[发明专利]三扭杆转动惯量测量装置

说明书

技术领域

本发明属于机械测量技术领域，具体涉及一种三扭杆转动惯量测量装置。

背景技术

转动惯量是刚体重要的物理量之一，有着很特殊的物理意义。测量物体转动惯量的测量方法有多种，包括计算法和测量法。计算法可以用于形状规则，质量分布均匀的被测物体，计算过程简便易懂。对于形状复杂难以计算的被测物体，要用测量法。测量法从最简单的落体法，发展到复摆法、三线摆，再到扭摆法。落体法测量物体的转动惯量具有简便性，常用于中小型如齿轮、涡轮、活塞等物体转动惯量的测量，但落体法在测量过程中受阻尼影响较大，导致测量精度相对较低。复摆法相对来说，测量精度有所提高，测量环节也不复杂，结构简单，操作方便，但是比较适合测量长径比较大的物体。线摆法由于成本低、易于实现，并且受阻尼的影响比较小，在生产实际中得到了广泛的应用，对于质量较小物体的转动惯量测量，测量过程具有简便性，测量精度也可以达到要求，但是在测量过程中，往往由于被测物体在转动过程中会稍微扭动，造成摆动周期准确测定有困难。另外，悬摆悬线如果受到很大的载荷作用，可能由于刚度不足，悬线便有可能伸长变形，使测量误差增大，所以该测量方法对悬线的刚度、长度和悬挂位置有一定的要求，并且对于测量大质量的物体转动惯量时，悬线存在吊装不安全等问题。扭摆法的测试精度最高，装夹方便，误差可小于1％，其误差主要来自摩擦阻力和空气阻力，并且可以通过改进结构提高测试精度，现有技术中一般采用单扭杆测量装置或单双扭杆切换测量装置；采用单扭杆来实现对转动惯量的测量，对于测量的范围有一定的限制；而采用单双扭杆的切换机构测量转动惯量，相比于单扭杆测量装置，虽然在一定程度上提高了测量范围，但是提高的范围幅度有限，测量精度低，不能满足需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种三扭杆转动惯量测量装置，解决现有技术存在的测量精度低的问题。

为实现上述目的，本发明的三扭杆转动惯量测量装置包括机架、吊框机构、第一扭杆、第二扭杆、第三扭杆、拉紧机构、光电传感器和支撑套；

所述吊框机构上端通过上连接轴与所述机架顶部固定连接，下端通过下连接轴与所述机架中部固定连接；所述拉紧机构设置在所述机架上端，所述第一扭杆上端通过一个上夹紧块与所述拉紧机构固定连接，下端通过下夹紧块与所述下连接轴固定连接；所述支撑套上端与所述机架中部固定连接，下端与所述机架底部固定连接；所述第二扭杆和第三扭杆在整体设置在支撑套内部，第二扭杆上端通过另一个上夹紧块与所述下连接轴固定连接，所述第二扭杆和第三扭杆连接处通过可动插销A实现在支撑套上的固定和脱开，所述第三扭杆下端通过可动插销B实现在支撑套上的固定和脱开；

所述光电传感器设置固定在所述机架中部，检测吊框机构的摆角。

所述拉紧机构、上连接轴、吊框机构、下连接轴和支撑套同轴。

所述测量装置还包括保护装置，所述保护装置包括螺纹筒、螺杆、安装螺母、手柄A和V型滑块，所述螺纹筒与所述螺杆形成螺纹副，螺杆一端与所述手柄A连接，另一端与所述V型滑块连接；两个保护装置相对设置在吊框机构两侧，通过安装螺母固定在所述机架上。

所述测量装置还包括解脱释放机构，所述解脱释放机构包括固定板、限位块、直线导轨、滑块、轴承B和手柄B；所述直线导轨固定在所述固定板上，滑块与直线导轨形成滑动副，所述直线导轨一端设置有限位块，所述滑块上远离滑块的一端设置有轴承B，所述手柄B固定在所述滑块上，所述固定板固定在所述机架中部，通过手柄B带动滑块沿直线导轨滑动，进而实现轴承B与吊框机构的锁紧或松开。

所述滑块滑动方向与吊框机构转动方向成90°。

所述拉紧机构包括圆柱筒和螺纹帽，所述圆柱筒底端与所述机架顶部固定连接，圆柱筒设置有外螺纹，所述圆柱筒和螺纹帽形成螺纹副，所述第一扭杆与所述螺纹帽通过上夹紧块固定连接。

所述吊框机构内还包括夹具和压紧盘，所述夹具位于所述吊框机构底部，通过压紧盘实现试件在所述夹具上的定位。

所述上连接轴上端通过轴承A与机架顶部连接，下端通过螺钉与所述吊框机构固定连接；所述下连接轴上端通过螺钉与所述吊框机构固定连接，下端通过轴承A与机架中部连接。

所述第一扭杆、第二扭杆和第三扭杆满足以下关系：