[发明专利]一种大型结构体转动惯量测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及机械装置及运输技术领域,特别是一种大型结构体转动惯量测量系统。

背景技术

转动惯量是刚体转动时惯性的度量，凡是涉及到转动动力学的问题，转动惯量均为重点测量参数。在国防工业中，各种导弹、无人飞行器以及水下无人航行器均需要测量其极、赤道转动惯量，用以确定它们的起始扰动和行进稳定性；

在已有关于转动惯量测量的参考文献及专利中，遵循的基本原理均为：利用弹性元件组成振荡系统，通过系统振荡频率来推算转动惯量。主要的测量方法为：复摆法、扭摆法、三线摆法、单线摆法和落体法等。但由于受到机械结构设计和被测物体形状差异的限制，针对大型结构体的测量方法较少。文献《大型回转体转动惯量测量系统的设计》给出了一种较为先进的针对大型物体的测量系统，但该系统固定机构采用滚珠支撑，即为点接触，当被测件质量较大时，系统阻尼极大，另外，当被测件表面较为粗糙时，点接触会导致较大阻尼波动，均会对系统测量精度带来很大影响。同时，该系统仅针对质量分布均匀、形状单一的大型回转体，而对于形状差异较大、质量分布不均的产品，该系统无法予以测量。即对于形状为非单一回转体的导弹、无人飞机、水下无人航行器等物体的转动惯量测量，该系统不再适用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种结构简单，易操作，测量精度高、适用范围广的大型结构体转动惯量测量系统。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种大型结构体转动惯量测量系统，包括底板，其结构特征是：

当用于测量大型结构体y向转动惯量时，所述底板上安装有y向测量系统；所述y向测量系统包括固定在底板上的用于为被测结构体提供y向扭力矩的y向转筒组件，所述y向转筒组件上端固定有支承板，所述支承板上水平设置有两根平行导轨，每根导轨上安装有一个以上可沿所述导轨滑动的滑块，两根平行导轨相对位置上的y向测量滑块为一组，每组y向测量滑块上固定有一个用于固定被测结构体的固定机构；所述支承板上设置有用于测量所述y向测量滑块滑动距离的光栅尺；所述支承板下表面固定有y向测量光电头；所述底板上固定有与所述y向测量光电头配套的y向测量感光器；

当用于测量大型结构体x向转动惯量时，所述底板上安装有x向测量系统；所述x向测量系统包括两根平行设置在所述底板一端的x向测量水平导轨；所述两根x向测量水平导轨上各设置有一个以上可沿所述x向测量水平导轨滑动的x向测量滑块；两根x向测量水平导轨相对位置上的x向测量滑块为一组，每组x向测量滑块上固定有一个支撑架；所述支撑架顶端与用于为所述被测结构体提供x向扭力矩的x向扭转组件一端固定连接；所述x向扭转组件另一端与所述被测结构体一端连接；所述x向扭转组件下表面固定有x向测量光电头，所述x向测量水平导轨一端的底板上固定有与所述x向测量光电头配套的x向测量感光器。

所述支承板下表面开设有环形槽；所述y向转筒组件包括固定竖直设置的y向转筒，所述y向转筒底端直径小于所述y向转筒上端直径，所述y向转筒上端嵌入所述环形槽，所述y向转筒底端通过连接环与所述底板连接；所述y向转筒内竖直设有y向扭杆，所述y向扭杆上端与所述环形槽内的支承板下表面固定连接，所述y向扭杆下端穿过所述连接环与所述底板固定连接；所述y向转筒外套有底端固定在所述底板上的防护筒；所述防护筒上端、y向转筒上端相对位置分别设有凹槽和凸台，所述凹槽内设置有y向测量滚子轴承，且所述y向测量滚子轴承与所述凸台上表面贴合；所述y向转筒底端直径较小部分与该部分上的y向转筒之间形成的凹台放置在所述连接环上的推力球轴承上；所述防护筒底端内侧凸起，该凸起部分与所述推力球轴承接触。

所述x向扭转组件包括一端开口的x向固定筒、x向转筒；所述x向固定筒通过连接块与所述支撑架顶端固定连接；所述x向固定筒远离被测结构体的未开口端底面内壁与x向扭杆一端固定连接；所述x向转筒一端直径小于另一端直径；所述x向固定筒靠近被测结构体的一端通过x向滚子轴承套在所述x向转筒直径较小的一端上；所述x向扭杆靠近被测结构体的一端穿过所述x向转筒直径较小一端并固定；所述x向转筒远离所述x向固定筒的一端通过连接环与所述被测结构体固定连接。

所述y向测量系统包括两个固定机构；所述固定机构包括上固定环，所述上固定环内壁通过多个等间隔布置的轴承组件与转动卡环外壁接触，且所述转动卡环能以穿过所述转动卡环圆心且与所述转动卡环所在平面垂直的轴为中心旋转；所述上固定环、转动卡环同心；所述转动卡环内径与所述被测结构体外径大小匹配；所述外固定环通过底座与所述y向测量滑块固定连接。