CN86108944A

CN86108944A - 气垫转盘

Info

Publication number: CN86108944A
Application number: CN86108944.8A
Authority: CN
Inventors: 谭成章; 陈民泰; 李训谱; 郭祖隆
Original assignee: Nankai University
Current assignee: Nankai University
Priority date: 1986-12-27
Filing date: 1986-12-27
Publication date: 1988-07-20
Also published as: CN1011269B

Abstract

本发明是一种无接触摩擦的定轴转动仪器。其特征在于应用气垫技术使转盘悬浮，由气流定轴，当转盘作定轴转动时摩擦可略。成为转动实验中较为理想的“无摩擦”的定轴转动仪器。本发明具有转动现象直观、气流定轴独特、测量数据精确等优点。若配备适当附件，则不仅可完成转动定律、平行轴定理、角动量守恒及测定多种物体的转动惯量等系列教学实验，还能为相应的生产、科研提供测试手段，并有较好的开发前景。

Description

本发明是关于由气流定轴的无接触摩擦的转动仪器-气垫转盘的发明。它和气垫滑轮、光控计时装置等相应的附件配合，可用于研究物体的转动规律及其有关物理量的测量。

目前在转动实验中，国内外常用的仪器结构有两种类型：一种属摆类结构，如扭摆、三线摆等。其基本结构是以杆（或线）悬挂物体绕轴摆动，这显然不是现象直观的转动，定轴也不稳，但摩擦甚微;另一种属机械定轴类结构，如机械平台、塔轮式转盘等。其基本结构是物体绕机械轴旋转，它比前种结构转动现象直观、定轴稳定，但机械定轴又带来较大的接触摩擦。这两种结构的缺点，均导致仪器测试数据不稳，实验内容局限。

本发明的目的是制造一种转动现象直观、定轴稳定又无接触摩擦的转动仪器，以提高测量精度、扩大实验内容。

其解决方案是：应用气垫技术使转体悬浮、再经气流定轴，使其转动时与其他固体件无接触，即消除了接触摩擦。而转体与气膜间的摩擦则可忽略。

图1为气垫转盘剖面图。它由气室〔1〕、气室〔2〕、定盘〔7〕和转盘〔3〕组成。气室〔1〕呈中空园柱，由〔4〕、〔5〕两件构成，其上表面有若干中心对称分布的气孔（直径φ＝0.5～1mm），其下端有连通气室〔2〕和气垫滑轮的气嘴〔9〕（内径φ＝7mm）。气室〔2〕呈环形空腔由〔6〕、〔7〕两件构成。定盘内侧面上部有一圈均匀分布的径向气孔（φ＝0.5～1mm）。气室〔1〕和气室〔2〕可由四块金属件自锁为一体，无须公差配合，并由气室〔1〕上表面和定盘内侧面形成一个放置转盘的园盘空间。

转盘的主体可为金属园盘，根据用途不同有两种结构：一种是园盘中央有中心园柱;一种是园盘中央呈凹形球面，两种园盘主体的几何尺寸相同，其厚度可等于园盘空间的高，其直径可略小于定盘内侧面直径0.5～0.6mm。

进气口的气压应以转盘能够在气室〔1〕的上表面平稳悬浮而不振动为宜。

通气后，由气室〔1〕上表面喷出的气流将转盘托起，由气室〔2〕经定盘内侧面上部喷出的气流将垂直作用在转盘的侧面。设转盘与园盘空间的中心轴重合，转盘侧面与定盘间的气隙等距，则由气室〔2〕喷出的气流作用在转盘侧面的压力将对称平衡，因此转盘只能绕中心轴旋转，即被定轴。若某种原因使转盘偏移，则转盘与定盘的间隙将一侧变小而另侧变大，这时间隙变小的一侧，气流作用在转盘侧面的压力将增大，而另侧将减小;此压力差将驱使转盘回返，直到转轴复位、压力平衡为止。所以由气室〔2〕喷出的气流有控制转盘自动定轴的功能，称为气流定轴。

在定盘的内侧面下部（低于气室〔1〕上表面处）有一圈均匀分布的排气孔（直径约3mm），使气室〔1〕上表面喷出的气流由此排出体外，以免沿转盘侧面气隙向上喷出而影响转盘定轴。

实施例

图1是根据本发明构成的一个实施例。

图1中，气室〔1〕、气室〔2〕由〔4〕、〔5〕、〔6〕、〔7〕四件自锁为一体。使气室〔1〕上表面〔5〕（φ＝145mm）和定盘〔7〕内侧面形成一个园盘空间（直径为150.6mm，高为12mm）。转盘〔3〕的园盘主体直径为150mm，厚度为12mm，其中心园柱直径为20mm，高为40mm。以上诸件均由铝材制成。进气口〔8〕的外径φ＝50mm，内径φ＝30mm;气室〔1〕和气室〔2〕的气嘴〔9〕，其外径φ＝10mm，内径φ＝7mm;排气孔〔10〕的直径φ＝3mm，一圈共36孔，均匀分布;气室〔1〕上表面气孔〔11〕的直径φ＝1mm，共40孔，中心对称分布;定盘内侧面上部气孔〔12〕的直径φ＝1mm，一圈共36孔，均匀分布。

本实施例中，进气口的气压可在20～80厘米水柱（Cm·H₂O），转盘承重能力≥100克/厘米水柱。

利用本发明与气源、测量系统及适当附件相配合，即可组合成一套多功能的转动实验装置。

图2为本发明的实验装置图。

图中（1）为气垫滑轮;（2）为光电门（接计时器）;（3）为控制开关;（4）为定点发放开关;（5）为砝码盘;（6）为进气口（接气源）。在转动实验中，曾试用此发明做过刚体的转动定律、平行轴定理、角动量守恒及测定多种物体的转动惯量等实验，并取得了较好的实验效果。其数据重复性偏差优于0.5%，实验误差在2%以下。在科研测试工作中，曾用此发明测试伺服电机转子的转动惯量，测量精度远优于其他测试手段。且方法简便、数据稳定、效果良好。

Claims

1、一种无接触摩擦的定轴转动仪器-气垫转盘，核心部分由气室[1]、气室[2]、定盘[7]和转盘[3]组成。其特征在于气室[1]的上表面有对称分布的气孔，定盘内侧面上部有均匀分布的径向气孔。由气室[1]上表面喷出的气流使转盘悬浮，由气室[2]喷出的气流垂直作用在转盘侧面使其定轴。转盘作定轴转动时与其他固体件无接触。

2、根据权利要求1所述的气垫转盘，其特征在于气室〔1〕和气室〔2〕由四块金属件〔4〕、〔5〕、〔6〕、〔7〕自锁为一体，并使气室〔1〕上表面和定盘内侧面形成一个放置转盘的园盘空间。

3、根据权利要求1、2所述的气垫转盘，其特征在于转盘的主体为一金属园盘，园盘厚度等于园盘空间的高，园盘直径比定盘内侧直径小0.5～0.6mm。

4、根据权利要求1、2所述的气垫转盘，其特征在于定盘内侧面下部有均匀分布的径向排气孔〔10〕。