复杂形状零部件转动惯量测试方法研究

挖掘机

2001年第15卷第1期

(总第35期)华北工学院测试技术学报.15No.12001Vol(SumNo.35)JOURNALOFTESTANDMEASUREMENTTECHNOLOGY

文章编号:100826374(2001)0120065203

Ξ复杂形状零部件转动惯量3测试方法研究

高　明1,王惠源2

(1.山西省新时代进出口有限公司,山西太原030001;

2.华北工学院机械电子工程系,山西太原030051)

摘　要:　目的　研究引信复杂形状零部件转动惯量测试方法1方法　零部件单摆振动周期和转动惯量的关系,1惯量试验测试数据,件转动惯量的一种可行方法1

关键词:;::A

,引信通过敏感发射环境信息将完成由安全状态向待发状态的转变,这种状态的转变一般是靠引信的环境传感器控制保险装置的运动来实现1保险装置或隔离装置的定轴或定点转动常常是引信完成状态转换的一种形式,在对转动运动进行分析时,转动惯量的获取是分析的前提,如在对球转子隔离装置的作用可靠性进行仿真之前,需要知道球转子对3个惯性主轴的转动惯量大小,这将对研究球转子的正常工作具有十分重要的意义[1].

众所周知,转动惯量是物体抵抗转动加速度的一种度量1理论上计算转动惯量可以积分组成物体的所有微元的质量与微元到转轴距离的平方积而获得;但在实际应用中,对形状十分复杂的零部件转动惯量按理论计算,不仅计算过程十分复杂,而且由于累加的各部分形状难以精确划分、各部分质量和质心位置及质心到转轴距离确定的不准确,势必导致总转动惯量计算存在较大偏差,甚至导致运动部件动力学分析结果出现失误1

研究和发展一种能简便且准确测试复杂形状零部件转动惯量的方法对引信装置的动力学仿真与分析是十分必要的1

1　转动惯量的单摆周期测试法[2]

将待测零部件用一根悬丝悬挂起来,沿着悬丝的延伸方向在待测零部件上划直线,再Ξ收稿日期:2000206203

　作者简介:高　明(1964-),男,工程师.从事专业:引信技术.

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66华北工学院测试技术学报2001年第1期在待测零部件的另一位置用悬丝悬挂,找到另一直线,两直线的交点即是待测零部件的质心位置1

将待测零部件m用二根悬丝挂在同一支点上,如图1所示1悬丝1,2与待测零部件的连接点应保证一个在待测零部件质心之左,另一个位于质心之右,o

这样,通过测试上述系统的摆动周期,即可确定待测零部件通过垂直1于摆动平面的任意轴的转动惯量1

由于悬丝1,2与支点o之间的摩擦力很小,故系统的摆动运动方

程可表示为

2Jo2=-mm+sgl0sinΗdt(1)m图1转动惯量测试原理图

式中　Jo为全系统对垂直于支点o的轴转动惯量;Η为系统摆动角;lo为系统质心至支点o的距离;mm+s为全系统质量1

当系统摆动角Η较小时,sinΗ≈Η,式(1)可写为

(2)d2Η dt2+mm+sgloo=0

式(2)所描述的振动系统的圆频率ΞTΞmgJo

Jo mm+sglo(3)(4)T2 Ξ=2Π

由式Jo=4Π2T2(5)

待测零部件对垂直于摆动平面的任意轴的转动惯量Ja应从Jo中减去两平移轴及悬丝对转动惯量的影响,即

Ja=Jo-Ja-

o-Js=4Π

0222T-mm(lo-2la-o)-2sls≈34Π222T-mm(lm--2la-o)-2sls3(6)

式中　mm为待测零部件质量;ms为悬丝质量;lm-o为待测零部件质心距支点距离;ls为一根悬丝长度;la-o为任意轴距待测零部件质心距离;Ja-o为任意轴与支点o不重合形成的平移轴转动惯量.

在式(6)中,全系统质量mm+s,待测零部件质心距支点距离lm-0,轴距待测零部件质心距离la-o,待测零部件质量mm,悬丝质量ms及长度ls均为已知值,通过测试系统的摆动振动周期T,即可求出待测零部件通过质心且垂直于摆动平面的轴的转动惯量12　试验结果及分析

某引信隔爆机构是一立式不规则形状转子,其上装有雷管、气动延期体和配重,其质量mm为7.18×10-3kg,质心距转轴中心距离la-o为9.27×10-4m,转子对转轴转动惯量Ja为2.422×10′-7kg m2[1].

用二根漆保险丝将转子悬挂起来,构成如图1所示的单摆系统,其有关参数如下:ls=

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(总第35期)复杂形状零部件转动惯量测试方法研究(高　明等)6720.0×10-2m,lm-0=20.60×10-2m.给单摆一个初始的激励,记录10个周期的摆动时间,连续测试10次,其摆动周期平均值为T=9.109×10-

忽略悬丝质量,根据式(6),经计算求得

Ja≈1s.

4Π222T-mm(lm-

30-2la-o)=-2

×(9.109×10-1)2-24Π7.18×10-3[(20.60×10-2)2-(9.27×10-4)2]=

2.736×10-7　　　(kg m2)

试验值与给定值误差为

-7-

=Ja2.422×10-7′7-(7)=12.9 (8)

值,其本身就不是准确值1值,求,,摆动幅度又不能太小,;(),在试验中,应至少测试10个振动1

参考文献:

[1]　引信设计手册编写组1引信设计手册[M].北京:国防工业出版社,1978:297～309.

[2]　TomsonWT.胡宗武译1振动理论及其应用[M].北京:煤炭工业出版社,1980:15～19.

MeasuringtheMomentofInertiaof

IrregularShapedParts

12GAOMing,WANGHui2yuan

(1.ShanxiNewTimesImportandExportCompany,Taiyuan030001,China;

2.Dept.ofMechatronicEngineering,NorthChinaInstitute

ofTechnology,Taiyuan030051,China)

Abstract:Aim　Tostudythemeasurementofthemomentofinertiaofirregularshapedparts.Methods　Accordingtovibrationtheorytherelationshipbetween

theperiodofatorsionalpendulumandthemomentofinertiaofapartis

establishedandthetestmethodisgiven.Results　Themomentofinertiaofa

partisobtained.Acomparisionwiththetheoreticalcalculatedresultisdone.

ConclusionThismethodisfeasibletoobtainthemomentofinertiaofirregularshapeparts.

Keywords:　fuzes;momentofinertia;dynamics

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