[发明专利]一种封闭腔内旋转圆盘的气固耦合规律测试装置

说明书

本发明提供了一种封闭腔内旋转圆盘的气固耦合规律测试装置，属于旋转圆盘测试领域，主要由有机玻璃底板、有机玻璃上盖、位移传感器、转速表、压强传感器、声音传感器、薄圆盘、电机、电机底座以及电磁铁组成。电机和有机玻璃底板固定在电机底座上，有机玻璃上盖与底板间加入密封圈和密封胶构造封闭腔室并由螺栓、螺母紧固；通过调整铝制垫片数目更改圆盘高度，通过软件程序控制电机转速，经位移、压强及声音传感器可获得封闭腔内旋转圆盘在不同高度、转速情况下的振动位移、压强和噪声信号，从而进行旋转圆盘的气固耦合规律测试。此外，本发明具有结构简单，操作方便，易于控制，成本较低等优点。

技术领域

本发明属于旋转圆盘测试领域，具体涉及一种在封闭腔内旋转圆盘与流体的耦合规律测试装置。

背景技术

旋转圆盘作为一种典型的机械结构，一直以来都被广泛地应用于各种生产实践中。例如，圆锯的锯片、机械式硬盘的磁盘以及光驱光盘等等。在这些产品中，旋转圆盘无一例外都充当着关键部件，以至于旋转圆盘对于机械的使用寿命、运转性能、工作效率等都起着至关重要的作用。

近年来，国内外学者对旋转圆盘的研究越来越多，主要分为三个方面：圆盘转动失稳的主要原因；旋转圆盘振动噪声的产生机理；旋转圆盘与流体之间的耦合规律。通过对旋转圆盘的研究发现，旋转圆盘表面的流体流动是导致圆盘转动失稳的主要原因；旋转圆盘振动噪声的产生机理与其他机械设备不同，如机械式硬盘的噪声是由磁盘在读写过程中磁头扰动产生的；旋转圆盘与表面流体的相互作用会使圆盘发生变形，会大大增加旋转圆盘与其他部件发生碰撞造成设备故障的概率。

针对以上问题，本发明以机械式硬盘为研究背景，发明一种探究封闭腔室内空气的流动特性和进行旋转圆盘的气固耦合规律测试的装置，对于旋转圆盘的研究很有必要性和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测试封闭腔内旋转圆盘的气固耦合规律的装置，可以测定旋转圆盘在不同高度、转速下的振动位移、压强和噪声信号，并通过数据采集卡将实验数据传输到计算机上进行处理分析。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种封闭腔内旋转圆盘的气固耦合规律测试装置，主要由有机玻璃底板、有机玻璃上盖、位移传感器、转速表、压强传感器、声音传感器、薄圆盘、电机、电机底座以及电磁铁组成。组装时，将电机通过螺栓固定在电机底座上，然后将有机玻璃底板也通过螺栓固定在电机底座上，其次在电机轴上安放若干铝制垫片，再将薄圆盘安放在铝制垫片上，便于通过更改铝制垫片的数目来调整薄圆盘高度，之后再放置若干铝制垫片在薄圆盘上，便于安装盖片夹紧，盖片通过螺栓固定在电机轴上，然后安装有机玻璃上盖，通过螺栓、螺母与有机玻璃底板固定到一起，为了严格保证圆盘旋转封闭环境，在上盖和底板之间放入密封圈和密封胶，同时用胶水密封边缝，之后在有机玻璃上盖上安装一个声音传感器，收集封闭腔内噪声信号，然后在有机玻璃上盖上等距安装三个压强传感器，收集腔内薄圆盘中心、中间和外部压强信号，再在有机玻璃上盖上安装一个位移传感器，可以采集薄圆盘振动位移信号，在电机底座内部也安装一个声音传感器，通过电机底座侧面放入，收集电机底座内部噪声信号，最后通过支架将转速表和电磁铁分别固定在有机玻璃上盖上空和底板下面适当位置。

所述有机玻璃上盖顶部有三个从中心向边缘等距分布的三个圆孔，用于安装压强传感器；顶部还有两个圆孔，用于安装声音传感器和位移传感器；最后有机玻璃上盖还有一圈密封槽用于安放密封圈。

所述薄圆盘为不锈钢薄板，为更准确的采集圆盘实际转速，将圆盘一面漆黑并在圆盘外缘处粘贴反光条。

所述电机底座上面加工有电机孔，用于安装电机，且有螺纹孔用于固定电机和有机玻璃底板；侧面有一个通孔用于安装声音传感器和电机导线。

其他诸如计算机、信号采集卡、直流稳压电源、继电器、导线、支架等部件并未在图中表示。