一種大型彈箭動(dòng)平衡測量系統及設計

摘要：討論了一種方法來(lái)實(shí)現大型重物的動(dòng)平衡測量，該方法設計了一個(gè)轉臺，用兩根彈簧來(lái)感受不平衡量，使用傳感器采集振動(dòng)位移信號，轉化為電信號進(jìn)行測量。通過(guò)進(jìn)行不平衡量的測量理論推導，得出輸出波形與轉臺安放傳感器處所受的力之間的關(guān)系。
關(guān)鍵詞：大型彈箭；動(dòng)平衡；測量系統

0 引言
大型箭彈零部件在加工及裝配過(guò)程中，總存在尺寸、形狀及位置誤差。這些誤差的存在，使得裝配后的火箭彈質(zhì)心位置偏離全彈幾何縱軸，且慣性主軸與幾何縱軸不重合，即產(chǎn)生質(zhì)量偏心距，靜不平衡和動(dòng)不衡度。由于各種加工、裝配誤差的或然性，使得每發(fā)火箭彈的質(zhì)量偏心距和動(dòng)不平衡角有不同的大小和相位，動(dòng)靜不平衡度的隨機分布將會(huì )使火箭彈產(chǎn)生落點(diǎn)散布，其散布效應影響其飛行控制和命中精度。散布效應是飛行物體偏離其預定軌道的統計偏差。而其質(zhì)量分布不均是引起其散布的重要原因，所以這類(lèi)飛行物體的雙面立式動(dòng)平衡是測量其質(zhì)量特性的關(guān)鍵一環(huán)。通過(guò)動(dòng)平衡測試并建立空間坐標系，可以求出飛行物體的主慣性軸方程，進(jìn)而可以求出其主慣性軸與幾何形心軸線(xiàn)之間的夾角。通過(guò)了解飛行物體的質(zhì)量特性，可以改進(jìn)裝配和加工工藝，可有效提高飛行物體彈道曲線(xiàn)控制精度。同時(shí)，彈箭動(dòng)不平衡質(zhì)量還影響彈丸膛內運動(dòng)的正確性、膛壁的受力及其磨損，最終影響火炮壽命，因此測定彈箭動(dòng)不平衡參數在彈箭彈道試驗前是必須進(jìn)行的。
但是，有的彈箭質(zhì)量重、體積龐大，用通常的臥式旋轉方法就無(wú)法實(shí)現，本文針對這種情況設計了一種立式的測量方法來(lái)實(shí)現大型重物的動(dòng)平衡測量。

1 大型彈箭動(dòng)平衡測量系統及設計
對于大型彈箭這類(lèi)旋轉物體，由于其沒(méi)有轉動(dòng)支撐部位，不能采用常規的動(dòng)平衡測量方法來(lái)進(jìn)行校正，而且其允許的轉速又很低，所以針對這種特殊性，設計一個(gè)轉臺，用過(guò)渡盤(pán)將工件和轉臺聯(lián)結起來(lái)，用兩根彈簧作為整套系統的彈性元件。當轉臺連同工件一起轉動(dòng)時(shí)，由彈簧來(lái)感受其不平衡量。在與彈簧相連的支架外端處安裝二只電渦流傳感器，將支架在轉臺轉動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)位移信號轉變?yōu)殡娦盘栠M(jìn)行測量。
把待測工件安裝在平衡測試設備上，用渦流傳感器監測彈簧的變形，并選定工件上I—I，Ⅱ一Ⅱ為校正平面(見(jiàn)圖1)。在安裝調整標定工作完成之后，啟動(dòng)設備以極低的轉速穩定旋轉。由于轉速非常低，而工件不平衡產(chǎn)生的不平衡慣性力和慣性力矩與轉速的平方成正比，故其近似為零。此時(shí)在工件上的靜不平衡量是由重力偏心引起的，此時(shí)彈簧變形響應信號可以測出，重力的偏心距就可以得到了。

2 不平衡量的測量理論推導
由剮性轉子二面平衡原理，可以假設下面的模型來(lái)推導不平衡量是怎樣反映到輸出波形上的。