Xét đệm khí rãnh nhƣ hình 2.10: Ở mỗi đệm khí đều có lỗ tiết lƣu d1, đƣờng dẫn khí D thơng với nguồn có áp suất ổn định P0. Vì D >> d1 nên coi nhƣ đƣờng dẫn không gây tiêu hao.
Lớp đệm khí nén đƣợc hình thành sau lỗ tiết lƣu d1 giữa bề mặt ổ khí và khe hở chiều dày z có áp suất p. Áp suất p này đảm bảo nâng trục và chi tiết gắn
trên nó lên một khoảng cách nhất định so với bề mặt bạc đệm khí và đệm khí dƣới. Khi làm việc ổn định giá trị z thƣờng nằm trong khoảng 5 ữ 20 àm.
Đệm khí đƣợc thiết kế cần có độ cứng vững cao và có phản hồi mạnh, có nghĩa là vì một lý do nào đó ví dụ nhƣ lực qn tính, lực đẩy từ phải sang trái thì áp suất ở khe hở bên trái tăng lên và áp suất ở khe hở bên phải giảm xuống đẩy trục trở lại vị trí cân bằng. Sai lệch vị trí càng bé khi độ cứng vững của đệm khí càng cao.
Khi tính tốn thiết kế đệm khí cần đạt đƣợc các yêu cầu sau:
Đảm bảo khả năng tải đặt ra: Tức là trong giới hạn khe hở làm việc của đệm khí thì đệm khí phải nâng đƣợc một khối lƣợng cho trƣớc. Tất cả các thông số nhƣ áp nguồn cấp P0, thông số kết cấu đệm nhƣ hình dạng, kích thƣớc đệm khí và các rãnh phân phối khí, đƣờng kính lỗ tiết lƣu, chất lƣợng bề mặt đệm đều ảnh hƣởng trực tiếp đến khả năng tải của đệm khí.
Đảm bảo độ cứng vững của đệm khí: Với một sự biến thiên tải trọng Q thì khe hở của đệm khí cũng bị biến thiên một lƣợng z. Độ cứng vững K= ΔQ/Δz càng lớn thì khả năng đệm khí làm việc đạt độ chính xác càng cao, tức là một sự biến thiên lớn về tải trọng chỉ làm cho khe hở z biến thiên một lƣợng nhỏ, đệm khí có độ ổn định cao.
Đảm bảo khả năng tự cân bằng: Đệm khí đƣợc thiết kế tựa trên một bi cầu nhằm tạo ra khả năng tự lựa cho đệm. Trƣờng hợp có sự biến động tải trọng tác dụng lệch lên 1 phía làm đệm mất cân bằng thì đệm tự sinh ra một mô men kháng xoay đệm trở về vị trí cân bằng. Khả năng thiết lập vị trí cân bằng phụ thuộc vào chất lƣợng hốc đặt bi cầu.
2.4.2 Cơ sở phương pháp tính tốn đệm khí
Có rất nhiều phƣơng pháp đƣợc sử dụng để tính tốn đệm khí, điển hình trong các cơng trình nghiên cứu của các tác giả nƣớc ngồi ví dụ nhƣ Tiến sỹ Guenther- ngƣời Đức trong “Cơ sở thiết kế đệm khí”, Tác giả ngƣời Nga, giáo sƣ с.а.шейнберг vµ м.д.шишеев trong tài liệu “Ổ trƣợt bơi trơn bằng khí” [2] hay Giáo sƣ J.Heinzl- ngƣời Đức còn đƣa ra một cách dẫn khơng khí đặc biệt vào đệm khí – dẫn bằng một hệ thống các vi lỗ trên toàn bộ bề mặt đệm khí. Tuy nhiên các phƣơng pháp tính tốn này cịn tồn tại những điểm chƣa phù hợp hoặc khó thực hiện trong phạm vi luận án này và điều kiện ở Việt Nam.
Luận án này đƣa ra phƣơng pháp điện khí tƣơng đƣơng để tính tốn, vì phƣơng pháp này dễ hiểu, dễ triển khai tính tốn độ cứng vững cho các đệm khí sử dụng trong ổ khí quay. Tiến hành theo phƣơng pháp điện khí tƣơng đƣơng tức trên cơ sở đặt mạch khí tƣơng đƣơng với mạch điện ta có thể biến các phần tử khí thành các phần tử điện để thực hiện tạo mạch, tính tốn các thơng số mạch qua
kết quả nghiên cứu tính tốn đã có của các định luật về dịng điện giúp cho việc đơn giản hóa trong tính tốn của mạch khí.