[实用新型]一种快速转动惯量测量仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及实验测量装置，具体涉及一种快速转动惯量测量仪。

背景技术

转动惯量是刚体绕轴线转动时转动惯性大小的量度，可以直接反映刚体转动状态改变的难易程度。转动惯量的具体数值与刚体的形状、质量分布和转轴位置等因素有关。几乎所有在工作时跟转动有关的精密仪器都必须考虑转动惯量的影响。比如在军事领域，为了维持武器所发射弹丸的弹道稳定性，必须使弹丸在飞行过程中绕轴线旋转，而此时的转动惯量可以看成是弹丸保持旋转的能力的量度，因此必须在设计弹丸时加以考虑。在机械设计领域，为充分的利用或抑制齿轮、轴承、转盘等部件旋转所带来的影响，也必须充分考虑转动惯量因素。而制造的产品是否达到了设计和使用的要求，就需要对其转动惯量进行较为精确的快速测量。

目前常用的转动惯量测量方法主要有三线摆法、扭振法、摆动法等，这些方法主要是通过测量刚体的扭转或摆动周期来间接的获得转动惯量。但在实际测量时，这些测量方法往往都有较大的缺陷。以最常用的三线摆法为例，其测量结果不但和当地重力加速度g有关，而且实验忽略了下圆盘的平动的影响、采取了近似等方法，这都给测量带来了不可避免的误差。另外，实验过程中需要测量多达七个物理量的数值，转动周期的计算要求至少50个转动周期的平均值。所以采用上述方法测量样品的转动惯量，不但精度不高，而且速度过慢。所以，实用新型一种测量精度较高，而且测量速度较快的仪器是非常必要的。

实用新型内容

针对上述现有转动惯量测量仪器测量速度慢、计算过程复杂的缺点，本实用新型在保证必要测量精度的前提下，提供了一种测量速度快、计算过程简单的转动惯量测量仪及其测量方法。

本实用新型采取的技术方案是：一种快速转动惯量测量仪，包括底座、金属立柱、托盘、转动支架、测量盘、自转盘、测量电机以及自转电机；底座上表面中心竖直向上固定设有金属立柱，金属立柱中部固定套接有托盘，托盘上表面光滑；托盘上端活动套接有向上弯曲的圆弧形转动支架，转动支架两端分别设有测量电机和自转电机；测量电机上端通过其转轴接有测量盘，自转电机上端通过其转轴接有自转盘；

作为一种优选的技术方案：所述的测量电机为转速可调电机，自转电机为定速电机，且测量电机和自转电机互为反向旋转，均为慢速电机；

作为一种优选的技术方案：所述的转动支架中心的圆孔直径略大于金属立柱的直径，且适当使用润滑剂。

作为一种优选的技术方案：所述的测量盘和自转盘的形状、结构、质量以及材质均完全相同。

作为一种优选的技术方案：所述的转动支架与金属立柱之间的夹角为45⁰-60⁰。

本实用新型的有益效果是：（1）转动惯量测量的速度较快，操作和计算都较为简单，实验者不需要复杂的培训即可完成实验；（2）在保证测量速度的同时，也能保证较好的测量精度。（3）检测过程形象、直观，不但可以作为测量仪器，也可作为教学演示仪器使用。

附图说明

图1为一种快速转动惯量测量仪的结构图；

图中：1底座、2金属立柱、3托盘、4转动支架、5测量盘、6自转盘、7测量电机、8自转电机。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例进一步阐述本实用新型；应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型，而非限制本实用新型的范围。

参考附图1，一种快速转动惯量测量仪，包括底座1、金属立柱2、托盘3、转动支架4、测量盘5、自转盘6、测量电机7以及自转电机8；底座1上表面中心竖直向上固定设有金属立柱2，金属立柱2中部固定套接有托盘3，托盘3上表面光滑；托盘3上端活动套接有向上弯曲的圆弧形转动支架4，转动支架4两端分别设有测量电机7和自转电机8；测量电机7上端通过其转轴接有测量盘5，自转电机8上端通过其转轴接有自转盘6；

所述的测量电机7为转速可调电机，自转电机8为定速电机，且测量电机7和自转电机8互为反向旋转，且带动测量盘5和自转盘6互为反向旋转；测量电机7和自转电机8均为慢速电机，最好为同种型号电机以保证质量、结构、形状以及材质完全相同；

所述的转动支架4中心的圆孔直径略大于金属立柱2的直径，且适当使用润滑剂，尽量减小托盘3、转动支架4以及金属立柱2之间的摩擦力，也就是系统转动所受的外力的转动力矩很小，近似认为整个装置转动的角动量守恒即初始时刻为零；转动支架4位于托盘3之上并可以绕金属立柱2做定轴转动；

所述的测量盘5和自转盘6的形状、结构、质量以及材质均完全相同，以保证二者的转动惯量相同进而保证计算简便；