专利名称：物体转动惯量测量装置与方法
技术领域：
本发明涉及机器或结构部件的静态平衡的测试装置与方法，进一步涉及物体转动惯量的测定。
背景技术：
物体转动惯量是机械设计中的一个重要物理参量，特别是对于复杂、不规则形状的物体，其质心位置是很难依靠观察来获得，必须借助测试手段，现有技术中测量转动惯量通常采用的方法是(1)给物体施加一定扭矩，然后测量其角加速度，通过动量距定理推算出转动惯量；( 采用悬线摆法，通过测量它的扭振周期来计算转动惯量；C3)通过单摆法测量转动惯量。这些方法实现复杂，误差较大，并且侧重于测量质量小于500kg的物体，因此，急需一种简便的物体质心测量装置和方法。
发明内容
本发明提供了一种操作简便的物体转动惯量测量装置和方法。对于质量超过 500kg，外形尺寸超过1. 5m的大型动力设备有更加明显的优势。本发明所采用的技术方案如下物体转动惯量测量装置，包括水平悬空放置的平板，平板的几何外形是圆形或边数为3N的正多边形，N为大于或等于1的整数，用于盛放被测物体；位于平板外缘处、等距离分布、等长度且垂直于平板的3根吊索；与吊索另一端项连接的水平支架；位于每根吊索上的拉力传感器；位于平板边缘的微小豁口 ；静止稳定状态下豁口处的光电传感器，所述光电传感器与支架保持固定的位置关系，当平板沿圆心发生微小转动时，光电传感器的信号发生变化；与光电信号传感器相连的光电信号读取装置。所述平板优选等边三角形或正六边形，吊索均勻的分布于其中三个顶点。在上述装置上实现物体转动惯量测量方法，定义三根绳索分别为第一绳索、第二绳索、第三绳索，其长度定义为L，其对应的拉力传感器分别为第一拉力传感器、第二拉力传感器、第三拉力传感器，在平板上，三根绳索与平板的结点分别定义为第一结点、第二结点、 第三结点，平板沿垂直中心线的转动惯量定义为I。，第一结点、第二结点、第三结点与平板中心的距离定义为R，测量地点的重力加速度定义为g ；其特征在于，步骤包括步骤一调整水平支架，确保与绳索的结点处于同一水平面；步骤二 调整平板，使其保持水平面；步骤三将被测物体置于平板上，确保其质心与平板的中心在同一垂直方向上；步骤四给平板一个微小力，使其以一个小角度扭振，所述角度大于0，且小于等于5度；通过光电传感器读取扭振周期T ；此时，第一、第二、第三拉力传感器的读数分别为 F1、F2、F 3 ；转动惯量的计算公式为
权利要求
1.物体转动惯量测量装置，其特征在于，包括水平悬空放置的平板，平板的几何外形是圆形或边数为3N的正多边形，N为大于或等于1的整数，用于盛放被测物体；位于平板外缘处、等距离分布、等长度且垂直于平板的3根吊索； 与吊索另一端项连接的水平支架； 位于每根吊索上的拉力传感器； 位于平板边缘的微小豁口；静止稳定状态下位于豁口处的光电传感器，所述光电传感器与支架保持固定的位置关系，当平板沿中心线发生微小转动时，光电传感器的信号发生变化； 与光电信号传感器相连的光电信号读取装置。
2.根据权利要求1所述物体转动惯量测量装置，其特征在于，所述平板为等边三角形或正六边形，吊索均勻的分布于其中三个顶点。
3.在权利要求1所述装置上实现物体转动惯量测量方法，定义三根绳索分别为第一绳索、第二绳索、第三绳索，其长度定义为L，其对应的拉力传感器分别为第一拉力传感器、 第二拉力传感器、第三拉力传感器，在平板上，三根绳索与平板的结点分别定义为第一结点、第二结点、第三结点，平板沿垂直中心线的转动惯量定义为I。，第一结点、第二结点、第三结点与平板中心的距离定义为R，测量地点的重力加速度定义为g ；其特征在于，步骤包括步骤一调整水平支架，确保与绳索的结点处于同一水平面； 步骤二 调整平板，使其保持水平面；步骤三将被测物体置于平板上，确保其质心与平板的中心在同一垂直方向上； 步骤四给平板一个微小力，使其以一个小角度扭振，所述角度大于0，且小于等于5 度；通过光电传感器读取扭振周期T ；此时，第一、第二、第三拉力传感器的读数分别为F1、 F2、F 3 ；转动惯量的计算公式为
全文摘要
本发明涉及机器或结构部件的静态平衡的测试装置与方法，进一步涉及物体转动惯量的测定。本发明提供了一种操作简便的物体转动惯量测量装置和方法。装置包括水平悬空放置的平板；位于平板上的3根吊索；与吊索另一端项连接的水平支架；位于每根吊索上的拉力传感器；位于平板边缘的微小豁口；光电传感器；与光电信号传感器相连的光电信号读取装置。本发明原理简单，易于控制，便于操作，适用大多数复杂的动力设备。
文档编号G01M1/12GK102393277SQ20111037399
公开日2012年3月28日 申请日期2011年11月22日 优先权日2011年11月22日
发明者宋震, 张俊红, 毕凤荣, 毕晓阳, 邵康 申请人:天津大学