气浮模组的构建与优化

发布时间：2020-08-15 14:37

【摘要】：液晶显示技术的发展对大尺寸液晶显示屏的在线传输和检测提出了越来越高的要求。传统的滚轮传输检测系统现已逐渐被淘汰,自7代线后国内外均采用无接触式气浮平台来完成对液晶平板的传输和检测。根据供压方式的不同,气浮平台(文中多用气浮运载单元表示)分为正压气浮平台和负压吸附式气浮平台,文中首先建立起气浮平台的简易模型,利用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术对流域进行了网格划分和仿真计算,通过修改边界条件来模拟两种气浮平台的工作方式,仿真结果证明了负压吸附式气浮平台上气膜内的压强分布更加均匀,适合应用在液晶平板显示屏的表面缺陷在线检测系统中。仿真同时证明了采用气浮平台简易模型不能达到理想的节流效果,需外加前置节流器。文中继续建立起一种新型“折线形”节流器的模型,通过仿真计算证明了此节流器具有良好的节流稳压能力,改变节流器几何参数后进行的多次仿真结果证明了节流器横截面积对节流器节流效果影响最大。然后文中对气浮平台的简易模型进行了修正,建立起气浮平台改良模型,经过仿真及后处理后证明了流域内气膜稳定性得到了改良;改变负压吸附式气浮平台的供气压力、气膜厚度等参数后探究其静态特性的变化规律,得出结论:流域中压降最大位置出现在“折线形”节流器内;进出口质量流量保持守恒;负压式气浮平台的承载力与质量流量受供气正压和气膜厚度的影响相对较大。文中最后对实际气浮系统进行了介绍,并在实际负压式气浮平台上对气膜稳定性进行了测试,实验结果证明了气膜稳定性满足液晶显示屏光学检测成像系统中光学镜头的景深范围要求。论文中的模拟结果对指导气浮平台的设计及优化具有积极作用。由于仿真模型的局限性、气浮系统搭建时的误差以及实际气浮台工作环境的复杂性,仿真结论与实际实验结果存在一定偏差是正常情况,由于搭建气浮平台的成本巨大,探究不同结构参数对气浮台的性能影响时往往只能通过仿真计算求得,所以如何消除干扰、提高仿真精度仍是后续工作中的重点。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN873.93
【图文】：

气浮平台,工作原理

合肥工业大学专业硕士学位论文1.2 气浮平台简介图 1.1 为气浮平台工作原理图，与一般滑动平台不同之处在于气浮平台中浮运载单元与被承载件之间由一定压力的气体充满而不是直接接触。一般气浮台由数块气浮运载单元（单块气浮板）按一定次序排列组合而成，运载单元上一定规律分布着节流孔，压缩气体经气体通道由节流孔流出后在运载单元工作和被承载件之间形成了具有一定刚度和承载力的气膜，当被承载件重力 G 与受的气膜浮力 P 平衡时，使得被承载件悬浮起来，同时被承载件又由相关夹具固在直线电机的驱动下按一定方向传输，从而实现了非接触式的平滑运输。

小孔节流

节流器具有节流作用主要是因为它具有特定形式的狭流过时产生压降，其中一部分压降是由于粘性流体在经过导致的能量损失所致，另一部分是由于具有一定速度的气由于绝热膨胀造成的，最终使得出口压力相对稳定、压气载力[30]。所以具有一定压力的外部气源和使压缩气体与轴是空气静压轴承的最重要组成部分，特别是节流器，其结研究和设计中的关键部分[31]。按照节流器的结构形式和节机制分为以下几种：流流如下图所示，它由直径为 d 的供气孔和下方凹穴气腔在气体通道中截面积最小的地方，对于小孔节流其截留面为 A=d2/4，其大小与气膜厚度无关。压缩气体流过小孔绝热过程。小孔节流具有刚度高、承载能力大的优点，缺承内的气膜带来额外的气容，使得轴承气膜内的涡流气旋严重，使轴承稳定性较差，易出现“气锤“现象，且加工

环形图,环形

图 2.2 环形节流Fig 2.2 Annular throttling孔质节流金属或非金属小颗粒烧结而成的多孔质材料作为节流元件，使压节流元件流至轴承工作面而造成压降的节流装置称为多孔质节流材料内分布着无数微孔，使得压缩气体在轴承表面形成的气膜内均匀，所以节流效果比其它节流形式效果更好，因而大大提高了承载能力和刚度。缺点是多孔质材料易于堵塞，加工困难。细管节流细管节流器通指一些横截面积较小，长度较长、形状各异的细长器中的流动可视为等温层流方式而不是绝热流动，因为气体在流的时间和空间来与周围环境进行热交换。毛细管节流器的承载力细管节流器的尺寸，通过毛细管节流器形成的气膜稳定性较好。流器，易于堵塞且对气源要求较高。以上几种节流形式外，还有其它多种节流方式，如狭缝节流、弹

【参考文献】