JKY-ZS轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)書(shū)

JKY-ZS (塔輪式)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量試驗(yàn)儀試驗(yàn)及操作指導(dǎo)書(shū)簡(jiǎn)潔，質(zhì)最均勻分布的剛體，可以通過(guò)數(shù)學(xué)方法計(jì)算出它繞特定轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，但對(duì)于外形比較簡(jiǎn)潔，或質(zhì)量分布不均勻的剛體，用數(shù)學(xué)方法計(jì)算其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是格外因難的，因而大多承受試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定。要的意義。測(cè)定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量常承受扭擺法或恒力矩轉(zhuǎn)動(dòng)法，本試驗(yàn)承受恒力矩轉(zhuǎn)動(dòng)法測(cè)定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。一、試驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)用恒力短轉(zhuǎn)動(dòng)法測(cè)定剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣屋的原理和方法。2、觀測(cè)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量隨其質(zhì)量，質(zhì)量分布及轉(zhuǎn)軸不同而轉(zhuǎn)變的狀況，驗(yàn)證平行軸定理。3、學(xué)會(huì)使用智能計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器測(cè)量時(shí)間。二、試驗(yàn)原理1、恒力矩轉(zhuǎn)動(dòng)法測(cè)定轉(zhuǎn)動(dòng)慣屋的原理依據(jù)剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律：M=1/3只要測(cè)定剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所受的總合外力矩M及該力矩作用下剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的介加速度卩,則可計(jì)算出該剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣L,Mp度內(nèi)作勻減速運(yùn)動(dòng)，即：mR的試驗(yàn)臺(tái)塔輪上，并讓祛碼下落，系統(tǒng)在恒外力作用下將作勻加速運(yùn)oa,T=m(g-a)o

2,R2TMT

=TRm(gR|32)R，此時(shí)有：m(g_R0)R_M?=1、卩2將(2)、(3)Mp后，可得：證〔g-昭〕02—人同理，假設(shè)在試驗(yàn)臺(tái)上加上被測(cè)物體后系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為【2,加祛碼前后的角加速度分別為％與旳，則有:04-03由轉(zhuǎn)動(dòng)慣址的迭加原理可知，被測(cè)試件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣址I為:R、m234，由(4),(5),(6)式即可計(jì)算被測(cè)試件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。2、卩的測(cè)量kI”t。假設(shè)(k0,t0)開(kāi)頭計(jì)次，計(jì)吋，且初始角速度為co。，則對(duì)于勻變速運(yùn)動(dòng)中測(cè)最得到的任意兩組數(shù)據(jù)n (也,tj、(k,t),n )山+勺卩11.en 0打從(7)、(8)co。，可得：由(9)式即可計(jì)算角加速度卩。3、平行軸定理mOId(10)測(cè)試樣品—轉(zhuǎn)盤(pán)光電門(mén)一遽光樓-

一光電門(mén)支架繞線塔輪”

調(diào)平螺釘

滑輪細(xì)繩r 玨碼1轉(zhuǎn)動(dòng)■慣量試驗(yàn)組合儀三、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量試驗(yàn)組合儀簡(jiǎn)介1、ZKY-ZS轉(zhuǎn)動(dòng)慣量試驗(yàn)儀轉(zhuǎn)動(dòng)慣量試驗(yàn)儀如圖1所示，繞線塔倫通過(guò)特制的軸承安裝在主軸上，使轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦力矩很小。塔倫半15,20,25,30,35mm55g15g,410g的祛碼組合，產(chǎn)生大小不同的力矩。1個(gè)圓盤(pán)，1個(gè)圓環(huán)，兩個(gè)圓柱；試樣上標(biāo)有兒何尺寸及質(zhì)量。45,60,75,90,105mm，便于驗(yàn)證平行軸定理。鋁制小滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與試驗(yàn)臺(tái)和比可無(wú)視不記。一只光電智能計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)器〔簡(jiǎn)稱(chēng)TD〕簡(jiǎn)介及技術(shù)指標(biāo)荻洱滋彳沁

1_ 2多 中 ?計(jì)時(shí)M

?i能計(jì)數(shù)計(jì)日寸器i計(jì)時(shí)度

雙電門(mén)llllllllll電門(mén)加速度 門(mén)

線加速 5R電寶rr-

計(jì)數(shù) 30秒 60秒 I3分鐘 自檢 光電門(mén)自檢工程選擇 碓定暫停查詢(xún)上翻主要技術(shù)指標(biāo)：0.00010.004%,0.3W。智能計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)器簡(jiǎn)介智能計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)器配備一個(gè)+9V穩(wěn)壓直流電源。智能計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)器直流電源輸入段端X32點(diǎn)陣圖形三個(gè)操作按鈕模式選擇查詢(xún)卜翻按 鈕、/43孔輸入端是另一-組，4A3A4B3B通道統(tǒng)屬同-通道。前視圖GND4孔輸入端〔主板座子〕 3孔輸入端〔主板座子〕 電源接口〔主板座子〕留意：1有A、B兩通道，每通道都各有兩個(gè)不同的插件〔分別為電源+5V4芯和電源+9V的光電門(mén)3芯〕，同一通道不同插件的的關(guān)系是互斥的，制止同時(shí)接插同一通道不同插件。2本試驗(yàn)只備有 3孔信號(hào)連接線，所以只須連接3孔的信號(hào)源輸入端。3A、BABA、B兩通道，以免相互干擾。出的信號(hào)端是低電平，則儀器是測(cè)脈沖的上升后沿間時(shí)間的?！?〕模式種類(lèi)及功能：該智能計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)器共有五種測(cè)試模式，本試驗(yàn)只用計(jì)時(shí)模式，以下為其測(cè)試工程圖解。多脈沖 雙電門(mén) 單抿周期 時(shí)鐘計(jì)時(shí)測(cè)量信號(hào)輸入:ODDCQ

IIIIIIIIIII

OAtjInput1orInputOBDD

Input1orInput2I < Ik——t—ii_r“LInput1 Input2DCQOB k—t—nnon□□□

Input1orInput2k—t—sj C

--t—LOR _J LStart/StopStart/Stop

Input1orInput2l-l單電門(mén)：測(cè)試單電門(mén)連續(xù)兩脈沖間距時(shí)間。1—2多脈沖: 測(cè)量單電門(mén)連續(xù)脈沖間距時(shí)間，可測(cè)量99個(gè)脈沖間距時(shí)間1—3Z間的間距時(shí)間。1-4單擺周期：測(cè)量單電門(mén)第三脈沖到第一脈沖間隔吋間。l—5時(shí)鐘： 類(lèi)似跑表，按下確定則開(kāi)頭計(jì)時(shí)。12〔3〕智能計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)器操作：通電開(kāi)機(jī)后LCD顯示“成都世紀(jì)中科智能計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)器”畫(huà)面延時(shí)一段時(shí)間后，顯示操作界而，并操作如下:下行為測(cè)試模式名稱(chēng)和序號(hào)，按模式選擇/查詢(xún)下翻按鈕可選擇測(cè)試模式。木試驗(yàn)只用到計(jì)吋測(cè)試模式即“1計(jì)時(shí)匚”〔第一個(gè)顯示的即為此模式，可不按模式選擇/查詢(xún)下翻按鈕〕；上行為測(cè)試工程名稱(chēng)和序號(hào)，按工程選擇/查詢(xún)上翻按鈕可選擇測(cè)試工程。木試驗(yàn)在計(jì)時(shí)測(cè)試模式即在“1計(jì)時(shí)㈡”模式下，按工程選擇/查詢(xún)上翻按鈕選擇“1-2多脈沖㈡”；選擇好測(cè)試項(xiàng)冃后，按確定/暫停按鈕，LCD將顯示“選A通道測(cè)量㈡”,然后通過(guò)按模式選擇/查詢(xún)下翻按鈕或工程選擇/查詢(xún)上翻按鈕進(jìn)展A或B通道的選擇，選擇好示再次按下確定/暫停按鈕即可開(kāi)頭測(cè)錄，測(cè)量過(guò)程小將顯示“測(cè)量中*****“,測(cè)量完成后再次按下確定/暫停按鈕LCD將自動(dòng)顯示測(cè)量值。數(shù)據(jù)查閱和記錄：該項(xiàng)冃有幾組數(shù)據(jù)，可按模式選擇/査詢(xún)下翻按鈕或工程選擇/查詢(xún)上翻按鈕進(jìn)展查閱和記錄,再次按下確定層停按鈕退回到項(xiàng)冃選擇界面。如未測(cè)量完成就按下確定/暫停按鈕，則測(cè)量停頓，將依據(jù)已測(cè)量到的內(nèi)容進(jìn)展顯示，再次按卜確定/暫停按鈕將退回到測(cè)量工程選擇界面。四、試驗(yàn)內(nèi)容及步驟1在桌面上放置ZKY-ZS轉(zhuǎn)動(dòng)慣量試驗(yàn)儀，并利用棊座上的三顆調(diào)平螺釘，將儀器調(diào)平。將滑輪支架固定在試驗(yàn)臺(tái)而邊緣，調(diào)整滑輪高度及方位，使滑倫槽與選取的繞線塔倫槽等高，幾其方位相互垂直，如圖1所示。并且用數(shù)A〔B〕通道與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量試驗(yàn)儀其中一個(gè)光電門(mén)相連。2h1通電開(kāi)機(jī)后LCD顯示“成都世紀(jì)中科智能計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器”歡送界面延時(shí)一段時(shí)間后，顯示操作界面：選擇“計(jì)時(shí)1—2多脈沖”。選擇通道。用手輕輕撥動(dòng)載物臺(tái)，使試驗(yàn)臺(tái)有一初始轉(zhuǎn)速并在摩擦阻力矩作用下作勻減速運(yùn)動(dòng)。按確定/暫停按鈕進(jìn)展測(cè)量。68圈后按確定曆停按鈕停頓測(cè)量。1屮；15264組，用〔9〕式計(jì)算對(duì)應(yīng)各組的卩|值，Pi的測(cè)量值。7、按確定膚停按鈕后返回“計(jì)時(shí)1-2多脈沖”界面。2選擇塔輪半徑R及弦碼質(zhì)量ni,將一端打結(jié)的細(xì)線沿塔輪上開(kāi)的細(xì)縫塞入，并幾不重疊的密繞于所選定半徑的輪上，細(xì)線另一端通過(guò)滑輪后連接祛碼托上的掛鉤，用手將載物臺(tái)穩(wěn)?。恢貜?fù)〔1〕2、3、4步釋放載物臺(tái)，祛碼重力產(chǎn)生的恒力矩使試驗(yàn)臺(tái)產(chǎn)生勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)；812的測(cè)量值。由〔4〕h的值。3、測(cè)量并計(jì)算試驗(yàn)臺(tái)放上試樣〔盤(pán)、臺(tái)、柱〕12,I并與理論值比較將待測(cè)試樣放上載物臺(tái)并使試樣兒何中心軸與轉(zhuǎn)軸中心重合，按與測(cè)量h同樣的方法可分別測(cè)量未加法碼的角34。由〔5〕LL、【2,由〔6〕I。己知圓盤(pán)、圓柱繞幾何屮心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣最理論值為:1=—mr228

=—md2圓圍繞幾何中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量理論值為：”■加〔晾+心〕=加〔〃外2+〃內(nèi)2〕 〔12〕計(jì)算試樣的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量理論值/理并與測(cè)量值/測(cè)比較，計(jì)算測(cè)量值的相對(duì)謀差:xlOO% (13)4、驗(yàn)證平行軸定理d的圓孔中，測(cè)量并計(jì)算兩圓柱體在此位置的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。將測(cè)量值與由〔11〕、〔10〕式所得的計(jì)算值比較，假設(shè)全都即驗(yàn)證了平行軸定理。ti(s)2〔S〕為(s)t\(s)5〔S〕為(s)ti(s)8〔S〕無(wú)0.6341.2741.9202.5733.2323.8974.5685.247有0.6751.2141.6762.0872.4612.8073.1293.434無(wú)有無(wú)0.5611.1251.6912.2602.8323.4063.9834.562有0.8981.6172.2322.7813.2813.7434.1754.583無(wú)0.7171.4402.1712.9093.6544.4085.1705.940二6cm有0.7601.3581.8682.3212.7323.1123.4663.799無(wú)數(shù)據(jù)記錄表格與測(cè)量計(jì)算實(shí)例剛數(shù)據(jù)記錄表格與測(cè)量計(jì)算實(shí)例剛轉(zhuǎn)A；心二2 心二3 爐456K冃81二A(S12)體I(kgm2)(i=12…)空-0.072/臺(tái)=0.00666臺(tái)1.931臺(tái)+盤(pán)”臺(tái)+盤(pán)二臺(tái)+-0.045/臺(tái)+環(huán)二0.01191環(huán)1.077-0.058人臺(tái)+柱二0.00791臺(tái)+1.630柱d2‘2臺(tái)+柱=二 仃9cm_kt4—匕十吐〕0,=—

〔4個(gè)〃i〕的平均值。十.其他有關(guān)參數(shù)的測(cè)最：祛碼的質(zhì) m=54.7〔g〕,繞線輪半徑R=2.5〔cm〕；圓盤(pán)的質(zhì)量m盤(pán)= 〔g〕,圓盤(pán)的直徑d24.0〔cm〕；m壞=421.8〔g〕,d內(nèi)=21.0〔cm〕,d外=24』〕〔cm〕；mit=166〔g〕,小圓林直徑d呼30 〔cm〕。將表屮數(shù)據(jù)代入〔4〕Zi〔/臺(tái)〕=6.66x1O”3kgm2將表中數(shù)據(jù)代入5式可計(jì)算試驗(yàn)臺(tái)放上圓環(huán)后的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2=H.91X10-3kg2由〔13〕式可計(jì)算測(cè)量的相對(duì)誤差 ￡*^=2.05%23、將表中數(shù)據(jù)代入〔5〕I〔辦臺(tái)+柱〕=7.91xlO”3kgm222由〔6〕式可計(jì)算單個(gè)圓柱的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量值/i=^〔/-/i〕=0.63x1O”3kgm2［即/柱尸丄〔人臺(tái)+柱-/臺(tái)〕］222由〔11〕、〔10〕式可計(jì)算兩圓柱的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量理論值/柱理=0.62x1oUgn?由〔13〕1.61%2說(shuō)明：、試樣的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是依據(jù)公式I-Ii間接測(cè)量而得，由標(biāo)準(zhǔn)誤差的傳遞公式有Z=J”； +2樣的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量遠(yuǎn)小于試驗(yàn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，誤差的傳遞可能使測(cè)量的相對(duì)誤差增大。

。當(dāng)試〔五個(gè)塔輪，〕25種組合，形成不同的力矩。町轉(zhuǎn)變?cè)囼?yàn)條件進(jìn)展測(cè)量并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展分析，探究其規(guī)律，尋求發(fā)生誤差的緣由，探究測(cè)量的最正確條件。留意事項(xiàng)一、開(kāi)頭必需調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀處于水平狀態(tài)；二、細(xì)線纏繞時(shí)，盡量均勻分布，不要有絞纏；三、必需使滑輪的凹槽和繞線輪盤(pán)在同一水平面上；四、必需使滑輪的凹槽在繞線倫盤(pán)的切線方向上；五、祛碼總質(zhì)量必需包括祛碼底座質(zhì)量；六、釋放祛碼時(shí)，必需使従碼處