Метод за определяне на аксиалния инерционен момент на тяло и устройство за неговото осъществяване
Изобретението се отнася до машиностроенето. Методът за определяне на аксиалния инерционен момент на тяло и устройството за неговото прилагане могат да се използват за определяне на аксиалните инерционни моменти, тензорите на инерцията и центровете на масата на тела върху платформи, въртящи се около произволна ос. Платформа с вал, монтиран в лагерна опора, с фиксирано върху нея тяло, се информира за колебания около оста в рамките на допустимите ъглови граници, съдържащи етапите на ускорение и забавяне. Измерват се моментните ъглови скорости на въртене в определени позиции на зоната на ъглово измерване, по които аналитично се определя инерционният момент. На платформата е дадено едно динамично асиметрично въртене за ускоряване и спиране с рязък преход от ускорение към забавяне. Устройството се състои от основа, пръстеновидна платформа с вал, пръстеновиден контейнер, монтиран с възможност за фиксиране в шест ъглови позиции спрямо оста на вала, неуравновесен механизъм, състоящ се от два дебаланса, лежащи върху вала с възможност за фиксиране на един върху тях. Платформата се състои от един пръстен с възможност за въртене около ос, монтиран извън него на вала на платформата: Методът и устройството подобряват точността и производителността на измерванията. 2 н.п.ф. 3 болен.
Изобретението се отнася до машиностроенето и може да се използва за определяне на аксиалните моменти на инерция, тензорите на инерцията и центровете на масата на тела върху платформи, въртящи се около произволна ос със значително или малко триене в ограничени граници под действието на известен рязко променящ се въртящ момент.
Тензорът на инерцията на тялото се определя чрез шест аксиални инерционни момента спрямо осовата греда.
Известен метод за определяне на инерционния момент на тялото, при който тялото е фиксирано върху платформа с хоризонтална освъртене и известен дисбаланс, придайте му свободно въртеливо движение с въртене и измерените ъглови скорости аналитично определят инерционния момент на тялото (ред. Св. СССР N 1100505, MKI G 01 M 1/10, 18.03.83).
Недостатъкът на известния метод е ниската точност и производителност поради неточното отчитане на силата на триене и необходимостта от измерване на параметрите при пълно завъртане на платформата около оста в условия на триене.
Разработено е устройство за определяне на инерционния момент на тяло, което реализира метода по изд. Св. N 1100505, съдържаща платформа с хоризонтална ос на въртене, с контейнер за фиксиране на тялото, с дисбаланс - механизъм за махало, състоящ се от два дисбаланса, които създават известен въртящ момент.
Недостатъците включват ниска точност и производителност на това устройство.
Най-близо до предложеното изобретение е метод за определяне на инерционния момент на тяло [1], при който тялото е монтирано върху платформа с хоризонтална ос на въртене, придават му се усукващи вибрации под действието на механизъм за дисбаланс на махалото, измерват се 5 моментни ъглови скорости за 3/4 период в три ъглови позиции, симетрични спрямо вертикалата в зоната на ъглово измерване, след което чрез промяна конфигурацията на механизма с цел промяна на въртящия момент на гравитационния момент се извършват повторни 5 измервания, чрез които аналитично се определя инерционният момент на тялото.
Известният метод обаче е предназначен само за използване на платформи с хоризонтална ос и ниско триене, има ниска производителност и точност поради следното: 1) Наблюдават се свободни затихнали трептения на махалото, които съдържат безполезни ъглови пътеки близо до равновесното положение на системата, къдетоускорението е близо до нула и следователно системата е нечувствителна към момента на инерцията и времето се губи за неизбежни, относително бавни изтичания от зоната на измерване, спиране и връщане в нея.
Освен това се извършват два експеримента, разделени със спиране и пренастройка, на всеки от тях се наблюдава 3/4 от пълното трептене, което отнема време, намалява производителността.
2) Малък брой предоставени измервания на ъгловата скорост по време на тестовете не позволява точно да се отчете ефектът от триенето, а грешките са толкова по-големи, колкото по-голямо е триенето.
Най-близко до предложеното изобретение е устройство за определяне на тензора на инерцията на продукт [2], съдържащо основа с опори, пръстеновидно окачване, поставено в последното с помощта на цапфи, състоящо се от външен пръстен (платформа с хоризонтална ос на въртене), вътрешен пръстен и контейнер с фиксиращи винтове (захващане), поставяне на тялото в шест нови позиции по отношение на оста на въртене, дисбаланс d механизъм с постоянен инерционен момент и регулируема позиция на центъра на масата, свързан чрез съединител към вала на външния пръстен.
Недостатъкът на това устройство е липсата на точност и производителност.
Проблемът за повишаване на точността и производителността и разширяване на обхвата на метода и устройството за определяне на тензора на инерцията на тялото се решава чрез съществена промяна на вида на наблюдаваното движение и увеличаване на броя на измерванията, промяна на изчислителните формули.
Платформа с наклонен или хоризонтален вал, монтиран с помощта на опори в лагерна опора с ниско или високо триене, е снабдена със сензор за ъгъл и ъглова скорост (например съществуващ оптоелектронен сензор), изпитваното тяло се фиксира върху него, след катопри което сензорът за ъгъл се нулира на нула в равновесното положение на тази система и се присвоява симетрична зона на измерване, в която се избира краен набор от ъглови позиции, симетрични по отношение на нулата.
Системата се отстранява от зоната на измерване и се освобождава свободно или с натискане, докато се прилага ускоряващо-спирачен момент. Последното трябва да се знае и да осигурява асиметрично ускорително-спирачно въртене през зоната на измерване, състоящо се от етап на ускорение с ненулево ускорение в половината от зоната на измерване, рязко преминаващ в етап на спиране в другата половина на зоната на измерване със значително различни ъглови скорости, които отговарят на определено условие, което осигурява добра условност на изчислителните формули. Въз основа на набор от измерени моментни ъглови скорости при симетрични ъглови положения се определя аналитично инерционният момент на тялото спрямо оста на въртене. Тогава ъгловото положение на тялото върху платформата се променя пет пъти, в резултат на което се определят още пет аксиални момента на инерция за осите, събиращи се в лъч, които определят тензора на инерцията на тялото в определена точка.
За разлика от известния метод, предлаганият метод се основава на измервания на различен тип движение, при което се изключва замахът назад, разглежда се еднопосочно движение, в което освен това няма квазиравномерно движение на участък и движението е динамично значително асиметрично.
Освен това се изключва повторен експеримент с пренастроен дисбаланс, т.е. вместо две трептения, разделени чрез преконфигуриране на устройството, се разглежда едно ускоряващо-спирачно динамично асиметрично движение, а оста на платформата може да бъде нехоризонтална.
Така се постига повишаване на производителността, точността, разширяване на площтаприложения.
На фиг. 1 схематично показва система, състояща се от платформа 4 с геометрична ос на въртене С, с вал (окръжност около С), с фиксирано върху него тяло (не е показано), със сензор за ъгъл на въртене и ъглова скорост, показан като стрелка в симетрична скала с (2n + 3) деления с равновесното положение на СО системата, с избрана ъглова зона O1CO2.
На фиг. Фигура 2 схематично показва устройство (изглед отпред) за прилагане на метод, който дава възможност да се определят шест аксиални инерционни момента на тялото спрямо икосаедричните оси, тензорът на инерцията, позицията на центъра на масата на тялото, като се използва за тази цел множество стойности на ъгловата скорост на един асиметричен ускоряващо-спиращ замах - полуколебание с рязко преминаване към спиране.
На фиг. 3 показва механизъм за дисбаланс на мощността (изглед отстрани), който създава въртящ момент върху вала с мигновено прекъснато превключване от ускорение към забавяне. Имайте предвид, че оста на въртене на устройството е нехоризонтална, ако е инсталирано на наклонена платформа.
Устройството се състои от основа 1, върху която е монтирана система с махало посредством стелажи 2, изработени под формата на вал 3 в сачмени лагери, пръстеновидна платформа 4 с възможност за фиксиране върху вала в две показани ъглови позиции, пръстеновидна ръкохватка 5 за поставяне на тялото с възможност за завъртане в равнината на пръстеновидната платформа 4 и фиксиране в пет позиции, небалансиран механизъм, състоящ се от два дисбаланса (махала) 6 и 7 със сачмени опори на вала с възможност за фиксиране върху дебалансния вал 7 с блокировка 8 и ограничаване на въртенето на дисбаланса 6 с подвижен ограничител 9 и неподвижен ограничител 10, разположени на основата (виж фиг. 3).
Устройството за определяне на момента и тензора на инерцията работи по следния начин.
Дисбалансът с изключено резе 8 и включени ограничители 9 и 10 се установява в своето равновесно положение, показано на ФИГ. 3, а системата тяло-платформа заема своето равновесно положение. След това дисбалансът 7 е твърдо фиксиран върху вала от ключалката 8, сензорът за ъгъл се нулира на нула, което съответства на настройката на изобразяващата стрелка в нулева позиция на скалата и се фиксира върху вала. След това чрез завъртане обратно на часовниковата стрелка (фиг. 1) системата се прехвърля в началната зона на изтичане и се освобождава свободно или с натиск до равновесно положение, като след преминаване през всички деления на скалата системата спира в крайната зона на изтичане. В резултат на това се определя набор от стойности на ъгловата скорост на вала, според които инерционният момент на тялото спрямо оста на въртене или всяка друга ос, успоредна на нея, се определя чрез изчисление и също се определя разстоянието до центъра на масата на тялото от оста на въртене. След това платформата се премества във втората позиция, показана с пунктираната линия на ФИГ. 2, а пръстенът 5 с тялото е последователно фиксиран върху платформата в пет ъглови положения и последователно са определени още пет аксиални инерционни момента. В резултат на това се намират шест инерционни момента спрямо лъча на осите на икосаедъра, чрез които се определя тензорът на инерцията на тялото и позицията на центъра на масата на тялото.
1. Метод за определяне на аксиалния инерционен момент на тяло, който се състои в това, че платформата с оста на въртене и тялото, фиксирано върху нея, се колебае около оста на въртене в приемливи ъглови граници, моментните ъглови скорости на нейното въртене се измерват в определени позиции на зоната на ъглово измерване, симетрично разположени спрямо равновесното положение на системата платформа-тяло, от която се измерва инерционният момент на тялото спрямо оста на въртене се определя аналитично, характеризиращ се с това, че при условия на значителноТриенето придава на платформата едно динамично асиметрично ускоряващо-спирачно въртене, включително етап на ускоряване с рязък преход към етапа на спиране, постигнат чрез прилагане на рязко променящ се ускоряващо-спирачен въртящ момент от всякакво физическо естество и рязка промяна в намаления инерционен момент на предоставения механизъм за дисбаланс, докато платформата е монтирана на вал, монтиран в опора на лагера, и нейната ос на въртене е насочена приблизително.
2. Устройство за определяне на аксиалния инерционен момент и тензора на инерцията на тялото, съдържащо основа, пръстеновиден контейнер с възможност за поставяне на тяло в него, пръстеновидна платформа, небалансиран механизъм, състоящ се от два дисбаланса, характеризиращ се с това, че платформата е направена с вал, монтиран в лагерна опора с възможност за поставяне на пръстеновиден контейнер и фиксирането му в шест ъглови положения спрямо ос на вала, дебалансите се поддържат на вала, един от дисбалансите се поддържа на вала с възможност за фиксиране и е направен с ограничител за втория дисбаланс, основата е направена със стопер, който ограничава движението на втория дисбаланс, а платформата се състои от един пръстен, монтиран за въртене около ос, монтиран извън нея върху вала на платформата.