與兩根對(duì)稱設(shè)置的擺動(dòng)支撐臂軸線位于同垂面且相平行)，與此同時(shí)，與板簧支撐臂9端部相連的板簧2將發(fā)生彈性變形產(chǎn)生上下位移，位移傳感器10將會(huì)反應(yīng)出對(duì)應(yīng)的周期性量值變化量，此變化量與力值一一對(duì)應(yīng)，可以通過(guò)標(biāo)定得到。如果被測(cè)體轉(zhuǎn)動(dòng)一周，位移傳感器的讀數(shù)不變，則說(shuō)明質(zhì)心正好位于旋轉(zhuǎn)軸心。如果被測(cè)體轉(zhuǎn)動(dòng)一周，位移傳感器的讀數(shù)做周期性變化，根據(jù)讀數(shù)變化規(guī)律可得到質(zhì)心偏離旋轉(zhuǎn)軸心的方位和大小，通過(guò)承物盤I上已設(shè)計(jì)好的配平槽(配平槽距旋轉(zhuǎn)軸心的距離為已知定數(shù))進(jìn)行配平，在質(zhì)心相反的方向配放一定的配重，之后重復(fù)上述工作，測(cè)量得到偏心產(chǎn)生的位移量，此時(shí)不需再次配重，而是根據(jù)位移量和第一次配重所得到的標(biāo)定系數(shù)直接計(jì)算，這也是本實(shí)用新型在質(zhì)心測(cè)量上與已有技術(shù)的差別，可以明顯減少配平次數(shù)。
[0032]用本實(shí)用新型裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量時(shí)，通過(guò)位移驅(qū)動(dòng)裝置18的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速機(jī)18-1帶動(dòng)位移壓輪18-2公轉(zhuǎn)，位移壓輪18-2接觸到板簧支撐臂9上的位移傳遞塊17后，一方面產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，一方面下壓位移傳遞塊17，使得板簧支撐臂9產(chǎn)生初始位移后位移壓輪18-2與傳遞塊17脫開(kāi)，此時(shí)板簧支撐臂9與支撐座14連帶被測(cè)物體，在板簧彈性元件作用下，沿刀口母線做周期擺動(dòng)，通過(guò)位移傳感器可以測(cè)量擺動(dòng)周期，可以測(cè)量30個(gè)周期以上計(jì)算平均值以進(jìn)一步提聞精度。
[0033]旋轉(zhuǎn)立軸5帶動(dòng)被測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)90度后，重復(fù)上述操作，即可得到相互垂直的兩個(gè)方位的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
[0034]慣性積測(cè)量(立式動(dòng)平衡)步驟與質(zhì)心測(cè)量相同，只需在被測(cè)物體上選擇好上下試重面，通過(guò)配平到測(cè)量精度所要求的位移量以下，就可以根據(jù)配重計(jì)算結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)量物體質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積的測(cè)量裝置，其特征在于:它包括由兩根對(duì)稱設(shè)置的板簧支撐臂(9)和兩根對(duì)稱設(shè)置的刀口支撐臂(6)組成的十字支撐臂；所述十字支撐臂通過(guò)固接的方式與支承座(14)相結(jié)合，所述支承座(14)以動(dòng)配合的方式支撐在直立軸系的旋轉(zhuǎn)立軸(5)中上部，在旋轉(zhuǎn)立軸(5)上端以固接的方式安裝有承物盤(I);所述刀口支撐臂(6)通過(guò)刀口副架(7)放在機(jī)座(16)上，所述兩根對(duì)稱設(shè)置的板簧支撐臂(9)的水平外延端分別通過(guò)板簧(2)和壓緊塊(3)與機(jī)座(16)相連；在所述板簧支撐臂(9)下方布置一位移傳感器(10 )，所述位移傳感器(10 )與升降裝置(11)相連接，升降裝置(11)與機(jī)座(16)相結(jié)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量物體質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積的測(cè)量裝置，其特征在于:所述板簧(2)以橫置于板簧支撐臂(9)端部的方式設(shè)置，且板簧(2)中心線與刀口方向平行；板簧支撐臂(9)通過(guò)連接件連接在板簧(2)中間部位，板簧(2)的兩端分別通過(guò)壓緊塊(3 )和用于張拉板簧(2 )的張緊機(jī)構(gòu)(4 )與機(jī)座(16 )相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量物體質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積的測(cè)量裝置，其特征在于:兩根對(duì)稱設(shè)置的板簧支撐臂(9)和兩根對(duì)稱設(shè)置的刀口支撐臂(6)組成的十字支撐臂的中心線垂直相交。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量物體質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積的測(cè)量裝置，其特征在于:在機(jī)座(16)上安裝位移驅(qū)動(dòng)裝置(18)，在板簧支撐臂(9)上固定設(shè)置有與位移驅(qū)動(dòng)裝置(18)相配合的位移傳遞塊(17);所述位移驅(qū)動(dòng)裝置(18)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)及減速機(jī)(18-1)和位移壓輪(18-2)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量物體質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積的測(cè)量裝置，其特征在于:用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)立軸(5)運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)為偏置一側(cè)的電機(jī)及減速機(jī)(12)，同步帶及其輪組(13)。
【文檔編號(hào)】G01M1/10GK204064552SQ201420502228
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】盧志輝, 張磊樂(lè), 武藝泳, 孫志揚(yáng), 葛靜, 游廣飛, 楊洪濤 申請(qǐng)人:鄭州機(jī)械研究所