专利名称：单轴气浮台平衡调整方法
技术领域：
本发明涉及测量技术，具体说就是单轴气浮台平衡调整方法。
(二)
背景技术：
气浮台依靠压縮空气在气浮轴承与轴承座之间形成的气膜，使模 拟台体浮起，从而实现近似无摩擦的相对运动条件，以模拟卫星在外 层空间所受干扰力矩很小的力学环境。作为卫星运动模拟器，采用单 轴气浮台，可以模拟某一轴向的运行特性，通过气浮台进行全物理仿 真具有重要作用，它是方案论证和功能验证不可缺少的工具。仿真实 践证明，利用气浮台进行仿真不仅对卫星姿态控制系统验证有着重要 作用，而且能够显著提高卫星的效费比，降低风险，縮短研发周期。
为了在地面模拟卫星的姿态运动，单轴气浮台的质心应该在回转 轴上上，否则将引起不平衡力矩，影响仿真试验的质量。目前气浮台 (包括三轴气浮台和单轴气浮台)的配平方式主要有自动和手动两
种，经文献检索，中国发明专利号200610009797.7，专利名称为 气浮转台外加载荷质心调整装置，通过调整安装在气浮台上的螺栓螺 母机构调整转台的质心，有手动电动两种工作方式，该发明给出的是 一种调整装置，没有涉及具体平衡方法。李延斌、包钢、王祖温、吕 彦东等在论文"三自由度气浮台自动平衡系统动力学建模"(见《中 国惯性技术学报》，2005年，13巻第5期，页码83-87)中从理论上 给出了三轴气浮台自动平衡装置，也没有给出具体的实施方法，难以工程应用。并且上述方法都是针对三轴气浮台，不适用于单轴气浮台， 针对单轴气浮台的有效平衡方法资料还未见报道。
(三)
发明内容
本发明的目的在于提供一种原理简单、成本低、操作方便的单轴 气浮台平衡调整方法。
本发明的目的是这样实现的所述的单轴气浮台平衡调整方法， 步骤如下
步骤一将单轴气浮台调整到不水平，用水平仪测量单轴气浮台 平面和当地水平线的夹角，记为ci;
步骤二使单轴气浮台在重力的作用下来回摆动，记录摆动的幅 度和周期；
步骤三根据摆动周期计算出单轴气浮台重心和单轴气浮台回转 中心的实际偏心量L;
步骤四在所记录的单轴气浮台两边摆动角的中线上放置相应的 配重砝码调整平衡；
步骤五重复上面的步骤，直到偏心量为零或者小到满足工程要 求为止。
本发明单轴气浮台平衡调整方法，原理简单、方便实用、费用低， 并且对单轴气浮台没有电磁干扰。
(四)
图1为单轴气浮台摆角及单轴气浮台重心位置示意图； 图2为单轴气浮台周期的计算等效图；图3为单轴气浮台配重砝码放置位置示意图； 图4为水平仪放置在单轴气浮台面的位置示意图。 具体实施例方式
下面结合附图举例对本发明作进一步说明。 实施例1,结合图1、图2,本发明单轴气浮台平衡调整方法， 步骤如下
步骤一将单轴气浮台调整到不水平，用水平仪测量气浮台平面 和当地水平线的夹角，记为a;
步骤二使单轴气浮台在重力的作用下来回摆动，记录摆动的幅 度和周期；
步骤三根据摆动周期计算出单轴气浮台重心和单轴气浮台回转 中心的实际偏心量L;
步骤四在所记录的单轴气浮台两边摆动角的中线上放置相应的 配重砝码调整平衡；
'步骤五重复上面的步骤，直到偏心量为零或者小到满足工程要 求为止。
单轴气浮台不平衡导致单轴气浮台来回摆动，记录单轴气浮台两 边摆动的幅度和摆动时间得到摆动周期，根据该摆动周期计算单轴气 浮台重心和单轴气浮台回转中心的实际偏心量，根据摆动的位置幅度 可以得到单轴气浮台重心和单轴气浮台回转中心的连线所在的直线， 由得到的偏心量和上述直线就可以确定单轴气浮台重心所在的位置， 然后在单轴气浮台摆动范围的中分线对侧放置相应的配重砝码调整单轴气浮台的平衡。
本发明单轴气浮台平衡调整方法还包括以下特征
1、 在进行配平之前将单轴气浮台水平调到某个倾角，也就是人为 的使单轴气浮台不水平，但是该不水平的角度是可知或者可测量的。
2、 所述的计算方法是依据测量到的单轴气浮台两边摆动的位置和 周期，然后计算出单轴气浮台重心和单轴气浮台回转中心的实际偏心
3、 所述的平衡手段是在单轴气浮台两边摆动角的中线上放置相应 的配重砝码调整平衡。
实施例2，结合图l、图2、图3、图4，本发明单轴气浮台平衡 调整方法，所述的计算方法如下
首先将单轴气浮台倾斜某一角度，具体操作是，单轴气浮台的底 座下都安装有垫脚或地脚，数量通常为3个(或更多个)，调整时将3 个地脚中的任意1个调高或调低就可以达到将单轴气浮台倾斜的目 的(如果是多个就选择任意相邻的几个垫脚调高或调低)。
然后用水平仪测量该倾斜角度"，具体步骤为(l)将水平仪放 在单轴气浮台面的上，如图4所示，水平仪应靠近单轴气浮台台面的 外边缘；(2)记录水平仪的度数，记为aP将单轴气浮台转动90° ， 记录水平仪的度数，记为&2，沿同一方向再将单轴气浮台转动90。， 记录水平仪的度数，记为33，沿同一方向再将单轴气浮台转动90。，
记录水平仪的度数，记为W (3滩据公式" ( )2+(^^)2得到 单轴气浮台的倾角"。测量单轴气浮台摆动周期和幅度将单轴气浮台倾斜某一角度 后，单轴气浮台不平衡必然导致单轴气浮台来回摆动，单轴气浮台重 心所处的那一点和单轴气浮台回转中心的连线及其延长线就是该摆 动的中分线。这种由于不平衡导致的单轴气浮台来回摆动，在摩擦力 的作用下会使单轴气浮台消耗能量最终停下来，这个停止时的位置也 就是单轴气浮台做为单摆的静止位置，等到单轴气浮台静止下来之后 将其转动一个角度，记录单轴气浮台来回摆动的最大摆角范围和周 期，测量时首先观察单轴气浮台的摆动情况，然后在下倾的那一边(也 就是在单轴气浮台低处摆动的那一边)安装指示装置，比如事先在单 轴气浮台上安装一根轻质指示杆，指示杆的延长线通过单轴气浮台的 回转中心(也就是单轴气浮台回转中心的径向线)，单轴气浮台摆动 时记录指示杆的摆动幅度和完成一次摆动的时间，根据单轴气浮台的 摆动的幅度取其中分线就可以确定单轴气浮台偏心点和单轴气浮台 回转中心连线所在的直线，再根据摆动周期计算出该偏心点距离单轴 气浮台回转中心的距离。具体计算方法为由单摆周期的计算方法，
r = 2;rj^，其中T为单摆摆动周期，L为摆的长度，g'为等效的重力 g'
加速度。具体的等效方法为，g为单摆不摆动时(在所处环境中静止 时)，摆线(或等效摆线)的拉力F与摆球质量m的比值g-F/m。对于
该单轴气浮台的摆动，假设单轴气浮台工作面和当地水平线的夹角为 a，设摆动周期为T， g为当地重力加速度，L为摆(也即单轴气浮 台)的重心距离单轴气浮台回转轴的垂直距离，根据图2，由单摆周200910071535.7期公式7^ = 2 |^1，可以计算出摆(也即单轴气浮台)的重心距离 V g sin "
单轴气浮台中心的距离L。
比如，用水平仪测量倾角为2.5° ，确定单轴气浮台两边摆动的
幅度后，做出该幅度角的中分线可以确定单轴气浮台偏心点和单轴气
浮台回转中心连线所在的直线，假定测得的摆动周期为5秒，则根据
公式可以计算得到单轴气浮台的重心距离单轴气浮台中心的距离
i^^gsin":^^x9.8xsin2.5^0.27(m)，然后在这个位置上放置合适
的砝码。具体砝码如何选择、放置参看实施例4。
实施例3，结合图3，本发明单轴气浮台平衡调整方法，所述的平
衡砝码是这样选择与放置的
在确定气浮台摆动周期和幅度时，是在其下倾一边进行的，或者 说是在较重的一边进行的，这样砝码就应该加在较轻的一边去，即偏
心点与回转中心对侧的位置，如图3所示。此外砝码放置时先放质量
最轻的，如果不满足要求再换成较重一点的，以此类推，循序渐进。 在配重砝码放置时，如果放置点上已经安装试验设备，这时需要操作
者灵活处理，即如果该试验设备上允许放置砝码，就将砝码放在该 设备上，根据发明人多年的操作经验， 一般设备上总有可以放置砝码 的地方；如果不允许放置砝码，可以将砝码适当放在偏离原位置的地 方，该位置尽量靠近原位置，然后重新测定单轴气浮台的摆动周期和 幅度。
在调整砝码时，先放一个较轻的砝码，加上一个砝码之后，再重复上面的操作，得到L2，然后根据L2增减砝码
如果L2>L，说明加的砝码太重了，平衡颠倒了方向，换一个较
轻的砝码；
如果0<L2<L，说明加的砝码轻了，换一个稍微重的，或者累加 一个较轻的；
如果L^L，说明加的砝码太轻，需要加一个更重一些的。 具体砝码加多重，需要在现场调试，平衡调整停止的条件是当 L2小于某个设定的阈值就认为平衡满足要求。比如，根据试验要求将 该阈值设为0.1米，在调整平衡时如果出现L20.1米，就认为平衡满 足要求了。
权利要求
1. 一种单轴气浮台平衡调整方法，其特征在于所述的平衡调整方法具体步骤如下步骤一将单轴气浮台调整到不水平，用水平仪测量单轴气浮台平面和当地水平线的夹角，记为α；步骤二使单轴气浮台在重力的作用下来回摆动，记录摆动的幅度和周期；步骤三根据摆动周期计算出单轴气浮台重心和单轴气浮台回转中心的实际偏心量L；步骤四在所记录的单轴气浮台两边摆动角的中线上放置相应的配重砝码调整平衡；步骤五重复上面的步骤，直到偏心量为零或者小到满足工程要求为止。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种原理简单、成本低、操作方便的单轴气浮台平衡调整方法。所述的单轴气浮台平衡调整方法，步骤如下步骤一将单轴气浮台调整到不水平，用水平仪测量单轴气浮台平面和当地水平线的夹角，记为α；步骤二使单轴气浮台在重力的作用下来回摆动，记录摆动的幅度和周期；步骤三根据摆动周期计算出单轴气浮台重心和单轴气浮台回转中心的实际偏心量L；步骤四在所记录的单轴气浮台两边摆动角的中线上放置相应的配重砝码调整平衡；步骤五重复上面的步骤，直到偏心量为零或者小到满足工程要求为止。本发明单轴气浮台平衡调整方法，原理简单、方便实用、费用低，并且对单轴气浮台没有电磁干扰。
文档编号G01M1/00GK101509819SQ20091007153
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月13日 优先权日2009年3月13日
发明者夏红伟, 温奇咏, 王常虹, 解伟男, 马广程 申请人:哈尔滨工业大学