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(xiàn)大型重物的動平衡測量，該方法設計了一個轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(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(chǎn)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(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平衡是測量其質(zhì)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(zhì)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(zhì)量還影響彈丸膛內(nèi)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(shù)在彈箭彈道試驗前是必須進行的。
但是，有的彈箭質(zhì)量重、體積龐大，用通常的臥式旋轉(zhuǎn)方法就無法實現(xiàn)，本文針對這種情況設計了一種立式的測量方法來實現(xiàn)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(zhuǎn)物體，由于其沒有轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速又很低，所以針對這種特殊性，設計一個轉(zhuǎn)臺，用過渡盤將工件和轉(zhuǎn)臺聯(lián)結(jié)起來，用兩根彈簧作為整套系統(tǒng)的彈性元件。當轉(zhuǎn)臺連同工件一起轉(zhuǎn)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(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的振動位移信號轉(zhuǎn)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(diào)整標定工作完成之后，啟動設備以極低的轉(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(zhuǎn)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。