IDENTIFICAZIONE NUMERICA DI PATTINI PNEUMOSTATICI MULTIFORO A GEOMETRIA RETTANGOLARE = NUMERICAL IDENTIFICATION OF RECTANGULAR AEROSTATIC PADS WITH MULTIPLE SUPPLY HOLES

Grazie al loro attrito nullo, pulizia e lunga vita di esercizio, i pattini pneumostatici sono impiegati in molte applicazioni dove sono richieste elevate precisioni di posizionamento. Tra queste applicazioni vi sono macchine utensili, guide lineari e scanner ottici. Tuttavia, questa tipologia di cuscinetti è caratterizzata da bassi valori di rigidezza relativa e smorzamento. Per tale motivo sono state analizzate molte soluzioni che permettono di ridurre queste limitazioni. A tal fine, sono state valutate soluzioni finalizzate ad incrementare le prestazioni dei cuscinetti scegliendo opportunamente i loro sistemi di alimentazione. Ad esempio, è stata studiata l’influenza della disposizione, il numero e la dimensione dei fori di alimentazione di pattini multiforo. Altri studi simili hanno trattato l’uso di ragnature, microfori o superfici porose. Successivamente, sono state sviluppate nuove metodologie di compensazione che consistono nell’integrare i cuscinetti con componenti aggiuntivi al fine di incrementarne le prestazioni. In generale è possibile distinguere metodi di compensazione passivi ed attivi. I sistemi di compensazione passiva utilizzano componenti, quali ad esempio valvole pneumatiche o elementi cedevoli, che sfruttano solo l’energia associata alla pressione di alimentazione. Al contrario, nella compensazione attiva i pattini sono integrati con elementi quali i sensori, controllori e attuatori che richiedono l’utilizzo di fonti di energia esterna. Nella maggior parte dei casi, l’utilizzo di questi metodi di compensazione ha richiesto un uso sempre più frequente di modelli a parametri concentrati. Infatti, ciò permette sia di ridurre notevolmente i tempi di calcolo che implementare in maniera relativamente semplice dei modelli costituiti da più cuscinetti semplici e/o integrati con sistemi che richiedono l’implementazione di equazioni fisiche di diversa natura. Purtroppo, per poter utilizzare i modelli a parametri concentrati, non sempre si dispone di formulazioni accurate, specialmente per quanto riguarda il calcolo dei coefficienti di efflusso e della pressione media all’interno del meato. Lo scopo del presente lavoro di tesi è quello di effettuare un’identificazione numerica per pattini rettangolari. In particolare, l’obiettivo principale è sfruttare i risultati ottenuti da un modello numerico di tipo FEM per poter poi risalire a delle formulazioni a parametri concentrati che forniscano dei risultati vicini a quelli del modello a parametri distribuiti. Il modello FEM è stato sfruttato per effettuare una “mappatura” delle prestazioni di un modello di pattino pneumostatico multiforo al variare di diversi parametri funzionali: la geometria, la pressione di alimentazione e l’altezza del meato. In seguito, è stato implementato il corrispondente modello a parametri concentrati, le cui equazioni sono state poi sfruttate al fine di implementare una procedura di identificazione numerica. I dati ottenuti da questa interpolazione sono poi stati interpolati al fine di ottenere delle opportune espressioni analitiche da integrare all’interno dei modelli a parametri concentrarti. Infine, le formulazioni proposte sono state integrate all’interno del modello a parametri concentrati che è poi stato verificato tramite confronto con il modello a parametri distribuiti. Tale ha dimostrato che la procedura proposta consente di ottenere modelli a parametri concentrati che presentano comportamenti statici molto simili a quelli dei parametri distribuiti per un elevato numero di condizioni di lavoro.