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湘潭漲知識 | 真空吸盤的知識及應用

發布時間： 2024-10-11 閱讀次數： 316次

真空吸盤，又稱真空吊具，是真空設備執行器之一。一般來說，利用真空吸盤抓取制品是較廉價的一種方法。真空吸盤品種多樣，吸盤材料采用丁腈橡膠制造,具有較大的扯斷力,因而廣泛應用于各種真空吸持設備上,如在建筑、造紙工業及印刷、玻璃等行業,實現吸持與搬送玻璃、紙張等薄而輕的物品的任務。
在產品包裝、物體傳輸和機械裝配等自動作業線，使用真空吸盤來抓取物體的案例越來越多。柔而有彈性的吸盤可以很方便地實現諸如工件的吸持、脫開、傳遞等搬運功能，并確保不損壞其作用之對象。而吸持力靠真空系統維持，真空的產生可以是由電動機、真空泵以及各種真空器件所組成的真空系統來提供，也可以由壓縮空氣通過真空發生器所產生的二次真空來提供。前者需要配置獨立的真空系統，而后者可以利用一般生產過程中已有的空氣壓縮系統。因此，特別在各種包裝作業過程中，利用二次真空方法顯得十分方便、經濟。
真空發生器的原理是：壓縮空氣通過收縮的噴嘴后，從噴嘴噴射出的高速氣流卷吸周圍的靜止流體和它一起向前流動，從而在接受室形成負壓，誘導二次真空。這樣的真空系統，尤其對于不需要大流量真空的工況條件更顯出它的優越性。作者在《大氣噴射器的真空發生機制及其主要參數的設計》一文中對真空發生器的結構及參數設計進行了詳細的分析，可以根據所需的真空度設計出所需的真空發生器。
用真空吸盤來抓取物體，可以根據物體的不同形狀來實現任意角度的傳遞。以下將從兩種特殊位置，即水平和垂直兩個方向，對真空吸盤的受力進行動態分析。
1 真空吸盤安裝方位
真空吸盤用于兩種不同位置工作時的安裝方位。在吸盤水平安裝時，除了要吸持住工件負載外，還應該考慮吸盤移動時因工件的慣性力對吸力的影響。而吸盤垂直安裝時，吸盤的吸力與吸盤與工件間的摩擦力有密切關系。
2 受力分析
真空吸盤良種工作情況下的力學模型，參數說明如下：ΔPu為真空度；Fv為垂直負載；Aw為有效面積；Fh為水平負載；Pd為密封面的表面壓力；Fr為摩擦力；Ad為密封面積；Ad為密封面積的受力；F為負載力；μ為真空吸盤與工件間的摩擦系數；Fs為吸力；Fa為加速度力；x、y為真空吸盤受力分析坐標。
由真空吸盤工作原理及上述受力可知，要滿足正常的吸持物體的要求，即能夠正常作業的條件為：Fd=Pd·Ad＞0，且水平安裝時Fr= Fd?μ＞Fh，垂直安裝時Fr= Fd?μ＞Fv。設，已知被吸持物體重mkg，真空度為ΔPu，則Fs=ΔPu?Aw。再設旋轉角度φ ，旋轉半徑r，重力加速度g，夾持時間t，Fs1為靜態吸力，Fs2為動態吸力。
a．靜態負載計算：
為靜態吸力：Fs1=fv=mg；當取安全系數為n時，Fs1=nmg
b．動態負載計算：
當真空吸盤處于水平位置時，受力處于平衡狀態，即：
∑Fx=0 Fh-Fr=0 即 Fh=Fr
∑Fy=0 Fv+Fd-Fs2=0
即 Fd=Fs2-Fv
因為摩擦力Fr等于密封面積的受力和摩擦系數的乘積，即：
Fr=Fd?μ=(Fs2-Fv)?μ
又因為垂直負載力Fv等于物體質量與加速度的乘積，當真空吸盤處于垂直位置時，受力處于平衡狀態。
c.安全系數
上述計算所得的吸力或者側向力的數值只是理論值，在實際的應用中還得考慮很多因素，比如吸盤的大小及形狀，工件的表面粗糙度、形狀、硬度，搬運速度，翻轉動作等等，這樣在真空吸盤選型時就必須考慮安全系數。
一般情況下，安全系數K≥2。
3 吸盤的選用
上面即為真空吸盤吸持物體時所需要的動態吸力計算公式。對面積大的吸吊物，重的吸吊物，有振動的吸吊物或要求快速搬運的吸吊物，在應用公式時，必須計及工作環境系數、安全系數。實際中，為防止吸吊物脫落，通常使用多個吸盤進行吸吊，此時應注意使這些協同工作的吸盤合理配置，使吸吊合力作用點與被吸吊物的重心盡量靠近。
4 結論
真空吸盤的動態設計使吸盤的工作更安全可靠。在對吸盤兩個典型工位的受力進行靜態和動態分析和比較的基礎上，為真空吸盤的設計應用提供更科學、更安全的設計依據。
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