創新進氣結構氣浮平台之設計與分析

Design and Analysis of an Air Floating Table with Novel Injection Patterns

廖家宏(Chia-Hung Liao)

指導教授 ： 楊鏡堂

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2007年)

摘要

本文旨在設計高穩定度及高抗震性之氣浮平台，提出創新進氣結構設計，特點在節流器及氣袋的結合使用，氣體流經節流器形成壓力降，當承載高度改變時流阻會產生變化，節流器可根據外部負載變化，自行調節氣墊層內之壓力，以提昇平台的抗震效果。平台性能的檢驗方式是運用暫態模擬加入應力模組及網格變形模組，將平台類比成單自由度低阻尼的自由振動系統。從位移應答(response)曲線可得知承載高度、阻尼比與最大振幅差，藉此推估平台承載性能。實驗部分則進行承載高度量測進而與模擬結果相互比對，得知模擬結果趨勢正確。本文設計三種創新進氣幾何結構：NPAT1節流器孔徑與氣袋深度最小；NPAT次之，NPAT2最大。歸納結果顯示：承載高度與供氣速度及節流器孔徑有關，若節流器孔徑太大會喪失節流功能，承載高度則由供氣速度主導。阻尼比分析顯示：NPATI及NPVT1因節流器孔徑尺寸最小阻尼比最大；創新進氣導管NPAT1及NPVT1較佳操作條件是供氣速度為0.50~1.25 m/s及3.75~4.00 m/s， NPVT1阻尼比最多可提昇約34.1％，性能表現卓越。最大振幅差則受供氣速度、節流器孔徑及收縮係數的影響，供應氣體速度增加，最大振幅差增加，在供氣速度為3.75~4.00 m/s，NPAT1最大振幅差最多可降低約42.0%。增設抽氣裝置有助於提升承載性能， NPVT1比NPAT1減小約8~18 之最大振幅差。綜合結果說明附有創新進氣結構之氣浮平台對承載特性有正面的成效，驗證靜壓氣體軸承設計理念可有效提昇平台承載性能。

關鍵字

氣浮 ； 氣靜壓軸承 ； 氣體潤滑 ； 面板傳輸 ； 搬運系統

參考文獻

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