一种回转体极转动惯量卧式测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种回转体极转动惯量卧式测试方法，属于转动惯量测试技术领域。
【背景技术】
[0002] 在一个物体的两端假设两个点，而两点连成一线穿过物体，物体以此线为旋转中 心，在旋转时它的每个部分旋转到固定一个位置时都是一样的形状，此为标准回转体。目 前，针对回转体的转动惯量测试需要予以改进，以获得精度更高的测试方法。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种回转体极转动惯量卧式测试方法，以便更好地测试转 体极转动惯量；在平衡状态时，如对钢环施加一瞬时驱动力矩，产品便会沿其回转轴方向自 由扭振。通过测量其扭振周期，可计算出产品沿回转轴线的转动惯量（即极转动惯量）的 大小。极转动惯量测量仪采用横滚方式测量极转动惯量。
[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
[0005] 一种回转体极转动惯量卧式测试方法，在卧式极转动惯量测试时，回转体由钢环 抱紧；在平衡状态时，如对钢环施加一瞬时驱动力矩，产品便会沿其回转轴方向自由扭振。 通过测量其扭振周期，可计算出产品沿回转轴线的转动惯量即极转动惯量的大小；
[0006] 根据转动定律，工装、转轴和待测物体所成的系统运动方程为：
[0007] JV +K Φ +M = 0 (1)
[0008] 式中，J为转动惯量；K为拉簧的拉伸系数;M为阻尼力矩；Φ为角位移。若忽略阻 尼的影响有：
【主权项】
1. 一种回转体极转动惯量邱式测试方法，其特征在于：在邱式极转动惯量测试时，回 转体由钢环抱紧；在平衡状态时，如对钢环施加一瞬时驱动力矩，产品便会沿其回转轴方向 自由扭振；通过测量其扭振周期，可计算出产品沿回转轴线的转动惯量即极转动惯量的大 小； 根据转动定律，工装、转轴和待测物体所成的系统运动方程为： J<1) '+K<1)+M= 0 (1)； 式中，J为转动惯量；K为拉黃的拉伸系数；M为阻巧力矩；4为角位移；若忽略阻巧的 影响有：
其中J: J=J〇+Jd=at2 (3) J。为扭摆系统本身的转动惯量Jd为待测物体转动惯量；T为托盘和待测物的摆动周 期，所从式做可写为：
式中；^ = ^，它是一个常数，由扭杆弹黃所决定的； 4死 式（4)就是测量转动惯量的计算公式，由式（4)可知，如果A和J。给定，只要测出托盘 加待测物后的摆动周期T，就可W算出待测物体的转动惯量九;下面讨论如何测定A和J。； 首先，测试设备上放置第一标准体，第一标准体测量摆动周期Tbi，根据上式有：
然后，测试设备上放置第二标准体，第二标准体测量摆动周期Tb2,根据上式有：
由妨和做两式可得：
式中；Jbi为第一标准体转动惯量的理论值；Jb2为第二标准体转动惯量的理论值；Tbi为 加第一标准体后扭摆摆动周期；Tb2为加第二标准体后扭摆摆动周期。
2. 根据权利要求1所述的回转体极转动惯量邱式测试方法，其特征在于：该方法中，周 期测试是利用光电传感器实现的，它w光电元件作为检测元件，首先把被测量的变化转换 成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号；周期通过采样时间序 列进行测量，采用光电计时系统，用高速单周期C8051F系列单片机定时器组成计时电路； 光电禪合器是一种把红外光发射器件和红外光接受器件W及信号处理电路等封装在同一 管座内的器件；当输入电信号加到输入端发光器件L邸上，L邸发光，光接受器件接受光信 号并转换成电信号，然后将电信号直接输出，或者将电信号放大处理成标准数字电平输出， 实现"电一光一电"的转换及传输；周期测试装置主要由光电传感器及摆针构成，安装在基 座内部，光电对射击式传感器与外部接线插口，通过电缆可与工控机连接；为了避免环境光 干扰，采用光电禪合器完成周期采集，在信号处理中，需要对定时器开始定时的时刻进行准 确的测量，电路中为了抗干扰，采用了具有一定口限的电平参考和一定延时的展宽整形电 路，但此时定时开始时刻必定有一个随机误差，同理在下一个计数脉冲到达时也必然在准 确时刻上存在一个随机误差，作为一个完整周期的测量用两个脉冲之间的时间来表征周期 量显然不可能达到要求，为了最大限度地降低该误差，根据摆动周期基本不变的条件，测量 多个周期并取平均数作为周期的测得值；在此时，若振动连续，则每个周期摆端将两次经过 反射点，在一个周期内形成两个计数脉冲，可W知道每相邻=个脉冲之间的时间应为一个 周期，即相邻两个时间段之和为一个周期；最终的处理方法是；去掉最初始有外力扰动的 几个周期，采用每相邻的两个时间段为一个周期数，从有效计数脉冲开始计时，每两个计数 脉冲为一次周期数据，并用总的计时时间去除得到的完整周期数（每两个脉冲）进而得到 该时刻的周期值；由于系统仅对第一个脉冲的准确时刻敏感，之后的脉冲仅与计周期个数 相关，对具体到达时刻不敏感，该样多次平均之后将获得较为准确的周期值。
【专利摘要】本发明涉及一种回转体极转动惯量卧式测试方法，在卧式极转动惯量测试时，回转体由钢环抱紧；在平衡状态时，如对钢环施加一瞬时驱动力矩，产品便会沿其回转轴方向自由扭振。通过测量其扭振周期，可计算出产品沿回转轴线的转动惯量即极转动惯量的大小。该方法能有效地测试回转体极转动惯量，测试方便，测试误差小，精度高。
【IPC分类】G01M1-10
【公开号】CN104792460
【申请号】CN201510183860
【发明人】李俊烨, 史国权, 张心明, 王德民, 刘建河, 戴正国, 房洪蛟
【申请人】长春理工大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月17日