1. ĐẶT VẤN ĐỀ
2.2.3 Phân tích các phương án phân vùng đệm khí riêng biệt trên bề mặt trục
Trải phẳng bề mặt của bạc đệm khí sáu lỗ cấp cho hai tầng trên và dưới như hình 2.4
Mô hình 1 Mô hình 2 Hình 2. 4 Phân vùng cấp khí trên bề mặt bạc đệm khí
Mô hình áp suất theo phương z trên bề mặt đệm khí phân bố đều trong vùng rãnh khí hình chữ nhật với lỗ cấp khí trung tâm và sẽ giảm dần khi ra ngoài môi trường được thể hiện như hình 2.5
Tổng hợp áp suất trên bề mặt đệm khí sẽ tạo thành các lực đẩy F1, F2, F3, F4… như xét ở trên. Giả sử quan hệ giữa lực đẩy và khe hở tại chính tâm đệm khí theo hình 2.6
F (N)
Hình 2. 6 Quan hệ giữa lực đẩy và khe hở đệm khí
Độ cứng K của đệm khí được xác định bằng sự thay đổi của tăng/giảm lực đẩy khi có sự thay đổi giảm/tăng của khe hở đệm khí K=∆F/∆z
(1)
Giả sử rằng các đệm khí có độ cứng bằng nhau. Nếu trục quay được cân bằng tại một vị trí nào đó như hình 2.3 thì ta có phương trình:
( ) (2)
Nếu có một lực ΔQ đẩy trục quay ra khỏi vị trí cân bằng theo chiều khe hở giảm 1 lượng Δz1 theo phương của lực hướng tâm F1ht thì lực hướng tâm tăng dần đến giá trị:
(3)
Đồng thời khe hở ở hai phía đối diện giảm đi một lượng khi đó lực hướng tâm lên các khe hở này tăng đến giá trị:
(4)
(5)
Ở vị trí cân bằng mới, phương trình đã cho có dạng: Khe hở khí (µm) L ực đ ẩy ( N )
( ) (6) (
)
( ) (7)
( ) (8)
Do đó, nếu chia ổ cấp khí thành ba vùng không khí riêng biệt như trên hình 2.4, thì độ cứng của ổ khí tăng 1,5 lần.
(9)
Quá trình thiết kế đệm khí, phải luôn tạo ra vùng áp suất phân lập để có thể tăng độ cứng vững cho đệm khí, giữ cân bằng cho trục quay ở một vị trí cố định.
2.2.4 Phân tích quán tính ly tâm do độ lệch tâm gây ra
Khi thiết kế trục quay, cần có các bậc trục với đường kính khác nhau để lắp với nối trục động cơ cũng như lắp với bộ phận gá dao. Tuy nhiên khi gia công, nếu độ chính xác máy gia công không đảm bảo hoặc không thể gia công toàn bộ chiều dài trục trên cùng 1 lần gá, dẫn đến sai lệch về độ đồng tâm giữa các trục, điều này gây ra sự lệch trọng tâm so với tâm quay.
Trục có khối lượng m, trọng tâm của trục đặt lệch với tâm quay một lượng là e, như vậy trong quá trình quay sẽ sinh ra lực hướng tâm quay
Fht=mω2e. (10)
Lực hướng tâm quay sẽ quay vòng tròn quét qua các vùng áp suất xung quanh bạc đệm khí làm ảnh hưởng đến khả năng định tâm của trục.
Khi tốc độ quay ω càng lớn thì lực hướng tâm quay càng lớn, nếu lớn đến mức thắng lực tổng hợp của mỗi vùng đệm khí trên bạc thì lực hướng tâm sẽ đẩy trục sát vào phía bề mặt bạc, lúc này sẽ xảy ra hiện tượng tiếp xúc cơ khí giữa bạc và trục. Để giảm lực hướng tâm quay thì phải giảm khối lượng trục quay hoặc gia công chính xác để giảm độ lệch khối tâm e.
Fht > 2K∆ztớihạn (11) Với ∆ztới hạn = Dbạc - dtrục/2