- Đối với đệm khí thì vấn đề này xảy ra không đáng ngại. - Đặt tải trong đệm khí tuân theo quy luật thuỷ động lực học. - Khi đệm khí được gia tải thì khe hở giảm, áp suất trong màng khí tăng lên. - Các yếu tố quyết định độ cứng đệm khí là: áp suất trong khe hở, chiều dày khe hở, và diện tích bề mặt đệm. - Tìm hiểu sống trượt, đệm khí. - Mặc dù khối lượng khá lớn, so với sống trượt tam giác thì nhiều hơn một mặt, dẫn đến cần nhiều đệm khí hơn. - Đệm khí. - Đặc điểm: Khác với đệm con lăn tiếp xúc, đệm khí sử dụng một lớp khí nén mỏng để tạo ra sự không ma sát giữa hai bề mặt phân cách. - Một điều quan trọng trong công nghệ chế tạo đệm khí là phải đảm bảo đệm không kẹt và khả năng tự lựa tốt. - Đệm khí động lực học: Đệm khí động lực học phụ thuộc vào chuyển động tương đối giữa các bề mặt của đệm và thường là một số loại có rãnh xoắn ốc. - Đệm khí dạng buồng (hình 1.2): Người ta khoét trên bề mặt đệm thành những buồng có thể tích nhất định để dẫn khí vào buồng này tạo lực nâng cho đệm. - Đệm khí dạng rãnh (hình 1.2): Trên bề mặt của đệm người ta tạo ra các rãnh dẫn khí theo những hình dạng khác nhau dựa trên tính toán thiết kế để tạo lực nâng cho đệm. - 11Có rất nhiều đệm khí là sự kết hợp của cả đệm khí buồng và rãnh. - Một cửa cung cấp áp như các đệm khí thông thường khác tạo ra một vùng áp suất nâng đệm lên khỏi bề mặt dẫn. - Như vậy đệm khí chân không giống như các đệm khí thông thường khác khi đã được đặt tải trọng. - Hình1.4 : Đệm khí chân không - Đệm khí lót trục (hình 1.5): Để giảm ma sát cho các trục quay người ta đã áp dụng kỹ thuật đệm khí. - Hình 1.5: Đệm khí lót trục 131.2.2.3. - Máy đo toạ độ: Hầu hết máy đo toạ độ (CMM) được xây dựng với đệm khí. - Trên thực tế đệm khí lơ lửng trên màng điều áp của khí do đó không có sự tiếp xúc vật lý. - Hình 1.6: Ứng dụng đệm khí vào máy đo toạ độ Máy đo độ tròn, độ trụ: Một vấn đề đặt ra khi đo độ tròn và độ trụ trong hệ toạ độ cực là tâm chi tiết luôn bị lệch so với tâm ổ quay. - 14Cả hai nhược điểm này đều có thể giảm đến mức bé nhất khi sử dụng đệm khí. - Cơ cấu đệm khí trục y 2. - Bàn quay đệm khí 3. - Cơ cấu đệm khí trục z Thiết bị (dụng cụ) kiểm tra: Rất nhiều máy kiểm tra có thể bị ảnh hưởng bởi ma sát trong đệm con lăn. - Do đó hầu hết những máy kiểm tra chính xác sử dụng đệm khí để khử ma sát tiếp xúc cơ khí, nâng cao độ chính xác của thiết bị. - Giải pháp được áp dụng là thay đệm con lăn bằng đệm khí. - Một ý tưởng đặc biệt của sản phẩm của hãng là đã sử dụng hệ thống đệm khí chân không. - Đệm khí hoạt động ổn định với khe hở khí không thay đổi cộng thêm vật liệu bề mặt dẫn rất tốt như đá cứng hay ceramic giúp phép đo có độ chính xác cao. - Ở mỗi đệm khí đều có lỗ tiết lưu d1, đường dẫn khí D thông với nguồn có áp suất ổn định P0. - Sai lệch vị trí càng bé khi độ cứng vững của đệm khí càng cao. - Với những ưu điểm vượt trội đó, ý tưởng thiết kế xe chạy bằng đệm khí đã hình thành. - Một số dạng bố trí điển hình của đệm khí phẳng. - Một điều quan trọng trong việc bố trí đệm khí là phải làm cho hệ thống dẫn làm việc ổn định tránh xảy ra những sai lệch trong dẫn động. - Hình 1.15 Trường hợp bố trí đệm khí ứng dụng trong chuyển động rãnh dẫn như hình1.16 20 Hình 1.16 Ở trường hợp này, do sai số bề mặt dẫn, dẫn tới lực làm xoay hệ thống dẫn. - 21 Hình 1.18 Ngày nay việc sử dụng đệm khí vào dẫn động X, Y, Z là rất phổ biến ở các máy đo hay máy công cụ chính xác CNC, đặc biệt là máy đo toạ độ CMM. - Yêu cầu sống dẫn, đệm khí trong máy đo. - Bề mặt dẫn đệm khí. - Đệm khí có thể chạy trên nhiều loại vật liệu làm bề mặt khác nhau. - 24Hỏng hóc thường xuyên xảy ra trên bề mặt đệm khí khi có sự va chạm bề mặt đệm và bề mặt dẫn trong quá trình chuyển động. - Độ phẳng cục bộ: Độ phẳng cục bộ xuất hiện dưới bề mặt đệm khí nên nhỏ hơn 50% khe hở khí. - Ví dụ đối với khe hở khí là 5 micro mà bước nối là 10 micro thì đệm khí sẽ va vào thành. - .Gá đặt và điều chỉnh cho đệm khí phẳng. - Thậm chí sai lệch vài microns của độ song song thì cũng làm giảm rõ rệt hiệu quả làm việc của đệm khí. - Vít cầu có thể sắp xếp đệm khí theo các phương khác nhau, khi tháo lắp và thay đổi đệm khí dễ dàng. - 25 Hình 1.25: Kết cấu gá đặt đệm khí phẳng 1.4.4. - Các yêu cầu đặt ra đối với đệm khí sử dụng cho hệ dẫn trượt. - Không có tiếp xúc cơ khí giữa sống dẫn và bề mặt đệm khí - khi đó hệ số ma sát gần bằng 0. - Sống trượt đệm khí có thể đảm bảo độ chính xác dẫn trượt rất cao, nhiệm vụ của luận văn là tạo ra một hệ dẫn động ứng dụng đệm khí. - 26CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO ĐỆM KHÍ VÀ SỐNG TRƯỢT 2.1. - Chế tạo sống dẫn và đệm khí mẫu. - Hình 2.1: Sống dẫn mẫu chế tạo Hình 2.1: Đệm khí mẫu chế tạo 1: Lỗ bi. - 5: Bề mặt đệm khí . - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới đệm khí bằng phần mềm Ansys CFX v12.1. - Mô hình đệm khí mẫu (hình 2.2. - Yêu cầu : ¾ Xây dựng biểu đồ phân bố áp suất lên bề mặt dẫn dưới đệm khí. - ¾ Xây dựng biểu đồ quan hệ giữa khe hở z và lực nâng đệm khí. - ¾ So sánh lực nâng đệm khí khi kích thước s,r thay đổi. - Mục đích của bài toán là xác định lực nâng của đệm khí và phân bố áp lực trên bề mặt dẫn ở khu vực bên dưới đệm khí. - Vì vậy mô hình tính toán sẽ phải có thêm phần khe hở z giữa bề mặt đệm khí và bề mặt dẫn. - Mô hình tính toán đệm khí 292.2.4. - Nhận xét: ¾ Áp lực phân bố trên bề mặt đệm khí là đáp ứng yêu cầu cân bằng của đệm khí. - Xây dựng biểu đồ quan hệ giữa kích thước phần tử lưới trên bề mặt F và kết quả lực nâng đệm khí. - Xây dựng biểu đồ quan hệ giữa kích thước khe hở z và kết quả lực nâng đệm khí. - Nhận xét: ¾ Lực nâng của đệm khí trên là rất lớn, thỏa mãn yêu cầu đối với đệm khí sử dụng trong máy đo độ thẳng. - Xây dựng biểu đồ quan hệ giữa kích thước chiều sâu rãnh s và kết quả lực nâng đệm khí. - ¾ Với đệm khí có s lớn hơn thì độ lớn lực nâng lớn hơn so với đệm khí có s nhỏ hơn khi khe hở z không thay đổi. - s càng lớn thì độ cứng k đệm khí càng tăng. - Xây dựng biểu đồ quan hệ giữa kích thước chiều rộng rãnh r và kết quả lực nâng đệm khí. - Biểu đồ quan hệ giữa chiều rộng rãnh và lực nâng Nhận xét : ¾ Với đệm khí có kích thước giống nhau, chỉ khác nhau về kích thước của r. - ¾ Với đệm khí có r lớn hơn thì độ lớn lực nâng tăng so với đệm khí có r nhỏ hơn khi khe hở z không thay đổi. - r càng nhỏ thì độ cứng k đệm khí càng giảm. - Việc khai thác sử dụng phần mềm Ansys đã giúp ta tìm ra được kích thước đệm khí tối ưu. - Giúp ta dự đoán được lực nâng, áp suất trên bề mặt đệm khí thuận lợi cho việc chế tạo đệm khí. - Thực nghiệm đo nhám bề mặt của sống trượt và đệm khí. - Thực nghiệm các đặc tính đệm khí nhằm mục đích xác định các đặc tính của đệm khí như. - Xác định phân bố áp trên bề mặt đệm khí. - Thực nghiệm đo độ nhám bề mặt sống trượt và đệm khí. - Đo độ nhám bề mặt đệm khí 3.1.2.1. - Đệm khí sử dụng cho dụng cụ đo độ thẳng tự chế tạo. - Tiến hành đo 2 vị trí trên bề mặt đệm khí. - Mô hình đo độ nhám của đệm khí ở vị trí 1 - Kết quả đo Ra = 0,11 µm/4mm Rz = 1,62 µm/4mm Rq = 0,16 µm/4mm - Đồ thị đo nhám hình 3.8: Hình 3.8. - Đồ thị đo độ nhám của đệm khí ở vị trí 1 46 Vị trí 2. - Mô hình đo độ nhám của đệm khí ở vị trí 2 - Kết quả đo: Ra = 0,09 µm/4mm Rz = 1,28 µm/4mm Rq = 0,14 µm/4mm - Đồ thị đo nhám hình 3.10: Hình 3.10. - Đồ thị đo độ nhám của đệm khí ở vị trí2 47Kết luận. - Qua kết quả đo nhám của sống trượt và đệm khí ta thấy. - Rz = 0,78 µm/4mm - Đệm khí: Nhám ở hai vị trí đo trên bề mặt đệm khí tương đối giống nhau. - Rz = 1,28 µm/4mm Từ các kết quả đo nhám trên bề mặt sống trượt và đệm khí ta thấy nhám đo được nhỏ hơn nhám yêu cầu trên bản vẽ thiết kế. - Thực nghiệm xác định đặc tính của đệm khí Kết cấu đệm khí được chọn cho mô hình thực nghiệm có các thông số kết cấu theo như mô hình tính toán lý thuyết đã trình bày: 3.2.1. - Sử dụng đồng hồ so 0,001mm đặt trên bề mặt đệm khí để xác định khe hở z. - Lực tải càng nhỏ thì khe hở đệm khí càng lớn. - Xác định độ cứng của đệm khí đã thử nghiệm: Từ các đường thực nghiệm quan hệ giữa tải và khe hở (hình 3.13), ta thấy các đường cong có độ dốc lớn trong khoảng giá trị khe hở z= 5÷20µm, sau đó độ dốc giảm nhanh ở các giá trị z>20 µm. - Trong miền làm việc của đệm khí với khe hở z= 10÷20µm, ta có độ cứng như sau. - đệm khí thực nghiệm ở đây đã được gia công theo phương pháp mài và nghiền tinh nên độ nhám còn khoảng Rz≤ 2µm. - Vì vậy để đệm khí không tiếp xúc cơ khí chọn miền làm việc của đệm khí có z= 10÷20µm. - Xác định phân bố áp suất trên bề mặt đệm khí. - Mô tả thí nghiệm: Trên bề mặt bàn trượt, ta kẻ một lưới các ô vuông có cạnh bằng 3 mm để xác định vị trí của đệm khí theo tọa độ trên lưới, mỗi điểm đo trên bề mặt đệm khí cách nhau 3mm. - Trong vùng tâm lưới chia trên mặt bàn trượt, khoan 1 lỗ nhỏ đường kính d=0,5mm, áp suất trích ra từ bề mặt đệm khí sẽ qua lỗ nhỏ này được nối thông với đồng hồ đo áp suất. - Đồ gá kẹp cố định chi tiết đo + Dụng cụ đo độ thẳng tự chế tạo + Máy nén khí Điều kiện đầu vào: sử dụng khí nén có p = 4bar - Mô tả thực nghiệm: Chi tiết cần đo được đánh dấu các vị trí phía trên (các điểm phải cùng nằm trên một đường thẳng) đặt lên đồ gá cố định, đồng hồ so hiển thị số của Mitutoyo gắn cố định lên xe trượt đệm khí. - Máy nén khí Điều kiện đầu vào: sử dụng khí nén có p = 4bar Vị trí đo 10( mm)Độ thẳng của sốngĐộ thẳng của chi t iết 67- Mô tả thực nghiệm: Chi tiết cần đo được đánh dấu các vị trí cạnh bên trái của chi tiết (vị trí các điểm phải cùng nằm trên một đường thẳng), đặt lên đồ gá cố định, đồng hồ so hiển thị số của Mitutoyo gắn cố định lên xe trượt đệm khí. - Đã biết được các mối quan hệ giữa tải, áp suất và khe hở của đệm khí
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt