[发明专利]气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置及方法

权利要求书

1.一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，其特征在于：包括底座(2)、外套(3)、扭摆组件和用于安装转动惯量待测量试件(12)的工作台(10)，所述外套(3)固定连接在底座(2)顶部，所述扭摆组件包括气浮轴承座(7)、气浮轴承(6)、扭杆座(5)和扭杆(4)，所述气浮轴承座(7)固定连接在外套(3)顶部，所述气浮轴承(6)的轴套与气浮轴承座(7)固定连接，所述扭杆座(5)与气浮轴承(6)的旋转主轴下端固定连接，所述扭杆(4)的上端与扭杆座(5)固定连接，所述气浮轴承(6)的下部、扭杆座(5)和扭杆(4)均位于外套(3)内部，所述底座(2)上固定连接有扭杆转接座(1)，所述扭杆转接座(1)的中间位置处设置有方孔，所述扭杆(4)的下端卡合连接在所述方孔内；所述工作台(10)固定连接在气浮轴承(6)的旋转主轴上端，所述工作台(10)的底部设置有摆针(9)，所述气浮轴承座(7)顶部固定连接有光电管座(8)，所述光电管座(8)上安装有用于感应摆针(9)的光电管(17)；

所述工作台(10)的侧面设置有手柄(11)；

所述工作台(10)的底部设置限位块(13)，所述气浮轴承座(7)顶部设置有与限位块(13)相配合限制工作台(10)的旋转角度的限位座(14)。

2.按照权利要求1所述的气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，其特征在于：所述底座(2)上通过调节螺钉连接有调平座(16)。

3.按照权利要求1所述的气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，其特征在于：所述外套(3)的外壁上设置有吊环(15)。

4.一种利用如权利要求1所述测量装置进行气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、给气浮轴承(6)通气；

步骤二、测量所述气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量未安装转动惯量待测量试件(12)时的摆动周期T0并记录：转动手柄(11)，手柄(11)带动工作台(10)转动起始角度θ后，释放手柄(11)，工作台(10)的转动动力通过气浮轴承(6)的旋转主轴传递给扭杆座(5)，再传递给扭杆(4)，在扭杆(4)的作用下，工作台(10)摆动，所述光电管(17)对工作台(10)的摆动周期进行测量并将测量得到的摆动周期记录为所述气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量未安装转动惯量待测量试件(12)时的摆动周期T0；

步骤三、测量所述气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量安装标校件后的摆动周期TX1并记录，具体过程为：

步骤301、将标校件安装在工作台(10)上；

步骤302、转动手柄(11)，手柄(11)带动工作台(10)转动起始角度θ后，释放手柄(11)，工作台(10)的转动动力通过气浮轴承(6)的旋转主轴传递给扭杆座(5)，再传递给扭杆(4)，在扭杆(4)的作用下，工作台(10)摆动，所述光电管(17)对工作台(10)的摆动周期进行测量并将测量得到的摆动周期记录为所述气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量安装了标校件后的摆动周期TX1；

步骤303、取下标校件；

步骤四、测量所述气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量安装转动惯量待测量试件(12)后的摆动周期TX并记录，具体过程为：

步骤401、将转动惯量待测量试件(12)安装在工作台(10)上，并测量工作台(10)的中心与转动惯量待测量试件(12)的质心之间的距离R；

步骤402、转动手柄(11)，手柄(11)带动工作台(10)转动起始角度θ后，释放手柄(11)，工作台(10)的转动动力通过气浮轴承(6)的旋转主轴传递给扭杆座(5)，再传递给扭杆(4)，在扭杆(4)的作用下，工作台(10)摆动，所述光电管(17)对工作台(10)的摆动周期进行测量并将测量得到的摆动周期记录为所述气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量安装了转动惯量待测量试件(12)后的摆动周期TX；

步骤403、取下转动惯量待测量试件(12)；

步骤五、转动惯量待测量试件(12)的转动惯量计算，具体过程为：

步骤501、根据公式计算扭杆(4)的等效刚度Keq；其中，IStandar为所述标校件的转动惯量；

步骤502、根据公式计算转动惯量待测量试件(12)对工作台(10)中心的转动惯量Ip；

步骤503、根据公式Icp＝Ip-MR2计算转动惯量待测量试件(12)对其质心的转动惯量Icp，其中，M为转动惯量待测量试件(12)的质量；

步骤二、步骤302和步骤402中所述起始角度θ的取值均为2°～10°。