[发明专利]一种基于挠性转子的旋转圆盘空蚀试验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于挠性转子，用于材料抗空蚀性能试验的旋转圆盘空蚀试验台，属于摩擦学技术领域。

背景技术

空蚀是在一定的环境温度条件下，液体介质中因局部压力变化导致空泡形成和溃灭，材料连续受高压、高速冲击波和微射流冲击作用产生的表面破坏。长期以来，空蚀严重影响泄水建筑物、水力机械(水泵、水轮机、闸门)、船舶螺旋桨的性能和使用寿命。空蚀涉及众多的领域，例如宇航、国防、航海、化工、原子能甚至生物和医学等，成为这些领域遇到的难题之一。研究材料的抗空蚀性能通常有两种方式，一种是对某种材料进行现场原型实验，但试验历时较长，也不经济。同时由于现场环境的复杂性，困难较大；另一种是利用室内试验设备进行室内试验，也称为“快速空蚀试验”，在有条件时将其结果与现场资料进行对比。

旋转圆盘空蚀设备(简称为转盘装置)是常用的室内空蚀试验设备之一，这种设备原理与特点如下：

转盘的边缘上有贯穿转盘厚度的小孔或嵌在转盘上的凸体等空蚀诱发物，当转盘置于水罐中的试验水内高速转动时，在小孔或凸体后将产生尾流空化，其中的游移型空泡将在尾流末端沿盘面溃灭，嵌入盘面空泡溃灭处的试样表面将产生空蚀破坏。该设备的优点是在其不同半径处设置空蚀诱发物便可形成所需流速下的空蚀强度，并且其空蚀能力高于文德里管型空蚀设备，大致与振动型空蚀设备所获得的空蚀率相仿；其缺点为设备中的水流流态比文德里管型空蚀设备复杂。

除上述旋转圆盘空蚀试验设备之外，还有磁致伸缩仪、文德里管型空蚀设备、水滴冲击设备和往复式活塞型空蚀设备等。从空蚀率来看，旋转圆盘空蚀设备与磁致伸缩仪空蚀率最大，且旋转圆盘空蚀设备可以模拟实际水轮机、水泵或闸门槽等流速对材料空蚀的影响，能较好地预估原型的空蚀破坏程度，广泛应用于各种材料或涂料的相对抗空蚀性能研究。但是目前国内外旋转圆盘空蚀设备一般存在如下的缺点：目前国内外的旋转圆盘空蚀设备为了获得某一流速下的空蚀强度，在转盘不同半径处设置空蚀诱发物，以便形成所需流速下的空蚀强度，这种利用在转盘不同半径处设置空蚀诱发物获得不同空蚀强度的方式局限在于只能在有限几种不同半径上设置空蚀诱发物，空蚀诱发物的数量有限，导致所需流速不可无极连续调节，空蚀强度选择因此也不可连续调节；空蚀诱发物与试件的距离不可调，无法在相同转速情况下是获得不同的空蚀强度，也无法找到某个转速下，获得最大空蚀强度时，空蚀诱发物离试件的最佳距离；转盘和电机采用刚性连接，导致电机的振动传递到旋转圆盘空蚀设备，或者电机主轴和旋转圆盘转子系统主轴由于安装误差存在的不同轴度引起旋转圆盘空蚀设备的振动；试验时操作复杂，试件拆装麻烦；水罐中没有设置隔板，转盘带动水转动，既增加电机的功率耗散，又减小水与转盘的相对转速，减小空蚀时试件中心相对水的线速度，影响空蚀强度。

发明内容

技术问题：针对目前国内外旋转圆盘空蚀设备存在的不足，本发明提出一种基于挠性转子的旋转圆盘空蚀试验台。这种试验台结构简单运转平稳，空蚀强度可连续调节，空蚀诱发物与试件的距离可调，试件夹持方式特殊，试验操作简单，测试材料抗空蚀性能效果较好。

技术方案：本发明的基于挠性转子的旋转圆盘空蚀试验台，包括：包括调速电机、支架、上联轴器、下联轴器、主轴、端盖、轴承座、角接触球轴承、水罐、圆盘、绕流体、隔板、托盘、立柱、底座、试件安装孔、绕流体安装孔；其中，立柱的下部固定在底座上，立柱的上部固定支架，在支架上固定有调速电机，角接触球轴承位于轴承座中，轴承座通过支架固定在支架上；调速电机的输出轴通过上联轴器和下联轴器与主轴连接，主轴的上端固定在角接触球轴承上，下端固定圆盘并位于水罐中，水罐通过托盘固定在立柱上。

所述的水罐内的下部设有隔板。所述的圆盘的圆周边对称设有试件、绕流体。

上联轴器、下联轴器采用柔性钢丝绳连接。主轴为悬臂细长挠性转子，调速电机转速大于该挠性转子的一阶临界转速。在所述的水罐上设有上盖，上盖安装在支架上，上盖底面周围粘贴有一圈弹性密封圈。圆盘上面试件夹持方式是径向的螺钉压紧方式。

本发明的一种基于挠性转子的旋转圆盘空蚀试验台，其工作过程为：试验开始前将托盘移动到立柱的最下方，根据试验需要，将不同水质、水中微粒的水注入水罐中。装夹清洗好的试件，根据试验强度需要在不同绕流体安装孔中安装绕流体，将托盘移动到立柱的上部，使水罐压紧上盖的密封圈。根据试验转速需要在变频器上设置频率，开启电机，开始试验。