一種大型彈箭動(dòng)平衡測(cè)量系統(tǒng)及設(shè)計(jì)

摘要：討論了一種方法來實(shí)現(xiàn)大型重物的動(dòng)平衡測(cè)量，該方法設(shè)計(jì)了一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)，用兩根彈簧來感受不平衡量，使用傳感器采集振動(dòng)位移信號(hào)，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。通過進(jìn)行不平衡量的測(cè)量理論推導(dǎo)，得出輸出波形與轉(zhuǎn)臺(tái)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(cè)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(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(jī)分布將會(huì)使火箭彈產(chǎn)生落點(diǎn)散布，其散布效應(yīng)影響其飛行控制和命中精度。散布效應(yīng)是飛行物體偏離其預(yù)定軌道的統(tǒng)計(jì)偏差。而其質(zhì)量分布不均是引起其散布的重要原因，所以這類飛行物體的雙面立式動(dòng)平衡是測(cè)量其質(zhì)量特性的關(guān)鍵一環(huán)。通過動(dòng)平衡測(cè)試并建立空間坐標(biāo)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之間的夾角。通過了解飛行物體的質(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控制精度。同時(shí)，彈箭動(dòng)不平衡質(zhì)量還影響彈丸膛內(nèi)運(yùn)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(cè)定彈箭動(dòng)不平衡參數(shù)在彈箭彈道試驗(yàn)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(zhuǎn)方法就無法實(shí)現(xiàn)，本文針對(duì)這種情況設(shè)計(jì)了一種立式的測(cè)量方法來實(shí)現(xiàn)大型重物的動(dòng)平衡測(cè)量。

1 大型彈箭動(dòng)平衡測(cè)量系統(tǒng)及設(shè)計(jì)
對(duì)于大型彈箭這類旋轉(zhuǎn)物體，由于其沒有轉(zhuǎn)動(dòng)支撐部位，不能采用常規(guī)的動(dòng)平衡測(cè)量方法來進(jìn)行校正，而且其允許的轉(zhuǎn)速又很低，所以針對(duì)這種特殊性，設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)，用過渡盤將工件和轉(zhuǎn)臺(tái)聯(lián)結(jié)起來，用兩根彈簧作為整套系統(tǒng)的彈性元件。當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)連同工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)位移信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)進(jìn)行測(cè)量。
把待測(cè)工件安裝在平衡測(cè)試設(shè)備上，用渦流傳感器監(jiān)測(cè)彈簧的變形，并選定工件上I—I，Ⅱ一Ⅱ?yàn)樾Ｕ矫?見圖1)。在安裝調(diào)整標(biāo)定工作完成之后，啟動(dòng)設(shè)備以極低的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)信號(hào)可以測(cè)出，重力的偏心距就可以得到了。

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