[發(fā)明專利]旋轉(zhuǎn)軸系轉(zhuǎn)動慣量原位測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610737447.6
• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN106323547B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 張力;彭軍;尹肖
• 申請（專利權）人: 中國航空工業(yè)集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G01M1/10
• 分類號: G01M1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)軸系轉(zhuǎn)動慣量原位測量裝置，將標準轉(zhuǎn)動慣量塊安裝在軸系頂端，采用電機驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生給定角度后釋放，采用扭轉(zhuǎn)彈簧帶動軸系自由振動；通過激光干涉儀測量自由振動周期，采用2個及以上標準轉(zhuǎn)動慣量塊進行試驗，通過計算獲得軸系的空載轉(zhuǎn)動慣量。本發(fā)明利用動態(tài)扭矩校準系統(tǒng)的機械結構及測量系統(tǒng)，僅增加一只扭轉(zhuǎn)彈簧和電磁離合器就可以實現(xiàn)空載軸系轉(zhuǎn)動慣量的原位測量，結構緊湊，測量準確度高。

技術領域

本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)軸系轉(zhuǎn)動慣量原位測量裝置，特別涉及一種動態(tài)扭矩校準裝置中旋轉(zhuǎn)軸系轉(zhuǎn)動慣量原位測量裝置，屬于計量測試領域。

背景技術

航空、航天、船舶、裝甲車輛、海洋工程，材料科學、反恐機器人等領域大量使用動態(tài)扭矩測試系統(tǒng)，然而上述設備無法進行動態(tài)校準，處于“靜標動用”階段。由于校準和使用狀態(tài)的不一致，大大增加了其使用的不確定度。

目前針對扭矩的校準研究大多集中在靜態(tài)扭矩校準研究，動態(tài)扭矩的計量校準還處于前期研究階段。動態(tài)扭矩的激勵源信號類型一般有階躍激勵、正弦激勵兩種。階躍扭矩激勵一般采用力臂—質(zhì)量塊系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)施加一個已知的扭矩值，通過突然卸荷的方式產(chǎn)生負階躍扭矩，該類裝置主要進行扭矩傳感器的時域特性校準。正弦激勵一般由電機或液壓伺服系統(tǒng)產(chǎn)生，如采用電機驅(qū)動標準慣量塊的方式產(chǎn)生正弦扭矩，系統(tǒng)采用開環(huán)控制的方式，它主要用于對扭矩傳感器的頻域特性校準。采用電機驅(qū)動標準慣量塊的方式產(chǎn)生動態(tài)扭矩時，安裝標準轉(zhuǎn)動慣量塊的軸系的轉(zhuǎn)動慣量對動態(tài)扭矩有貢獻，因而需要測量軸系的空載轉(zhuǎn)動慣量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)軸系轉(zhuǎn)動慣量原位測量裝置，該裝置利用動態(tài)扭矩校準系統(tǒng)的機械結構及測量系統(tǒng)，僅增加一只扭轉(zhuǎn)彈簧和電磁離合器就可以實現(xiàn)空載軸系轉(zhuǎn)動慣量的原位測量，結構緊湊，測量準確度高。

本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的。

旋轉(zhuǎn)軸系轉(zhuǎn)動慣量原位測量裝置，包括：緊固機構18，扭轉(zhuǎn)彈簧19；扭轉(zhuǎn)彈簧19的一端通過緊固機構18固定在升降桿7上；另一端穿過上接口5與上氣浮軸2的底端接觸連接；

將上氣浮軸2旋轉(zhuǎn)角度后釋放，整個上部軸系在扭簧的作用下做周期振動。用已知的慣量標準塊17對裝置旋轉(zhuǎn)軸系的轉(zhuǎn)動慣量和彈簧的扭轉(zhuǎn)系數(shù)進行測量。采用不同的轉(zhuǎn)動慣量標準塊組合，產(chǎn)生兩個標準轉(zhuǎn)動慣量值J_a和J_b，精確地測量出自由振動的周期T_a和T_b，利用公式(1)，求解方程組，求出旋轉(zhuǎn)軸系空載轉(zhuǎn)動慣量J₀以及扭轉(zhuǎn)系數(shù)K。

式中：

T——振動周期，s；

J——標準塊慣量，kgm²；

J₀——旋轉(zhuǎn)軸系空載轉(zhuǎn)動慣量，kgm²；

K——扭轉(zhuǎn)系數(shù)。

公式(1)中的振動周期的獲得，參考附圖3所示。電機驅(qū)動下氣浮軸系，通過處于吸合狀態(tài)的電磁離合器使上氣浮軸系轉(zhuǎn)過角度后，然后PXI總線系統(tǒng)的控制卡發(fā)出控制信號，使電磁離合器斷開，即上氣浮軸系與下氣浮軸系脫開，上氣浮軸系開始自由振動。激光干涉儀測量光柵干涉信號每個振動角度過零時刻的時間間隔，對多個測量值進行平均，將平均值乘以2后獲得自由振動的周期。

將公式(1)中求出J₀作為校準系統(tǒng)的已知量，帶入動態(tài)扭矩的校準公式(2)中，來實現(xiàn)對傳感器動態(tài)扭矩M(t)的校準。

式中：J₁—標準塊的轉(zhuǎn)動慣量，kgm²；