一種大型彈箭動平衡測量系統(tǒng)及設計

摘要：討論了一種方法來實現大型重物的動平衡測量，該方法設計了一個轉臺，用兩根彈簧來感受不平衡量，使用傳感器采集振動位移信號，轉化為電信號進行測量。通過進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系。
關鍵詞：大型彈箭；動平衡；測量系統(tǒng)

0 引言
大型箭彈零部件在加工及裝配過程中，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，即產生質量偏心距，靜不平衡和動不衡度。由于各種加工、裝配誤差的或然性，使得每發(fā)火箭彈的質量偏心距和動不平衡角有不同的大小和相位，動靜不平衡度的隨機分布將會使火箭彈產生落點散布，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(tǒng)計偏差。而其質量分布不均是引起其散布的重要原因，所以這類飛行物體的雙面立式動平衡是測量其質量特性的關鍵一環(huán)。通過動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，進而可以求出其主慣性軸與幾何形心軸線之間的夾角。通過了解飛行物體的質量特性，可以改進裝配和加工工藝，可有效提高飛行物體彈道曲線控制精度。同時，彈箭動不平衡質量還影響彈丸膛內運動的正確性、膛壁的受力及其磨損，最終影響火炮壽命，因此測定彈箭動不平衡參數在彈箭彈道試驗前是必須進行的。
但是，有的彈箭質量重、體積龐大，用通常的臥式旋轉方法就無法實現，本文針對這種情況設計了一種立式的測量方法來實現大型重物的動平衡測量。

1 大型彈箭動平衡測量系統(tǒng)及設計
對于大型彈箭這類旋轉物體，由于其沒有轉動支撐部位，不能采用常規(guī)的動平衡測量方法來進行校正，而且其允許的轉速又很低，所以針對這種特殊性，設計一個轉臺，用過渡盤將工件和轉臺聯(lián)結起來，用兩根彈簧作為整套系統(tǒng)的彈性元件。當轉臺連同工件一起轉動時，由彈簧來感受其不平衡量。在與彈簧相連的支架外端處安裝二只電渦流傳感器，將支架在轉臺轉動時產生的振動位移信號轉變?yōu)殡娦盘栠M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(jiān)測彈簧的變形，并選定工件上I—I，Ⅱ一Ⅱ為校正平面(見圖1)。在安裝調整標定工作完成之后，啟動設備以極低的轉速穩(wěn)定旋轉。由于轉速非常低，而工件不平衡產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。此時在工件上的靜不平衡量是由重力偏心引起的，此時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推導不平衡量是怎樣反映到輸出波形上的。