一种测量液浮陀螺仪中浮子所受扭矩的方法与装置
专利汇可以提供一种测量液浮陀螺仪中浮子所受扭矩的方法与装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种测量封闭球腔内浮子所受 扭矩 的方法与装置。本发明的方法首先是计算封闭球腔内浮子的扭矩，通过计算可知封闭球腔内浮子的扭矩与 转子 的扭矩大小相同，然后再利用本发明的装置检测转子的扭矩，便可得到封闭球腔内浮子的扭矩。所设计的装置包括底座、待测部件 支撑 装置、 传感器 支撑装置、 电机 固定装置及 联轴器 。待测部件支撑装置、传感器支撑装置、电机固定装置均固定在底座上。测量时，通过联轴器依次连接待测部件、动态扭矩传感器、电机，并调整三者的相对 位置 ，使其 同轴度 达到实验允许值后固定。利用 数据采集 卡采集记录动态扭矩传感器输出的电 信号 ，该 电信号 与转子所受 力 矩成正比，得到转子所受力矩数据后便可得到封闭球腔中浮子的受力情况。，下面是一种测量液浮陀螺仪中浮子所受扭矩的方法与装置专利的具体信息内容。
1.一种测量液浮陀螺仪中浮子所受扭矩的方法，其特征在于，通过有效步骤得到液浮陀螺仪中浮子的扭矩与转子的扭矩大小相同，检测液浮陀螺仪中转子的扭矩即可得到浮子的扭矩。
2.如权利要求1所述的一种测量液浮陀螺仪中浮子所受扭矩的方法，其特征在于，所述的有效步骤为：
步骤一：所述液浮陀螺仪中浮子的状态为悬浮于封闭球腔内流体中，与球腔内的流体接触，其所受扭矩来自于球腔内的流体的摩擦切应力；封闭球腔内流体的应力与应变的变化率成正比，即为牛顿流体，已知在直角坐标系(x，y，z)下牛顿流体的应力应变关系为：
式(1)中p为封闭球腔内某点的静压强，σx、σy、σz分别为封闭球腔内流体在x，y，z三个方向的正应力，τxy、τxz为封闭球腔内流体在x平面上分别沿y轴和z轴的切应力，τyx、τyz为封闭球腔内流体在y平面上分别沿x轴和z轴的切应力，τzx、τzy为封闭球腔内流体在z平面上分别沿x轴和y轴的切应力；μ为封闭球腔内流体的粘度系数，ux、uy、uz分别为在直角坐标系(x，y，z)下封闭球腔内流体在x，y，z
三个方向的速度，ρ为封闭球腔内流体的密度；
封闭球腔内的流体符合连续介质假设和质量守恒原理，即在单位时间t内流出与流入流体微团即边长为dx、dy、dz的六面体内的质量变化量等于该流体微团体内质量随时间的变化率，得到在直角坐标系(x，y，z)下封闭球腔内流体运动的连续性方程为：
由于液浮陀螺仪中的流体不可压，即密度ρ为常数，则有
将式(3)代入式(2)有：divu＝0；则直角坐标系(x，y，z)下液浮陀螺仪中流体运动的连续性方程为：
步骤二：封闭球腔内运动的流体存在体积力和表面力，依据牛顿第二运动定律得到在直角坐标系(x，y，z)下封闭球腔内流体微团的加速度与质量、体积力、表面力的关系为：
式(5)中 fx、fy、fz分别为在直角坐标系(x，y，z)下封闭
球腔内流体微团在x，y，z三个方向的体积力；将式(1)代入式(5)得到封闭球腔内流体运动的纳维-斯托克斯方程：
在液浮陀螺仪中，流体不可压缩，设其粘度系数μ为常数，同时将式(4)代入式(6)得到液浮陀螺仪中流体运动的纳维-斯托克斯方程为：
步骤三：液浮陀螺仪中的浮子位于封闭球腔内，为了便于计算，在液浮陀螺仪中建立柱坐标系(r，θ，z)，即令x＝rsinθ，y＝rcosθ，将x＝rsinθ，y＝rcosθ代入式(7)得到柱坐标系(r，θ，z)下液浮陀螺仪中流体运动的纳维-斯托克斯方程为：
式(8)中：ur为液浮陀螺仪中流体的径向速度，uθ为液浮陀螺仪中流体的周向速度，uz为液浮陀螺仪中流体的轴向速度；fr为液浮陀螺仪中流体的径向体积力；fθ为液浮陀螺仪中流体的周向体积力；fz为液浮陀螺仪中流体的轴向体积力；r为液浮陀螺仪中封闭球腔的半径；
在液浮陀螺仪中，当浮子转速稳定后，流将体在球腔中的流动设为定常流动，即uz＝0；
由几何条件的轴对称性和流场中没有点源和点汇的特性得到液浮陀螺仪中ur＝0，式(8)中液浮陀螺仪中某点的静压强p和周向速度uθ均是半径r的函数，则有将uz＝0，ur＝0， 和 代入式(8)，得到柱坐标系(r，θ，z)下
液浮陀螺仪中流体纳维斯托克斯方程的简化形式，即：
步骤四：已知液浮陀螺仪中流体运动的边界条件为：在半径 处的环形截面上，转子内表面处的径向速度ur＝0，周向速度为 即有：
忽略液浮陀螺仪中流体的体积力，此时式(9)中可变形为：
将边界条件式(10)代入微分方程 得到：
将ur＝0和式(12)代入已知的柱坐标系下牛顿流体的应力与应变关系式
得到液浮陀螺仪中流体的摩擦切应力为：
式中τrθ指在半径为r的切面上指向旋转方向的切应力；
则液浮陀螺仪中流体与浮子接触面上所受的扭矩为：
液浮陀螺仪中流体与转子接触表面上所受的扭矩为：
式中：r外为转子半径；r内为浮子半径；w外为转子转速；w内为浮子转速；
通过式(13)和式(14)可以看出液浮陀螺仪中流体与浮子接触面上的扭矩与体与转子接触表面上的扭矩大小相等，方向相反，根据牛顿第三定律，得到液浮陀螺仪中浮子所受的扭矩为：M浮子＝-M内＝M外。
3.一种测量封闭球腔内浮子所受扭矩的装置，其特征在于，该装置包括：底座、待测部件支撑装置、传感器支撑装置、电机固定装置；底座上依次固定壳体支撑调整装置、传感器支撑调整装置、电机固定装置，且三者在同一直线上；待测部件支撑装置用来固定待测部件，传感器调整装置用来固定动态扭矩传感器，电机固定装置用来固定电机；电机与动态扭矩传感器之间通过联轴器连接，动态扭矩传感器与待测部件之间通过联轴器连接；
待测部件支撑装置包括V型块组件和前支座，V型块组件和前支座均采用调整部件固定在底座上，两者之间的距离依据待测部件的长度来定；
V型块组件包括V型块、楔形块、楔形块支座和碟形弹簧；楔形块支座固定在底座上，其纵截面为凹形，楔形块放置在楔形块支座的凹下部位；楔形块底面与楔形块支座之间通过导向键连接，楔形块底面在导向键位置加工x方向的导向槽，保证楔形块可沿x方向移动；
楔形块前后端与楔形块支座连接；楔形块的上表面在x方向上为斜面，该斜面与V型块下表面的凸起紧密接触，沿x方向移动楔形块，可使V型块在y方向上进行调整；在V型块的四个角与楔形块之间采用调整部件连接，保证V型块与楔形块之间只在斜面处接触；同时保证V型块可在x方向移动；
所述x方向为待测部件的径向，y方向为竖直方向，z方向为待测部件的轴向；
前支座包括支撑座和支撑块；支撑座通过调整部件固定在底座上，保证支撑座可沿x方向移动；支撑块安装在支撑座顶部，支撑座顶部与支撑块底面间通过调整部件连接，保证支撑块在y方向调整；
传感器固定装置包括传感器支座、传感器支板及传感器夹板；传感器固定装置可在x、y和z三方向上调整；所述传感器支座的纵截面为H形，传感器支座底部通过调整部件固定在底座上，使传感器固定装置可在z方向上移动；所述传感器支板底部调整部件固定在传感器支座的水平面上，动态扭矩传感器放置在传感器支板上，所述调整部件可实现动态扭矩传感器在y方向上的调整；在动态扭矩传感器的前后端面与传感器支座的前后内表面间分别安装传感器夹板，传感器夹板与传感器内表面间通过调整部件连接，以实现动态扭矩传感器在x方向上的调整；
电机固定装置包括电机支架和电机固定环，电机固定装置A能在x方向上调整；所述电机支架通过调整部件与底座连接，电机固定环固定在电机支架的顶部；通过调整部件可实现在x方向上调整电机位置的目的。
4.如权利要求3所述的一种测量封闭球腔内浮子所受扭矩的装置，其特征在于，当所述待测部件为转子时，依据转子的外形，将V型块组件中的V型块替换为轴承支座，同时去掉前支座；轴承支座的大小依据转子的外形来定。
5.如权利要求3所述的一种测量封闭球腔内浮子所受扭矩的装置，其特征在于，所述底座、V型块、楔形块的材料为45钢，楔形块支座、支撑座、支撑块、传感器固定装置的材料为硬铝12。
一种测量液浮陀螺仪中浮子所受扭矩的方法与装置
技术领域
背景技术
发明内容
18-蝶形弹簧。
具体实施方式
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种用于研究MBR中活性污泥物性的粘滞性模型 | 2020-06-16 | 692 |
| 一种基于流体吸力的透水混凝土自净化能力模型 | 2020-05-12 | 893 |
| 一种分时成像偏振图像的偏振角度误差校正方法 | 2020-05-11 | 146 |
| 一种用于纳米颗粒的聚焦磁场调控系统 | 2020-06-04 | 959 |
| 光学薄膜X射线反射率、荧光强度及光谱数据处理方法 | 2020-06-12 | 216 |
| 可压流体跨音速流动过程中的液滴雾化三维数值模拟方法 | 2020-05-24 | 776 |
| 一种基于欧拉-拉格朗日耦合方法的流体仿真方法 | 2020-05-27 | 718 |
| 一种基于三维可旋转全向无线电能传输发射器的系统 | 2020-06-09 | 333 |
| 一种基于增强现实的喷涂模拟方法及模拟系统 | 2020-06-11 | 704 |
| 一种PM2.5的检测装置及检测方法 | 2020-05-11 | 334 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
