本發(fā)明專利技術(shù)公開一種慣性力矩測量裝置，其上的磁懸浮軸承包括轉(zhuǎn)子和定子；待測轉(zhuǎn)動件與轉(zhuǎn)子同軸固定；放線輪與轉(zhuǎn)子同軸固定，拉線一端卷繞在放線輪上；拉線驅(qū)動組件包括勻速電機、收線輪和圓形限位輪，勻速電機驅(qū)動收線輪勻速旋轉(zhuǎn)，拉線另一端卷繞在收線輪外周；拉線位于收線輪與放線輪之間的部分形成拉直段，拉直段與待測轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線垂直，且與收線輪相切于拉線切點；收線輪滑動設(shè)置，圓形限位輪位置固定，圓形限位輪和收線輪相切的位置與拉直段和收線輪相切的位置位于收線輪的同一側(cè)，收線輪外周輪廓呈漸開線，以使拉線切點到收線輪旋轉(zhuǎn)軸線的距離變化與收線輪轉(zhuǎn)角呈正比；拉力傳感器測量拉線的張緊力。本發(fā)明專利技術(shù)使慣性力矩的測量更加簡便和準確。更加簡便和準確。更加簡便和準確。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種慣性力矩測量裝置
[0001]本專利技術(shù)涉及物理量測量儀器
，特別涉及一種慣性力矩測量裝置。
技術(shù)介紹
[0002]對于繞軸旋動的部件而言，其自身的慣性力矩(也稱作轉(zhuǎn)動慣量)決定了其轉(zhuǎn)動性能，因此慣性力矩的測定至關(guān)重要。
[0003]對于形狀規(guī)則，質(zhì)量分布均勻的剛體，可以通過數(shù)學(xué)方法計算出它繞特定轉(zhuǎn)軸的慣性力矩，但對于形狀比較復(fù)雜，或質(zhì)量分布不均勻的剛體，用數(shù)學(xué)方法計算其慣性力矩是非常困難的，因而大多采用實驗方法來測定。
[0004]實驗上測定剛體的慣性力矩，一般都是使剛體以某一形式運動，通過描述這種運動的特定物理量與慣性力矩的關(guān)系來間接地測定剛體的慣性力矩，常見的實驗方法有三線擺等。
[0005]但現(xiàn)有的實驗方法中，待測數(shù)值較多，需要實驗員一一記錄各待測數(shù)值，而后再根據(jù)對應(yīng)的運動學(xué)公式推導(dǎo)計算出物體的慣性力矩，較為費時和費力，且測量精度較難保證。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0006]本專利技術(shù)的目的在于提供一種慣性力矩測量裝置，克服上述缺陷，使慣性力矩的測量過程更加簡便和準確。
[0007]為達成上述目的，本專利技術(shù)的解決方案為：一種慣性力矩測量裝置，包括磁懸浮軸承、放線輪、拉線驅(qū)動組件、拉線和拉力傳感器；
[0008]磁懸浮軸承包括轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子在定子的磁力作用下懸浮；待測轉(zhuǎn)動件與轉(zhuǎn)子同軸固定，以使待測轉(zhuǎn)動件繞自身旋轉(zhuǎn)軸線自由旋轉(zhuǎn)；
[0009]放線輪與轉(zhuǎn)子同軸固定，以和待測轉(zhuǎn)動件一同旋轉(zhuǎn)，拉線一端卷繞在放線輪上；
[0010]拉線驅(qū)動組件包括勻速電機、收線輪和圓形限位輪，勻速電機連接并驅(qū)動收線輪勻速旋轉(zhuǎn)，拉線另一端卷繞在收線輪外周；拉線位于收線輪與放線輪之間的部分形成拉直段，拉直段與待測轉(zhuǎn)動件的旋轉(zhuǎn)軸線垂直，且與收線輪相切于拉線切點；收線輪滑動設(shè)置，圓形限位輪位置固定，圓形限位輪和收線輪相切的位置與拉直段和收線輪相切的位置位于收線輪的同一側(cè)，收線輪外周輪廓呈漸開線，以使拉線切點到收線輪旋轉(zhuǎn)軸線的距離變化與收線輪的轉(zhuǎn)角呈正比；
[0011]拉力傳感器安裝在拉線上，用于測量拉線的張緊力。
[0012]進一步，所述磁懸浮軸承設(shè)置有兩個，兩個磁懸浮軸承對稱設(shè)置，所述待測轉(zhuǎn)動件固定在兩個磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子之間。
[0013]進一步，所述定子包括并排設(shè)置的兩個第一電磁鐵，兩個所述第一電磁鐵位置固定，所述轉(zhuǎn)子為圓柱狀永磁體，且位于兩個所述第一電磁鐵上方，處于兩個所述第一電磁鐵之間，兩個所述第一電磁鐵用于在所述轉(zhuǎn)子的徑向施加磁力，以使所述轉(zhuǎn)子懸浮。
[0014]進一步，所述定子還包括位于所述轉(zhuǎn)子軸向一側(cè)的第二電磁鐵，所述第二電磁鐵
位置固定，且與轉(zhuǎn)子間隔，用于在轉(zhuǎn)子的軸向施加磁力。
[0015]進一步，所述磁懸浮軸承還包括位移傳感器組和控制器，所述位移傳感器組用于采集所述轉(zhuǎn)子的空間位置信息，所述位移傳感器組、所述第二電磁鐵和兩個所述第一電磁鐵均通訊連接至所述控制器，以使所述第二電磁鐵和兩個所述第一電磁鐵根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的空間位置信息進行磁力調(diào)節(jié)。
[0016]進一步，所述位移傳感器組包括固定設(shè)置的光電位置傳感器、第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器，所述光電位置傳感器位于所述轉(zhuǎn)子的正上方，所述第一霍爾傳感器位于所述轉(zhuǎn)子的下方，所述第二霍爾傳感器位于所述轉(zhuǎn)子的軸向一側(cè)。
[0017]進一步，還包括底架和門架，所述磁懸浮軸承固定在底架上，所述門架固定在所述底架上方，所述拉線驅(qū)動組件設(shè)置在所述門架上。
[0018]進一步，所述門架上形成有水平延伸的滑道，所述拉線驅(qū)動組件具有一個滑動架，所述滑動架滑動安裝在所述滑道上，所述勻速電機和收線輪安裝在所述滑動架上，所述圓形限位輪安裝在所述門架上。
[0019]進一步，所述滑動架上設(shè)置有滾輪，所述滾輪在所述滑道內(nèi)滾動，以使所述滑動架沿滑道滑動。
[0020]采用上述方案后，本專利技術(shù)的有益效果在于：通過磁懸浮軸承使待測轉(zhuǎn)動件懸浮并繞旋轉(zhuǎn)軸線自由旋轉(zhuǎn)，放線輪和待測轉(zhuǎn)動件一同旋轉(zhuǎn)，拉線一端卷繞在放線輪上，拉線另一端卷繞在收線輪外周，收線輪受勻速電機驅(qū)動進行勻速旋轉(zhuǎn)，以卷繞收入拉線，使拉線在放線輪與收線輪之間的部分張緊形成拉直段，拉直段與收線輪相切于拉線切點，由于收線輪滑動設(shè)置，圓形限位輪位置固定，圓形限位輪和收線輪相切的位置與拉直段和收線輪相切的位置位于收線輪的同一側(cè)，以此限制拉線切點的移動，收線輪外周輪廓呈漸開線，以使拉線切點到收線輪旋轉(zhuǎn)軸線的距離變換與收線輪的轉(zhuǎn)角呈正比，配合勻速電機的勻速旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)均加速回收拉線，進而帶動待測轉(zhuǎn)動件與放線輪一同進行均加速旋轉(zhuǎn)，即待測轉(zhuǎn)動件的角加速度為能夠計算出已知量，進而通過拉力傳感器測量拉線的張緊力即可得到驅(qū)動待測轉(zhuǎn)動件旋轉(zhuǎn)的合力矩，進而可以計算出待測轉(zhuǎn)動件的慣性力矩，實驗過程中僅有拉線的張緊力一個待測值，使慣性力矩的測量過程更加簡便和準確。
附圖說明
[0021]圖1為本專利技術(shù)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；；
[0022]圖2為圖1中A處的局部放大圖；
[0023]圖3為本專利技術(shù)的部分立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為拉線驅(qū)動組件沿滑道滾動的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為圓形限位輪與收線輪相切的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6為收線輪收卷拉線時旋轉(zhuǎn)至一個角度時的示意圖；
[0027]圖7為收線輪收卷拉線時旋轉(zhuǎn)至另一個角度時的示意圖；。
[0028]標(biāo)號說明：1
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磁懸浮軸承，2
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放線輪，4
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拉線，5
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拉力傳感器，6
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轉(zhuǎn)子，7
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定子，8
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待測轉(zhuǎn)動件，9
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勻速電機，10
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收線輪，11
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圓形限位輪，12
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拉直段，13
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拉線切點，14
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第一電磁鐵，15
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第二電磁鐵，16
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位移傳感器組，18
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光電位置傳感器，19
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第一霍爾傳感器，20
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第二霍爾傳感器，21
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底架，22
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門架，23
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滑道，24
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滑動架，25
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滾輪。
具體實施方式
[0029]以下結(jié)合附圖及具體實施例對本專利技術(shù)做詳細的說明。
[0030]本專利技術(shù)提供一種慣性力矩測量裝置，如圖1
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7所示，包括磁懸浮軸承1、放線輪2、拉線驅(qū)動組件、拉線4和拉力傳感器5；
[0031]磁懸浮軸承1包括轉(zhuǎn)子6和定子7，轉(zhuǎn)子6在定子7的磁力作用下懸浮，所述的磁懸浮軸承1可以是現(xiàn)有的任意一種能夠通過傳感器反饋，確保在施加負載時，轉(zhuǎn)子6位置不會隨負載移動的磁懸浮軸承；待測轉(zhuǎn)動件8與轉(zhuǎn)子6同軸固定，以使待測轉(zhuǎn)動件8繞自身旋轉(zhuǎn)軸線自由旋轉(zhuǎn)，以避免待測轉(zhuǎn)動件8在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生阻礙本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種慣性力矩測量裝置，其特征在于：包括磁懸浮軸承(1)、放線輪(2)、拉線驅(qū)動組件、拉線(4)和拉力傳感器(5)；磁懸浮軸承(1)包括轉(zhuǎn)子(6)和定子(7)，轉(zhuǎn)子(6)在定子(7)的磁力作用下懸浮；待測轉(zhuǎn)動件(8)與轉(zhuǎn)子(6)同軸固定，以使待測轉(zhuǎn)動件(8)繞自身旋轉(zhuǎn)軸線自由旋轉(zhuǎn)；放線輪(2)與轉(zhuǎn)子(6)同軸固定，以和待測轉(zhuǎn)動件(8)一同旋轉(zhuǎn)，拉線(4)一端卷繞在放線輪(2)上；拉線驅(qū)動組件包括勻速電機(9)、收線輪(10)和圓形限位輪(11)，勻速電機(9)連接并驅(qū)動收線輪(10)勻速旋轉(zhuǎn)，拉線(4)另一端卷繞在收線輪(10)外周；拉線(4)位于收線輪(10)與放線輪(2)之間的部分形成拉直段(12)，拉直段(12)與待測轉(zhuǎn)動件(8)的旋轉(zhuǎn)軸線垂直，且與收線輪(10)相切于拉線切點(13)；收線輪(10)滑動設(shè)置，圓形限位輪(11)位置固定，并與收線輪(10)保持相切，圓形限位輪(11)和收線輪(10)相切的位置與拉直段(12)和收線輪(10)相切的位置位于收線輪(10)的同一側(cè)，收線輪(10)外周輪廓呈漸開線，以使拉線切點(13)到收線輪(10)旋轉(zhuǎn)軸線的距離變化與收線輪(10)的轉(zhuǎn)角呈正比；拉力傳感器(5)安裝在拉線(4)上，用于測量拉線(4)的張緊力。2.如權(quán)利要求1所述一種慣性力矩測量裝置，其特征在于：所述磁懸浮軸承(1)設(shè)置有兩個，兩個磁懸浮軸承(1)對稱設(shè)置，所述待測轉(zhuǎn)動件(8)固定在兩個磁懸浮軸承(1)的轉(zhuǎn)子(6)之間。3.如權(quán)利要求1所述一種慣性力矩測量裝置，其特征在于：所述定子(7)包括并排設(shè)置的兩個第一電磁鐵(14)，兩個所述第一電磁鐵(14)位置固定，所述轉(zhuǎn)子(6)為圓柱狀永磁體，且位于兩個所述第一電磁鐵(14)上方，處于兩個所述第一電磁鐵(14)之間，兩個所述第一電磁鐵(14)用于在所述轉(zhuǎn)子(6)的徑向施加磁力，以使所述轉(zhuǎn)子(6)懸浮。4.如權(quán)利要求3所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王化峰，徐錫廈，
申請(專利權(quán))人：集美大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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