Aerostatische Führungen und Luftlagerungen

Berechnung, Konstruktion und Einsatz aerostatischer Führungen im Maschinen- und Präzisionsgerätebau

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• Publisher: Cuvillier Verlag
• Year: 2006
• eBook ISBN:
  9783736920255
• Print ISBN:
  9783867270250
• Edition: 1

Die Berechnung, Auslegung und konstruktive Gestaltung von aerostatischen Führungen ist selbst für den erfahrenen Konstrukteur keine leichte Aufgabe. Einerseits ist er dabei mit einer äußerst komplizierten Materie konfrontiert, die Spezialwissen voraussetzt und deshalb eine nicht unerhebliche Einarbeitungszeit zur Folge hat, andererseits wird er kaum auf seine Bedürfnisse zugeschnittene Literatur finden, die ihm das gezielte Einarbeiten in dieses Fachgebiet erleichtert und Hilfestellung sowohl bei der Berechnung wie auch der konstruktiven Gestaltung anbietet. Zielstellung dieses Buches ist es, diesen Umstand zu ändern. Ausgehend von den Ausflussgleichungen für laminare und turbulente Strömung in den Einströmöffnungen sowie für geradlinige Parallel- und divergierende Radialströmung im Abströmspalt werden durch die Einführung vertretbarer Näherungen im Druckbereich 2 ? pK / pa ? 6 einfach handhabbare Bemessungsgleichungen zur vollständigen Dimensionierung ebener, schwingungsfreier rechteck- bzw. kreisförmiger Führungselemente mit Mikroverteilerkanalnetz (in der Regel als Luftlager bezeichnet) entwickelt und in Abhängigkeit von den vom Konstrukteur ausgewählten Einströmöffnungen sowie den damit in diesen vorherrschenden Strömungsverhältnissen in entsprechenden Berechnungsschemata zusammengestellt. Die gleichen Algorithmen nutzt das Berechnungsprogramm AERFUE, das eine Dimensionierung aerostatischer Führungselemente wesentlich eleganter und vor allem viel schneller erlaubt. Mit beiden Dimensionierungs-Varianten ist es dem anwendenden Konstrukteur ohne Kenntnis aerodynamischer Zusammenhänge möglich, eine aerostatische Führung optimal auszulegen. Schlagworte: Aerostatische Führung, aerostatisches Führungselement, Führung, Führungsspalt, Luftspalt, effektive Lagerfläche, effektive Führungsfläche, Kammerdruck, Strömungslager, Luftlager, Mikroverteilerkanal, Mikroverteilerkanalnetz, Tragfähigkeit, Kammervolumen, Steifigkeit, pneumatische Instabilität, selbsterregte Schwingungen, Luftschmierung, luftgeschmierte Führung, Radialströmung, Parallelströmung, laminare Strömung, turbulente Strömung.

Table of contents

• 1. Einleitung
• 2. Führungen im Maschinen- undPräzisionsgerätebau
• 2.1 Die Aufgabe von Führungen in technischen Gebilden
• 2.2 Führungsfehler und ihre Ursachen
• 2.3 Kompensierung von Führungsfehlern
• 3. Erkenntnisstand über aerostatischeFührungen
• 4. Aerostatische Führungen
• 4.1 Einteilung aerostatischer Führungen
• 4.2 Das aerostatische Führungselement als Basiselementaerostatischer Führungen
• 4.3 Wirkungsweise eines aerostatischen Führungselementes
• 4.4 Ausführungsformen aerostatischer Führungselemente
• 5. Theoretische Grundlagen
• 5.1 Die NAVIER-STOKES’schen Bewegungsgleichungen
• 5.2 Der Luftmassestrom m􀀆durch Abströmspalt undEinströmöffnungen
• 5.3 Notwendigkeit einer einfach zu handhabenden Näherungstheoriezur Berechnung aerostatischer Führungen
• 6. Näherungstheorie
• 6.1 Das Führungselement mit Rechteckform
• 6.2 Das Führungselement mit Kreisform
• 6.3 REYNOLDS’sche Zahl Re
• 6.4 Steifigkeit eines aerostatischen Führungselementes
• 6.5 Federkennlinie eines aerostatischen Führungselementes
• 6.6 Einfluss des Kammervolumens auf die dynamischeStabilität eines Führungselementes
• 6.7 Einfluss von Länge und Querschnitt der Verteilerkanäleauf das Druckprofil im Führungselement
• 6.8 Statische Drehsteifigkeit eines Führungselementes
• 6.9 Luftverbrauch
• 7. Berechnungsunterlagen
• 7.1 Berechnungsschemata I und II
• 7.2 Das Berechnungsprogramm AERFUE
• 7.3 Beispiele für die Anwendung des BerechnungsprogrammesAERFUE
• 8. Praktische Beispielefür den Einsatz aerostatischer Führungen im Maschinen-und Präzisionsgerätebaugerätebau
• 8.1 Die Dreikoordinatenmessmaschine DKM 05-1000 DA
• 8.2 Die Ultra-Präzisionslängenmessmaschine 828 CiM
• 8.3 Weitere Einsatzbeispiele aus dem Maschinen- undGerätebau
• 9. Hinweise für die Konstruktion und Fertigungaerostatischer Führungselementeund Führungen