[发明专利]一种用于空气热机实验精确测量力矩的装置

说明书

一种用于空气热机实验精确测量力矩的装置，由一个凹字型塑料块、滑轨、力矩计底座、细绳、测力计底座、螺丝钉和两个测力计组成，在凹字型塑料块上设计一个滑轨，滑轨是由两根金属圆柱体平行固定在凹字型塑料块上组合而成，力矩计底座是一个空心金属圆柱，力矩计底座固定在凹字型塑料块上方处，细绳长用于提供摩擦力，一个用于空气热机实验精确测量力矩的装置，可以很好的解决力矩无法保持不变、力矩测量不准确等问题。

技术领域

本发明涉及物理实验装置领域，特别涉及空气热机实验测量力矩。

背景技术

在大学物理实验中，空气热机实验仪器用来验证卡诺定理，并测量热机输出功率随负载及转速的变化关系。在进行空气热机实验时，实验要求：(1)在利用空气热机验证卡诺定理时，阻力力矩必须保持不变；(2)在测量热机输出功率与阻力力矩变化的关系时，必须准确地测量阻力力矩；但是，目前的力矩计在实验中由于受迫振动晃动剧烈，因此阻力力矩并不是一直不变，并且目前的指针式力矩计测量摩擦力矩也存在很大的误差：（1）在飞轮转轴转动的过程中，指针式力矩摆动幅度过大，导致读数误差极大，如果施加外力对其进行干预，使指针示数稳定，就会对示数的准确性造成影响，同样会引入较大的误差。（2）指针式力矩计的刻度盘易脱落，脱落后会与飞轮产生摩擦，同时由于刻度偏离，给读数带来较大的误差。针对上述问题，有人提出改进措施：如实用新型专利“一种空气热机力矩测量显示装置”，专利号：201620055647.9，但仍然不能进行精准读数。

发明内容

本发明为克服在空气热机实验中力矩无法保持不变、力矩测量不准确等问题，制作了一个用于空气热机实验精确测量力矩的装置，可以很好的解决这些问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种用于空气热机实验精确测量力矩的装置，由一个凹字型塑料块、滑轨、力矩计底座、细绳、测力计底座、螺丝钉和两个测力计组成，其特征是：凹字型塑料块长20cm，宽5cm，高为6cm，在凹字型塑料块上设计一个滑轨，滑轨是由两根金属圆柱体平行固定在凹字型塑料块上组合而成，金属圆柱体的直径为1cm，长18cm，两根金属圆柱之间相距2cm，力矩计底座是一个直径为3cm，长为2cm的空心金属圆柱，力矩计底座固定在凹字型塑料块上方1cm处，细绳长20cm，用于提供摩擦力，螺丝钉长度2cm，直径0.5cm，测力计与测力计底座相连组成一个整体，测力计底座是由两个平行的直径为1.2cm的半圆形金属材料组合制成，并且可以在放置在滑轨上，测力计底座的侧面有一个直径为0.5cm的螺纹洞，螺丝钉插入测力计底座侧面的螺纹洞可以将测力计固定在滑轨上，测力计1与测力计2分别安装在力矩计底座左右两侧的滑轨上，绳子缠绕力矩计底座3圈，并将绳子的两端分别与左右两侧的测力计的测量端相连，因为绳字的长度不变，如果固定测力计1的位置，改变测力计2的位置，就可以精确控制阻力力矩的大小，同时也可以保证阻力力矩的大小不变。由受力分析可知：飞轮所受的摩擦力合力即为两测力计示数之差F，力矩计底座半径r（可测量得到），则那么力矩计对空气热机产生的力矩为。

本发明的有益效果是:与现有的力矩计相比，不会因实验设备振动而影响读数，可以更加精确的测量出力矩的大小，力矩的控制和测量都更加准确，减小实验误差，提高实验精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的结构原理和实施例示意图；

图2为测力计内部结构图；

图3为测力计翻盖盖上后的刻度图。

其中，1、凹字型塑料块，2、力矩计底座，3、测力计1，4、测力计2，5、绳子，6、滑轨，7、螺丝钉，8、测力计测量端，9、测力计底座。

具体实施方式

设计一个长20cm，宽5cm，高为6cm的凹字型塑料块（1），在凹字型塑料块（1）上设计一个滑轨（6），滑轨（6）是由两根金属圆柱体平行固定在凹字型塑料块（1）上组合而成，金属圆柱体的直径为1cm，长18cm，两根金属圆柱之间相距2cm，力矩计底座（2）是一个直径为3cm，长为2cm的空心金属圆柱，力矩计底座（2）固定在凹字型塑料块（1）上方1cm处，细绳（5）长20cm，用于提供摩擦力，螺丝钉（7）长度2cm，直径0.5cm，测力计1（3）、测力计2（4）分别与两个测力计底座（9）相连，测力计1（3）、测力计2（4）分别与测量计底座（9）构成两个整体，测力计底座（9）是由两个平行的直径为1.2cm的半圆形金属材料制成，并且可以在放置在滑轨（6）上，测力计底座（9）的侧面有一个直径为0.5cm的螺纹洞，螺丝钉（7）插入测力计底座（9）侧面的螺纹洞可以将测力计1（3）、测力计2（4）固定在滑轨（6）上，将带有测力计底座（9）的测力计1（3）与测力计2（4）安装在滑轨（6）上，绳子（5）缠绕力矩计底座（2）3圈，并将绳子（5）的两端分别与左右两侧的测力计1（3）、测力计2（4）的测量端（8）相连。