[实用新型]一种基于正弦激励响应方法的转动惯量测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种针对回转体基于正弦激励响应方法的转动惯量测量装置。

背景技术

对于存在伺服转动的自动控制系统中，被控对象的转动惯量是一个重要参数。而被控对象往往是由许多光学零件、机械零部件、电气元部件组成。由于其复杂的几何形状，很难准确计算出整体的转动惯量，工程中常需要用测试的方法确定其转动惯量。

目前，测量转动惯量的方法主要有：复摆法、三线扭摆法、落体法、单线扭摆法、金属扭杆扭振法等测量方法。但上述方法中分别存在误差较大，精度较低，测量大工件时安装不安全和测量过程复杂等缺点。常用的扭摆法一般都是对被测物体的转动周期直接进行测量，测量时阻尼比的变化会影响周期，造成测量周期的不准确；在测试信号中存在噪声，对信号的过零点产生影响，计算周期时造成的误差，因此扭摆法很难保证测量的转动惯量的精度，需要几次重复启动测量，效率较低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种具有测量精度高、速度快、稳定性好、操作方便，结构简单，适合各种回转体或非规则物体转动惯量测量的基于稳定正弦激励响应方法的转动惯量测量装置。

采用的技术方案是：

一种基于稳定正弦激励响应方法的转动惯量测量装置，包括箱体、中心轴、轴承压盖、角接触球轴承、电机紧固夹板、振动传感器、扭摆轴、圆柱螺旋压缩弹簧、直流调速电机、偏心激振板。所述的中心轴两端装有角接触球轴承，中心轴通过两端角接触球轴承支撑在箱体和箱体内的轴承承载台上，两端分别以轴承压盖、压紧螺钉和轴承紧固圆螺母固定，并以密封垫圈密封。两个扭摆轴的一端分别对称地螺纹连接中心轴下部，并用螺母紧固，两个扭摆轴的另一端在同一个方向上均连接圆柱螺旋压缩弹簧的一端，圆柱螺旋压缩弹簧另一端连接固定在轴承承载台的弹簧挂钩座上。所述电机紧固夹板是两体分开式夹板，使用三个紧固螺钉实现两体的夹紧，即同时夹紧中心轴和直流调速电机实现固定定位功能。所述的偏心激振板通过螺钉紧固在电机轴上。所述的振动传感器固定在电机紧固夹板的自由端。

工作原理是：

被测工件放在与中心转轴3连接的载物台上，使被测工件的轴心线和中心转轴的轴心线重合。启动直流伺服电机到一个固定转速；随电机同速转动的偏心激振板产生了稳定的往复正弦激振力；与中心轴连接的所用质量与两个弹簧形成的系统在上述正弦激振力的作用下产生往复扭振，其振幅与被测件的转动惯量有关。上述装置中本装置配备传感器、计算机，通过传感器把装置上电机夹板自由端的扭摆振动转变为转动电信号，通过USB采集卡对振动信号进行精确的采集，通过虚拟仪器软件计算振动系统同频振幅，进而精确计算出转动惯量。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型采用了电机紧固夹板实现电机与中心轴的连接，将偏心激振板固定在电机输出轴端，由电机的稳速转动，提供了稳定的周向正弦激励力；

2、本实用新型采用的是电机固定转速，在偏心激振板不变的情况下，装置给出稳定的周向正弦激振力，电机紧固夹板自由端的振动振幅与被测件的转动惯量存在函数关系，即通过测量电机紧固夹板自由端的振动振幅实现被测件的转动惯量的测量。

3、本实用新型测量精度高、速度快、稳定性好、操作方便，结构简单，适合各种回转体或非规则物体转动惯量测量。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的A—A剖视图。

图3是图1的B—B剖视图。

图4是图1的C向视图。

（箱体1、压紧螺钉2、中心轴3、轴承压盖4、角接触球轴承5、密封垫圈6、电机紧固夹板7、振动传感器8、扭摆轴9、圆柱螺旋压缩弹簧10、弹簧紧固座11、轴承紧固螺母12、直流调速电机13、紧固螺钉14、偏心激振板15.）。

具体实施方式

一种基于正弦激励响应方法的转动惯量测量装置，包括箱体1、中心轴3、轴承压盖4、角接触球轴承5、电机紧固夹板7、振动传感器8、扭摆轴9、圆柱螺旋压缩弹簧10、直流调速电机13、偏心激振板15。所述的中心轴3两端装有角接触球轴承5，中心轴3通过两端角接触球轴承5支撑在箱体1和箱体内的轴承承载台上，两端分别以轴承压盖4、压紧螺钉2和轴承紧固螺母12固定，并以密封垫圈6密封。两个扭摆轴9的一端分别对称地螺纹连接中心轴3下部，并用螺母紧固，两个扭摆轴9的另一端在同一个方向上均连接圆柱螺旋压缩弹簧10的一端，圆柱螺旋压缩弹簧10另一端连接固定在轴承承载台的弹簧紧固座11上（见图4）。所述电机紧固夹板7是两体分开式夹板，使用三个紧固螺钉14实现两体的夹紧，即同时夹紧中心轴3和直流调速电机13实现固定定位功能（见图3）。所述的偏心激振板15通过螺钉紧固在电机轴上。所述的振动传感器8固定在电机紧固夹板7的自由端，构成基于稳定正弦激励响应方法的转动惯量测量装置。