[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

说明书

本发明公开了一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，包括底座、外套、扭摆组件和工作台，扭摆组件包括气浮轴承座、气浮轴承、扭杆座和扭杆，气浮轴承座连接在外套顶部，气浮轴承的轴套与气浮轴承座连接，扭杆座与气浮轴承的旋转主轴下端连接，扭杆的上端与扭杆座连接，底座上连接有扭杆转接座，扭杆转接座的中间位置处设置有方孔，扭杆的下端卡合连接在方孔内；工作台连接在气浮轴承的旋转主轴上端，工作台的底部设置有摆针，气浮轴承座顶部连接有光电管座，光电管座上安装有光电管；本发明还公开了一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量方法。本发明实现方便且成本低，稳定性好，测量效率高、精度高，空气阻力影响小，工作可靠性高。

技术领域

本发明属于物体转动惯量测量技术领域，具体涉及一种气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置及方法。

背景技术

转动惯量是力学中一个基本的物理量，其值取决于物体的形状、质量分布以及所选转轴的位置。对于几何形状简单、质量分布均匀的刚体可以直接用公式计算出它相对于某一确定转轴的转动惯量；但是对于外形复杂和质量分布不均匀的物体，就只能通过试验的方法来精确测量其转动惯量。

目前针对此类物体测量其转动惯量的方法主要有单线扭摆法、三线扭摆法和台式扭摆法等，其中：单线扭摆法适用于测量不规则物体及火炮弹箭的转动惯量，其缺点是受温度等外界因素影响，并且很容易倾斜；三线扭摆法是在单线扭摆法的基础上的改进，用三线摆法测得的摆动周期测量误差较大，且不能测试较重试件；台式扭摆法是在单线扭摆法和三线扭摆法基础上加以改进而成的，其优点是稳定性好、测量迅速而且精度高、物体重力不参与扭摆运动、待测物体的质心不一定通过转轴、空气阻力影响小。

扭摆法测转动惯量，根据测量平台支撑方式的不同，分为气浮轴承支撑方式和机械轴承支撑方式。采用气浮轴承支撑的优点是摆动过程中摩擦力小，由阻尼引起的摆动周期误差可以忽略不计，其测量误差为±0.1％。但是，现有技术中还缺乏结构简单、设计合理、实现方便且成本低、使用操作便捷、工作可靠性高、实用性强的气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置，也缺乏与之相应的测量效率高、精度高的转动惯量测量方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计合理、实现方便且成本低、稳定性好、测量精度高、空气阻力影响小、工作可靠性高、实用性强、使用效果好、便于推广使用的气浮轴承支撑台式扭摆法转动惯量测量装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：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、外套、扭摆组件和用于安装转动惯量待测量试件的工作台，所述外套固定连接在底座顶部，所述扭摆组件包括气浮轴承座、气浮轴承、扭杆座和扭杆，所述气浮轴承座固定连接在外套顶部，所述气浮轴承的轴套与气浮轴承座固定连接，所述扭杆座与气浮轴承的旋转主轴下端固定连接，所述扭杆的上端与扭杆座固定连接，所述气浮轴承的下部、扭杆座和扭杆均位于外套内部，所述底座上固定连接有扭杆转接座，所述扭杆转接座的中间位置处设置有方孔，所述扭杆的下端卡合连接在所述方孔内；所述工作台固定连接在气浮轴承的旋转主轴上端，所述工作台的底部设置有摆针，所述气浮轴承座顶部固定连接有光电管座，所述光电管座上安装有用于感应摆针的光电管。

上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：所述工作台的侧面设置有手柄。

上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：所述工作台的底部设置限位块，所述气浮轴承座顶部设置有与限位块相配合限制工作台的旋转角度的限位座。

上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：所述底座上通过调节螺钉连接有调平座。

上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：所述外套的外壁上设置有吊环。