本發明專利技術公開了一種基于氣浮軸承的微型轉動慣量測量裝置，包括工作盤、氣浮轉動軸、氣浮軸承、氣浮軸承座、光電管座；工作盤在測量裝置的最上端；氣浮轉動軸為T型回轉結構，下部直接插進氣浮軸承工作孔，氣浮軸承座側面開有導氣孔，通氣軟管穿過導氣孔將氣體通入氣浮軸承內部，使得氣浮轉動軸保持氣浮狀態；測量轉動慣量時，先調整擺角限位組件使得工作盤擺動合適的角度，之后放置待測件，用手撥動工作臺至極限位置，隨后釋放，由光電管測得其擺動周期，得出轉動慣量。本發明專利技術測量裝置工作可靠、操作簡單、測量迅速，穩定均衡了由摩擦引起的轉動慣量測量誤差，提高了測量微小物體轉動慣量的精確度。確度。確度。
【技術實現步驟摘要】
一種基于氣浮軸承的微型轉動慣量測量裝置
[0001]本專利技術屬于測量
，具體涉及一種微型轉動慣量測量裝置。
技術介紹
[0002]轉動慣量是剛體轉動時慣性的度量，其取決于物體的形狀、質量分布、轉軸位置。對于外形規則、質量分布均勻的物體可以通過公式直接進行計算，但在工程中遇到的需要計算轉動慣量的物體通常結構復雜或由多種部件裝配而成，在這種情況下就需要借助實驗測量設備測得其轉動慣量。
[0003]由于扭擺法原理簡單，安全可靠，易操作，目前轉動慣量的測量設備主要是基于扭擺法的測量臺。扭擺法轉動慣量測量臺的核心部件為可以繞定軸水平擺動的工作盤組件(包括轉軸、軸承、轉盤)和驅動工作盤擺動的扭桿。其測量原理是在轉盤上施加外力，使得扭桿擺動一個小的角度，當撤銷外力后在扭桿恢復力的帶動下轉盤連同待測件一起自由擺動，通過傳感器測得擺動周期，即可解算出待測件的轉動慣量。
[0004]目前用扭擺法精確測量微小型物體的轉動慣量仍存在一些問題：1)測量臺自身的轉動慣量。由于物體自身的轉動慣量很小，測量臺轉盤自身的轉動慣量不能超出待測件太多，否則會大大影響測量精度。2)測量臺的動力元件。扭擺法轉動慣量測量設備在自由擺動時，在同時均衡測量精準度和確保安全的前提下，轉盤擺動周期基本在控制在1Hz左右。目前基于扭擺法的轉動慣量測量臺的動力元件普遍使用的扭桿，在測量微小轉動慣量時為保證擺動周期控制在1Hz左右需要扭桿剛度很小，扭桿直徑需要控制到1
?
2mm，長度100
?
150mm。由于細扭桿加工難度大，通常采用成型的鋼絲，而細鋼絲直線度差，在實用中容易彎曲，導致扭桿的線性度差，對測量精度影響很大。另外扭桿的剛度小，恢復力小，很小的支撐軸承摩擦力也會導致較大阻尼，這就使得使用細扭桿的測量設備難以完成微小轉動慣量的測量。
[0005]為了解決機械軸承支撐摩擦阻尼問題，可以采用氣浮支撐。目前已有的氣浮型測量設備如專利CN103389183A公開的基于球面氣浮軸承的質量特性綜合測試臺。其采用球面氣浮軸承，擺動元件采用扭桿，不僅可以測量轉動慣量，又可以測量質心和重量。但該設備轉盤轉動慣量大，無法測量微小物體的轉動慣量。專利CN205506296U公開了一種氣浮型轉動慣量測量臺，該測量臺采用的氣浮軸承是由高精密機械加工而成，分為軸承外套和轉軸，在軸承外套內壁和轉軸接觸面上設置有細小氣孔，通氣后轉軸接近于氣浮狀態，但這種氣浮軸承由于其自身結構形式及制造方法使得該氣浮軸承結構較大，自身轉動慣量較大，不能精確測量微小轉動慣量。
[0006]為了解決細扭桿難于加工的問題，在小型轉動慣量測量中，采用了扭簧作為驅動元件。專利CN2742416Y中所述的小型氣浮方案采用了扭簧，但是其將氣浮軸承和轉盤設計為一體。由于氣浮軸承加工精度要求很高，該方式很難在工程上實現。
[0007]所以現有技術中還缺乏結構簡單、可靠性高、維護方便的高精度微小轉動慣量測量臺。
技術實現思路
[0008]為了克服現有技術的不足，本專利技術提供了一種基于氣浮軸承的微型轉動慣量測量裝置，包括工作盤、氣浮轉動軸、氣浮軸承、氣浮軸承座、光電管座；工作盤在測量裝置的最上端；氣浮轉動軸為T型回轉結構，下部直接插進氣浮軸承工作孔，氣浮軸承座側面開有導氣孔，通氣軟管穿過導氣孔將氣體通入氣浮軸承內部，使得氣浮轉動軸保持氣浮狀態；測量轉動慣量時，先調整擺角限位組件使得工作盤擺動合適的角度，之后放置待測件，用手撥動工作臺至極限位置，隨后釋放，由光電管測得其擺動周期，得出轉動慣量。本專利技術測量裝置工作可靠、操作簡單、測量迅速，穩定均衡了由摩擦引起的轉動慣量測量誤差，提高了測量微小物體轉動慣量的精確度。
[0009]本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案如下：
[0010]一種基于氣浮軸承的微型轉動慣量測量裝置，包括：工作盤、氣浮轉動軸、氣浮軸承、氣浮軸承座、支撐架、底座、平面渦卷彈簧、彈簧內軸、光電管座、可調動轉針、角度限位軸、水平調整腳、彈簧固定組件和擺角限位組件；
[0011]所述彈簧固定組件包括彈簧外壓塊和彈簧安裝座；所述擺角限位組件包括角度限位外環和角度限位內環；
[0012]所述工作盤在測量裝置的最上端；所述工作盤下端設有凹槽，所述凹槽與氣浮轉動軸上端面配合通過緊固件剛性連接；
[0013]所述氣浮轉動軸為T型回轉結構，下部直接插進氣浮軸承工作孔，兩者配合使得工作盤呈浮動狀態；同時氣浮轉動軸下端設有定位孔，所述定位孔與彈簧內軸上端的上凸臺配合通過螺釘剛性連接；
[0014]所述氣浮軸承座為T型回轉結構，中間開有安裝通孔使氣浮軸承插入其中，氣浮軸承座上部凸臺上開有螺紋孔作為支撐架安裝孔，氣浮軸承座側面開有導氣孔，通氣軟管穿過導氣孔將氣體通入氣浮軸承內部；同時在氣浮軸承座側面開有光電管座安裝螺紋孔；
[0015]所述彈簧內軸從上至下分為四段，分別為上凸臺、可調動轉針安裝段、平面渦卷彈簧安裝段和角度限位軸安裝段；所述可調整轉針、平面渦卷彈簧和角度限位軸分別在對應段與彈簧內軸剛性連接；
[0016]所述支撐架上端通過螺釘安裝在氣浮軸承座的支撐架安裝孔中，支撐架下端與底座剛性連接；
[0017]所述底座在中心開有圓形凹槽，與角度限位外環配合，兩者通過螺栓形成剛性連接，使得擺角限位組件整體能繞軸線轉動；所述底座在近邊緣處設置方形通孔，用于安裝彈簧安裝座；三個水平調整腳通過底座上三個均勻分布的螺紋孔安裝在底座上，用于支撐測量裝置；
[0018]所述角度限位外環開有凹槽，該凹槽與角度限位內環配合，使得兩環能繞軸線做相對圓周運動，同時兩環上端外圓周處均設有擋塊，通過兩環間的相對運動，能夠任意調整兩擋塊的距離，所述角度限位軸在兩擋塊中間，通過調整角度限位內環和角度限位外環的位置就能調整工作盤的擺動角度和極限位置；
[0019]所述彈簧安裝座安裝在底座的方形通孔中，彈簧外壓塊安裝在彈簧安裝座上方，兩者形成間隙；
[0020]所述光電管座經光電管座安裝螺紋孔安裝在氣浮軸承座側面；
[0021]所述可調動擺針設有開環孔，通過螺栓擰緊使得可調動擺針夾緊彈簧內軸；
[0022]所述平面渦卷彈簧的內圈與彈簧內軸的平面渦卷彈簧安裝段剛性連接，平面渦卷彈簧的外圈伸入彈簧外壓塊與彈簧安裝座之間的間隙中，被彈簧外壓塊與彈簧安裝座壓緊固定。
[0023]優選地，所述氣浮軸承采用多孔碳材料，利用多孔碳材料基材中的數百萬個亞微米尺寸的孔洞，通氣后在其表面形成一層均勻氣膜，使得氣浮轉動軸保持氣浮狀態。
[0024]優選地，所述工作盤由鋁合金材料加工而成，設有三個凸緣沿軸心均布排列，方便人員撥動工作盤，固定擺角。
[0025]優選地，所述彈簧內軸為鋁合金材料。
[0026]優選地，所述平面渦卷彈簧安裝段為半圓柱型結構，通過與其配合的半圓柱型彈簧壓塊，壓緊平面渦卷彈簧。
[0027]優選地，所述彈簧安裝座能在方形通孔中調整安裝高度，以方便調整平面渦卷彈簧的工作狀本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種基于氣浮軸承的微型轉動慣量測量裝置，其特征在于，包括：工作盤、氣浮轉動軸、氣浮軸承、氣浮軸承座、支撐架、底座、平面渦卷彈簧、彈簧內軸、光電管座、可調動轉針、角度限位軸、水平調整腳、彈簧固定組件和擺角限位組件；所述彈簧固定組件包括彈簧外壓塊和彈簧安裝座；所述擺角限位組件包括角度限位外環和角度限位內環；所述工作盤在測量裝置的最上端；所述工作盤下端設有凹槽，所述凹槽與氣浮轉動軸上端面配合通過緊固件剛性連接；所述氣浮轉動軸為T型回轉結構，下部直接插進氣浮軸承工作孔，兩者配合使得工作盤呈浮動狀態；同時氣浮轉動軸下端設有定位孔，所述定位孔與彈簧內軸上端的上凸臺配合通過螺釘剛性連接；所述氣浮軸承座為T型回轉結構，中間開有安裝通孔使氣浮軸承插入其中，氣浮軸承座上部凸臺上開有螺紋孔作為支撐架安裝孔，氣浮軸承座側面開有導氣孔，通氣軟管穿過導氣孔將氣體通入氣浮軸承內部；同時在氣浮軸承座側面開有光電管座安裝螺紋孔；所述彈簧內軸從上至下分為四段，分別為上凸臺、可調動轉針安裝段、平面渦卷彈簧安裝段和角度限位軸安裝段；所述可調動轉針、平面渦卷彈簧和角度限位軸分別在對應段與彈簧內軸剛性連接；所述支撐架上端通過螺釘安裝在氣浮軸承座的支撐架安裝孔中，支撐架下端與底座剛性連接；所述底座在中心開有圓形凹槽，與角度限位外環配合，兩者通過螺栓形成剛性連接，使得擺角限位組件整體能繞軸線轉動；所述底座在近邊緣處設置方形通孔，用于安裝彈簧安裝座；三個水平調整腳通過底座上三個均勻分布的螺紋孔安裝在底座上，用于支撐測量裝置；所述角度限位外環開有凹槽，該凹槽與角度限位內環配合，使得兩環能繞軸線做相對...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王壯壯，吳斌，董志強，楊崇斌，元建學，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：新型
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。