Способ определения центрального момента инерции и координат центра масс в заданной плоскости и массы тела

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО МОМЕНТА ИНЕРЦИИ И КООРДИНАТ ЦЕНТРА МАСС В ЗАДАННОЙ ПЛОСКОСТИ И МАССЫ ТЕЛА, заключаюищйся в том, что тело устанавливают на платформу, ось вращения которой перпендикулярна заданной плоскости, сообщают платформе движение вокруг оси и измеряют параметры движения образованной телом и платформой механической системы, заданное число раз параллельным перемещением в заданной плоскости устанавливёиот Tejjo в новое положение и повторяет измерение параметров движения системы, а по ним определяют центральный момент инерции, координайл центра масс и массу тела, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности, используют платформу с опрокинутым унифилярным подвесом и газовыми подшипниками, во всех положениях тела сообщают платформе колебательное движение вокруг оси, а в качестве параметра движения м еханичёской системы измеряют период колебаний, по которому определяют соответствуюпщй момент инерции системы , из исходного положения перемещают тело по первой прямой, лежащей в заданной плоскости, находят положение тела, для которого период колебаний системы минимален, затем перемещают тело из найденного положения по второй прямой, лежащей в за-§ данной плоскости и перпендикулярной (О к первой прямой, вновь находят поло .жение тела, для которого период колебаний системы минимален, устанавливают тело в найденное положение и определяют центральный момент .g инерции тела по периоду колебаний системы, а координаты центра масс по положению и по измеренному периоду колебаний системы определяют ;массу тела. 65 :А9 :Р

СОЮЗ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) 4 01 М 1/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3409133/25-28

-(22) 12.03.82 (46) 07.10 .83. Бюл. Р 37 (72) Г.Г.Смирнов (53) 620.1 .05:531.24(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9875225, кл. С 01 N 1/10, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

9 834424, кл. G 01 М 1/10, 1976 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО МОМЕНТА ИНЕРЦИИ И КООРДИНАТ

ЦЕНТРА МАСС В ЗАДАННОЙ ПЛОСКОСТИ

И МАССЫ ТЕЛА, заключающийся в том, что тело устанавливают на платформу, ось вращения которой перпендикулярна заданной плоскости, сообщают платформе движение вокруг оси и измеряют параметры движения образованной телом и платформой механической системы, заданное число раз парал- " лельны4 перемещением в заданной плоскости устанавливают тедо в новое положение и повтор пбт измерение параметров движения системы, а по ним определяют центральный момент инерции, координаты центра масс и массу тела, о т л и ч а.ю„„SU„„1046633 А шийся тем, что, с целью повышения точности, используют платформу с опрокинутым унифилярным подвесом и газовыми подшипниками, во всех положениях тела сообщают платформе колебательное движение вокруг оси, а в качестве параметра движения механической системы измеряют период колебаний, по которому определяют соответствукщий момент инерции системы; из исходного положения перемещают тело по первой прямой, лежащей в заданной плоскости, находят положение тела, для которого период колебаний системы минимален, затем перемещают тело иэ найденного положения по второй прямой, лежащей в эа-1й .Ф данной плоскости и перпендикулярной к первой прямой, вновь находят положение тела, для которого период колебаний системы минимален, устанавливают тело в найденное положение и определяют центральный момент..Я инерции тела по периоду колебаний системы, а координаты центра масспо положению и по измеренному периоду колебаний системы определяют массу тела.

104ббЗЗ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при комплексном определении массово-геометрических характеристик твердых тел.

Известен способ определения центрального момента инерции и координат цЕнтра масс в заданной плоскости, заключающийся в том, что тело уста навливают на платформу, ось вращения которой .перпендикулярна заданной плос4О кости, сообщают платформе возвратно-поступательное движение вдоль оси вращения и колебательное вращательное движение вокруг той же оси, определяют положение тела,.соответствующее его устойчивому равновесию на платформе, определяют коорадинаты центра масс по положению на теле. точки пересечения оси вращения с заданной плоскостью, закрепляют тело в этом положении, сообщают платформе с телом колебательное движение вокруг оси, измеряют период колебаний системы и по периоду определяют центральный момент инерции тела(1 ).

Однако способ сложен в осуществлении и не дает возможности одновременно определять массу тела.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ оп- 30 ределевия пентрального момента инерции и координат центра масс в заданной плоскости и массы тела, заключающийся в том, что тело, устанавливают и закрепляют на платформе, ось враще-35 ния которой расположена горизонтально и перпендикулярно заданной плоскости, сообщают платформе с телом колебательное движение вокруг оси, как физическому маятнику, измеряют 4О параметры движения — период колебаний,и координаты оси вращения в системе координат, связанной с теломобразованной телом и ллатформой механической системы, заданное число раэ (не менее трех непараллельным перемещением в заданной плоскости устанавливают тело вместе с платформой н новое относительно оси .вращения и повторяют измерение параметров движения системы, а по ним решением . 5О системы уравнений определяют центральный момент инерции, координаты центра масс и массу zexa(2J.

Однако известный способ не дает высокой точности определения указанных параметров вследствие того, что стабильность периода колебаний такой системы невысока и определяется соотношением момента силы трения в подшипниках оси вращения платформы и 60 возвращающего момента физического ма-. ятника, Целью изобретения является повышение точности определения централь ного момента инерции и кооРдинат 65 центра масс в заданной плоскости и массы тела.

Эта цель достигается тем, что согласно способу определения центрального момента инерции и координат центра масс н заданной плоскости и массы тела, заключающемуся в том, что тело устанавливают на платформу, ось, вращения которой перпендикулярна заданной плоскости, сообща-. ют платформе движение вокруг оси и измеряют параметры движения образованной телом и платформой механической системы., заданное число раэ параллельным перемещением н заданной плоскости устанавливают тело в новое положение и повторяют измерение параметров движения системы, а по ним определяют центральный момент инерции, координаты центра масс и массу тела, используют платформу с опрокинутым унифилярным поднесом и газовыми подшипниками, во всех положениях тела сообщают платформе колебательное движение вокруг оси, а в качестве параметра движения механической системы измеряют период колебаний, по которому определяют соответствующий момент инерции системы, из исходного положения перемещают тело по первой прямой, лежащей в заданной плоскости,- находят положение тела, для которого период колебаний системы минимален, затем перемещают тело иэ найденного положения по второй прямой, лежащей в заданной плоскости и перпендикулярной к первой прямой, вновь находят положение тела, для которого период колебаний системы минималек, устанавливают тело в найденное положение и определяют центральный момент инерции тела по периоду колебаний системы, а координаты центра масс — по положению на теле. точки пересечения оси вращения с заданной плоскостью, смещают тело на заданное расстояние от этого положения и по измеренному периоду коле" баний системы определяют массу те- . ла.

На чертеже предстанлена схема платформы с опрокинутым унифилярным подвесом и газовыми подшипниками.

Платформа 1 располагается горизонтально, опирается на газовые подшипники 2 и жестко соединена с одним концом торсиона 3, другой конец которого закреплен в центре мембраны 4, установленной в основании 5 корпуса.

Исследуемое тело б устанавливают на платформу 1 и при необходимости закрепляют соответствующими приспособлениями (не показаны )..

Способ осуществляют следующим образом.

Тело устанавливают"на платформу 1 в произвольном положении, сооб-, щают платформе колебательное движе1046633.

Составитель Н. Тимошенко

Техред Ж, Кастелевич Корректор, ° яс -<о

Редактор И.Шулла

7718/41 Тираж 873 Подп ис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ние вокруг оси, для чего подают давление в полости газовых подшипников 2, отводят платформу 1,на заданный угол от положения равновесия и освобождают ее. Период собственных колебаний механической системы, образованной телом 6 и платформой 1, определяется моментом инерции системы относительно оси вращения и угловой жесткостью. торсибна 3. Этот период колебаний измеряют одним иэ 0 известных способов, например, с помощью соответствующего датчика и элект.ронного измерителя ийтервалов вре-. мени. По периоду колебаний и жесткости торсиона З,определяется мо- . мент инерции системы, а по послед нему момент инерции тела 6 относительно оси вращения.

Иэ исходного положения перемещают тело 6 по первой прямой, лежащей в заданной плоскости, находят положение тела, для которого период колебаний системы минимален, затем перемещают тело 6 из найденного положения по второй прямой, лежащей в заданной плоскости и перпендикулярной к. первой прямой, вновь находят положение тела, для кОторого период колебаний системы минимален, устанавливают тело в найденное положение и.определяют центральный мо- 30 мент. инерции тела по периоду колебаний системы,.а координаты центра масс --по положению на теле точки пересечения оси вращения с заданной плоскостью, смещают тело на заданное расстояние от этого положения и по измеренному периоду колебаний системы определяют массу тела.

Для облегчения нахождения положения тела 6, для которого период колебаний минимален пользуются следу ощим приемом. Находят два положения, тела, для которых периоды колеба-. ний равны друг другу, определяют их координаты на прямой, по которой производилось перемещения тела 6, и находят на этой прямой положение точки, соответствующей середине полученного отрезка. В найденную точку устанавливают тело и получают при колебаниях системы минимальный период колебаний.

Использование предлагаемого способа для определения массово-геометрических характеристик тел дает воэможность повысить точность измерения всех искомых параметров, вы« полнять это на одном и том же оборудовании и упростить процесс измерений. Перемещение. тела в горизон тальной плоскости облегчает определение характеристик тел большой массы н габаритов.