Konstruksi bantalan udara:
Bantalan udara terdiri dari cincin bagian dalam dan cincin luar. Ada lubang masuk dan keluar udara di cincin luar dan nozel di cincin bagian dalam. Seperti yang ditunjukkan pada gambar:
Fitur dan manfaat bantalan udara:
Bantalan udara adalah bantalan fluida yang menggunakan lapisan tipis gas bertekanan untuk menyediakan antarmuka bantalan beban dengan gesekan rendah antar permukaan. Dibandingkan dengan bantalan industri tradisional, bantalan ini memiliki karakteristik gesekan rendah, kehilangan rendah, dan pelumasan nol. Ini memiliki keuntungan yang jelas dalam penentuan posisi yang tepat (seperti tidak ada serangan balik dan gesekan) dan aplikasi berkecepatan tinggi.
- Presisi lebih tinggi:
Karena adanya tekanan udara, kedua permukaan hampir tidak bersentuhan, sehingga tingkat keausan dapat diminimalkan; pada saat yang sama, bantalan udara juga memberikan akurasi rotasi radial dan aksial yang sangat tinggi, memastikan akurasi selalu stabil.
- Kecepatan tinggi:
Berdasarkan hambatan udara yang kecil, ini memungkinkan kecepatan lebih tinggi dengan tetap mempertahankan tingkat getaran yang rendah selama pengoperasian; ruang di dalam bantalan kecil, dan gesekan yang menghalangi putaran bantalan udara lebih sedikit, sehingga kehilangan daya dan pembangkitan panas juga sangat kecil. Di sisi lain, gaya geser yang rendah di dalam bantalan udara memungkinkan kecepatan rotasi yang sangat tinggi dengan kehilangan daya yang minimal dan pembangkitan panas yang sangat sedikit. Kecepatan putarannya bisa melebihi 300,000 rpm.
- Getaran yang lebih rendah:
Hambatan udara dan gesekan yang lebih sedikit membuat poros udara bekerja lebih lancar, sehingga getaran yang dihasilkan hampir dapat diabaikan.
-
Suhu naik perlahan:
Berbagai faktor (seperti gesekan rendah, aliran udara stabil, dan transmisi daya efisien) membuat efek termal rotor spindel menjadi sangat kecil. Selain itu, pilihan bahan khusus dan metode konstruksi, serta saluran pendingin cairan internal, hampir menghilangkan kenaikan suhu, sehingga menghilangkan kebutuhan akan tahap pemanasan.
-
Hidup lebih lama:
Bantalan udara dirancang secara internal sehingga tidak ada kontak logam-ke-logam, dan jika udara yang disuplai bersih serta bebas minyak dan air, hal ini akan menjamin masa pakai bantalan yang tidak terbatas. Selain itu, karena sifat operasinya, bantalan udara terus-menerus mengeluarkan udara dari ujung bantalan, yang membentuk penghalang alami untuk mencegah masuknya polutan eksternal yang berbahaya (seperti pecahan bahan mentah, atau cairan pemotongan). Hal ini meningkatkan pemanfaatan alat berat dan mengurangi waktu henti, sehingga meningkatkan efisiensi secara keseluruhan.
-
Lebih jelas:
Berdasarkan fakta bahwa sumber tenaga utama di dalam bantalan adalah gas, tidak ada bahan pelumas fisik seperti gemuk, dan spindel udara memiliki lingkungan pengoperasian yang lebih bersih, pada saat yang sama, bantalan udara tidak akan berdampak buruk pada bantalan. lingkungan kerja eksternal. Di sisi lain, karena gas dalam bantalan digunakan sebagai satu-satunya pelumas, persyaratan kemurniannya relatif tinggi.
- Perawatan yang lebih rendah:
Getaran rendah, pemeliharaan suhu stabil, pelumasan nol, dan karakteristik lainnya yang disebutkan di atas tidak memerlukan banyak perawatan pada bantalan itu sendiri. Umumnya yang perlu dilakukan hanyalah memastikan bahwa pasokan udara dan air tetap bersih.
Klasifikasi:
Bantalan udara (bantalan aerostatik) termasuk dalam kategori bantalan geser. Udara bertekanan didorong ke dalam celah bantalan, yaitu antara permukaan yang saling bergeser, membentuk media pelumas. Ini digunakan untuk membuat bantalan tekanan yang menopang beban tanpa kontak. Udara terkompresi biasanya disuplai oleh kompresor, meskipun karakteristik bantalan bergantung pada tingkat tekanan yang diberikan. Tekanan tersebut bertujuan untuk memberikan tingkat kekakuan dan redaman bantalan udara setinggi mungkin. Konsumsi udara dan pemerataan udara di seluruh permukaan bantalan memainkan peran penting.
Pada bantalan udara konvensional, udara bertekanan biasanya mengalir ke celah bantalan melalui beberapa nozel namun relatif besar (diameter 0.1 - 0,5 mm). Akibatnya, konsumsi udaranya tidak terlalu fleksibel, dan karakteristik bantalan tidak dapat disesuaikan secara memadai dengan parameter di sekitarnya (gaya, momen, luas bantalan, tinggi celah bantalan, redaman). Untuk mencapai distribusi udara yang paling seragam di celah tersebut meskipun jumlah nozelnya sedikit, berbagai tindakan desain harus diambil. Namun hal ini menciptakan volume mati, yaitu volume udara yang tidak dapat dimampatkan dan karenanya menjadi volume udara lunak. Mereka sangat merugikan dinamika bantalan udara, mendorong kebisingan dan getaran yang merangsang diri sendiri.
Ruang yang terletak di tengah di sekitar nosel udara dapat ditemukan pada bantalan udara nosel tunggal dengan ruang awal. Luasnya biasanya menempati 3 - 20% dari luas bantalan. Bahkan dengan kedalaman ruang awal hanya sekitar 1/100 mm, volume mati bantalan udara ini sangatlah besar. Dalam skenario terburuk, bantalan udara nosel tunggal ini hanya memiliki permukaan bantalan cekung, bukan ruang awal. Di antara kelemahan lainnya, semua bantalan udara ini memiliki kekakuan kemiringan yang sangat buruk.
Bantalan udara konvensional yang khas dirancang dengan ruang dan saluran. Mengingat terbatasnya jumlah nosel udara, alat ini bertujuan untuk mengurangi volume mati sekaligus mendistribusikan udara dengan baik di celah tersebut. Sebagian besar ide desain berhubungan dengan struktur saluran khusus.
Bahan bantalan berpori yang disebut bantalan udara sinter dimaksudkan untuk menjamin distribusi udara yang seragam. Namun kerugiannya termasuk volume mati yang besar (rongga pada material) dan distribusi udara yang tidak merata karena porositasnya yang tidak teratur. Hal ini juga menjelaskan tingginya fluktuasi sifat bantalan pada bantalan udara ini. Bantalan udara sinter hanya dapat digunakan pada suhu antara 0 - 50 derajat karena keterbatasan sistem.
Aplikasi:
Ciri-ciri bantalan udara yang disebutkan di atas membuatnya menunjukkan keunggulan uniknya di bidang kecepatan tinggi, gesekan rendah, presisi tinggi, dan radiasi. Misalnya, simulator pesawat ruang angkasa sekarang paling umum menggunakan bantalan udara, dan printer 3D kini digunakan untuk membuat simulator sikap berbasis bantalan udara untuk satelit CubeSat; bantalan gas juga digunakan dalam pembuatan disk drive dan pembuatan wafer silikon semikonduktor.