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农机产品转动惯量的分析与测量
发布日期:2016-07-12 新闻来源: 正文字号
山西太原工业学院理学系  韦仙 冯中营 刘晓菲
引言
质量是物体平动惯性大小的量度,重型卡车不容易刹车就因为其总质量太大,一旦超载更不容易刹车,而且在转弯处容易造成侧翻事故,客车超载的危险性也是惯量太大带来的。物体的转动中,转动惯性的大小是由转动惯量衡量的,其值不但取决于物体的质量,还与形状、质量分布及转轴的位置有关。转动惯量在科学实验、工程技术、农机产品等工业领域具有非常重要的作用。在发动机叶片、拖拉机飞轮、陀螺仪等的外形设计上,精确地得知转动惯量是非常重要的。
1 规则农机产品转动惯量的理论计算
一般情况下,农机产品的质量是连续分布的,此时转动惯量的由式J=■r2dm计算,式中dm表示刚体的某个质元的质量,r表示该质元到转轴的垂直距离, 此外还可以利用平行轴定理,设通过刚体质心的轴线为Zc,刚体相对于这个轴线的转动惯量为Jc;如果有另一轴线Z与通过质心的轴线Zc相平行,则刚体对通过Z轴的转动惯量为J=Jc+md2,式中m为刚体的质量,d为两平行轴之间的距离。计算得到如图1所示形状及转轴的农机产品的转动惯量可以由相应理论公式得到。
图1 不同形状及转轴位置的农机产品配件的转动惯量
2 不规则农机产品转动惯量的实验测量
在实际中,很难找到均匀的刚体,此时转动惯量往往难以精确计算,需要通过实验的方法来测定。测定刚体转动惯量的方法有多种,常用的方法有三线扭摆、扭摆、复摆等。三线扭摆法是通过系统的扭转运动来测定农机产品的转动惯量,其特点是物理原理清晰、操作简便易行、适合测量各种形状的物体,三线扭摆实验方法(实验装置如图2所示)在理论和工程技术上有一定的实际指导意义。