上海萬(wàn)經(jīng)泵業(yè)制造有限公司作者
1、真空吸盤安裝方位
如圖1所示為真空吸盤用于兩種不同位置工作時(shí)的安裝方位。在圖1a吸盤水平安裝時(shí),除了要吸持住工件負(fù)載外,還應(yīng)該考慮吸盤移動(dòng)時(shí)因工件的慣性力對(duì)吸力的影響。而圖1b吸盤垂直安裝時(shí),吸盤的吸力與吸盤與工件間的摩擦力有密切關(guān)系。
2、受力分析
真空吸盤良種工作情況下的力學(xué)模型如圖2所示,圖中個(gè)參數(shù)說(shuō)明如下:ΔPu為真空度;Fv為垂直負(fù)載;Aw為有效面積;Fh為水平負(fù)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(fù)載力;μ為真空吸盤與工件間的摩擦系數(shù);Fs為吸力;Fa為加速度力;x、y為真空吸盤受力分析坐標(biāo)。
由真空吸盤工作原理及上述受力圖可知,要滿足正常的吸持物體的要求,即能夠正常作業(yè)的條件為:Fd=Pd·Ad>0,且水平安裝時(shí)Fr=Fd•μ>Fh,垂直安裝時(shí)Fr=Fd•μ>Fv。
設(shè),已知被吸持物體重mkg,真空度為ΔPu,則Fs=ΔPu•Aw。再設(shè)旋轉(zhuǎn)角度φ,旋轉(zhuǎn)半徑r,重力加速度g,夾持時(shí)間t,F(xiàn)s1為靜態(tài)吸力,F(xiàn)s2為動(dòng)態(tài)吸力。
a.靜態(tài)負(fù)載計(jì)算:
為靜態(tài)吸力:Fs1=fv=mg;當(dāng)取安全系數(shù)為n時(shí),F(xiàn)s1=nmg
b.動(dòng)態(tài)負(fù)載計(jì)算:
?、佼?dāng)真空吸盤處于水平位置時(shí),受力處于平衡狀態(tài),即:
∑Fx=0Fh-Fr=0即Fh=Fr
∑Fy=0Fv+Fd-Fs2=0
即Fd=Fs2-Fv
因?yàn)槟Σ亮r等于密封面積的受力和摩擦系數(shù)的乘積,即:
Fr=Fd•μ=(Fs2-Fv)•μ
又因?yàn)榇怪必?fù)載力Fv等于物體質(zhì)量與加速度的乘積,即則:
當(dāng)真空吸盤處于垂直位置時(shí),受力處于平衡狀態(tài),即:
(2)
3吸盤的選用
上面導(dǎo)出的式(1)和式(2)即為真空吸盤吸持物體時(shí)所需要的動(dòng)態(tài)吸力計(jì)算公式。對(duì)面積大的吸吊物,重的吸吊物,有振動(dòng)的吸吊物或要求快速搬運(yùn)的吸吊物,在應(yīng)用公式時(shí),必須計(jì)及工作環(huán)境系數(shù)、安全系數(shù)。實(shí)際中,為防止吸吊物脫落,通常使用多個(gè)吸盤進(jìn)行吸吊,此時(shí)應(yīng)注意使這些協(xié)同工作的吸盤合理配置,使吸吊合力作用點(diǎn)與被吸吊物的重心盡量靠近。
4結(jié)論
真空吸盤的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)使吸盤的工作更安全可靠。在對(duì)吸盤兩個(gè)典型工位的受力進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析和比較的基礎(chǔ)上,為真空吸盤的設(shè)計(jì)應(yīng)用提供更科學(xué)、更安全的設(shè)計(jì)依據(jù)。
如圖1所示為真空吸盤用于兩種不同位置工作時(shí)的安裝方位。在圖1a吸盤水平安裝時(shí),除了要吸持住工件負(fù)載外,還應(yīng)該考慮吸盤移動(dòng)時(shí)因工件的慣性力對(duì)吸力的影響。而圖1b吸盤垂直安裝時(shí),吸盤的吸力與吸盤與工件間的摩擦力有密切關(guān)系。
2、受力分析
真空吸盤良種工作情況下的力學(xué)模型如圖2所示,圖中個(gè)參數(shù)說(shuō)明如下:ΔPu為真空度;Fv為垂直負(fù)載;Aw為有效面積;Fh為水平負(fù)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(fù)載力;μ為真空吸盤與工件間的摩擦系數(shù);Fs為吸力;Fa為加速度力;x、y為真空吸盤受力分析坐標(biāo)。
由真空吸盤工作原理及上述受力圖可知,要滿足正常的吸持物體的要求,即能夠正常作業(yè)的條件為:Fd=Pd·Ad>0,且水平安裝時(shí)Fr=Fd•μ>Fh,垂直安裝時(shí)Fr=Fd•μ>Fv。
設(shè),已知被吸持物體重mkg,真空度為ΔPu,則Fs=ΔPu•Aw。再設(shè)旋轉(zhuǎn)角度φ,旋轉(zhuǎn)半徑r,重力加速度g,夾持時(shí)間t,F(xiàn)s1為靜態(tài)吸力,F(xiàn)s2為動(dòng)態(tài)吸力。
a.靜態(tài)負(fù)載計(jì)算:
為靜態(tài)吸力:Fs1=fv=mg;當(dāng)取安全系數(shù)為n時(shí),F(xiàn)s1=nmg
b.動(dòng)態(tài)負(fù)載計(jì)算:
?、佼?dāng)真空吸盤處于水平位置時(shí),受力處于平衡狀態(tài),即:
∑Fx=0Fh-Fr=0即Fh=Fr
∑Fy=0Fv+Fd-Fs2=0
即Fd=Fs2-Fv
因?yàn)槟Σ亮r等于密封面積的受力和摩擦系數(shù)的乘積,即:
Fr=Fd•μ=(Fs2-Fv)•μ
又因?yàn)榇怪必?fù)載力Fv等于物體質(zhì)量與加速度的乘積,即則:
當(dāng)真空吸盤處于垂直位置時(shí),受力處于平衡狀態(tài),即:
(2)
3吸盤的選用
上面導(dǎo)出的式(1)和式(2)即為真空吸盤吸持物體時(shí)所需要的動(dòng)態(tài)吸力計(jì)算公式。對(duì)面積大的吸吊物,重的吸吊物,有振動(dòng)的吸吊物或要求快速搬運(yùn)的吸吊物,在應(yīng)用公式時(shí),必須計(jì)及工作環(huán)境系數(shù)、安全系數(shù)。實(shí)際中,為防止吸吊物脫落,通常使用多個(gè)吸盤進(jìn)行吸吊,此時(shí)應(yīng)注意使這些協(xié)同工作的吸盤合理配置,使吸吊合力作用點(diǎn)與被吸吊物的重心盡量靠近。
4結(jié)論
真空吸盤的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)使吸盤的工作更安全可靠。在對(duì)吸盤兩個(gè)典型工位的受力進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析和比較的基礎(chǔ)上,為真空吸盤的設(shè)計(jì)應(yīng)用提供更科學(xué)、更安全的設(shè)計(jì)依據(jù)。
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