|
|
发表于 2007-10-26 22:06:22
|
显示全部楼层
来自： 中国江苏常州
作者：腾红华: K6 P0 `' h% d1 e
1 Y% o) B P3 B' z, G- l
/ o, M& e; V$ S% G W
5 F, Z$ x2 ]) a7 Q. v
# t6 N! |4 C6 g% z# j3 H6 W: |真空吸盘吸持物体的动力学分析! a2 ^0 w$ ~7 Q. I+ X9 [
腾红华
. O* Q( [. _: n& I（武汉工业学院）! n1 Y3 \6 V2 P0 E& E4 M
P' W/ U" h+ K) F4 H6 x9 ~- ^. E% F1 M7 P1 H4 z
摘要：& M$ S+ a* B b) w
真空吸盘的动态设计使吸盘的工作更安全可靠。在对吸盘两个典型工位的受力进行静态和动态分析和比较的基础上，为真空吸盘的设计应用提供更科学、更安全的设计依据。' L5 G9 ?# Z* w) ~" a: T
关键词：7 x( m' V# x" Z0 b0 t
真空吸盘 吸持力 动态分析
/ d# m, n; J. U) ^; t& F, \# H% X& _1 i0 {: E Y
在产品包装、物体传输和机械装配等自动作业线，使用真空吸盘来抓取物体的案例越来越多。柔而有弹性的吸盘可以很方便地实现诸如工件的吸持、脱开、传递等搬运功能，并确保不损坏其作用之对象。而吸持力靠真空系统维持，真空的产生可以是由电动机、真空泵以及各种真空器件所组成的真空系统来提供，也可以由压缩空气通过真空发生器所产生的二次真空来提供。前者需要配置独立的真空系统，而后者可以利用一般生产过程中已有的空气压缩系统。因此，特别在各种包装作业过程中，利用二次真空方法显得十分方便、经济。真空发生器的原理是：压缩空气通过收缩的喷嘴后，从喷嘴喷射出的高速气流卷吸周围的静止流体和它一起向前流动，从而在接受室形成负压，诱导二次真空。这样的真空系统，尤其对于不需要大流量真空的工况条件更显出它的优越性。作者在《大气喷射器的真空发生机制及其主要参数的设计》一文中对真空发生器的结构及参数设计进行了详细的分析，可以根据所需的真空度设计出所需的真空发生器。用真空吸盘来抓取物体，可以根据物体的不同形状来实现任意角度的传递。以下将从两种特殊位置，即水平和垂直两个方向，对真空吸盘的受力进行动态分析。
8 [4 [" E* b5 n: a
# j; j6 J4 a$ o1 _1 真空吸盘安装方位" {3 i, ]6 C3 @6 q; N
如图1所示为真空吸盘用于两种不同位置工作时的安装方位。在图1a吸盘水平安装时，除了要吸持住工件负载外，还应该考虑吸盘移动时因工件的惯性力对吸力的影响。而图1b吸盘垂直安装时，吸盘的吸力与吸盘与工件间的摩擦力有密切关系。2 k; _& y/ ?8 }* N5 c
" F) o% n3 g. Z2 ^2 受力分析, n7 j1 m( O& [8 r2 ^$ Z9 B: k
真空吸盘良种工作情况下的力学模型如图2所示，图中个参数说明如下：ΔPu为真空度；Fv为垂直负载；Aw为有效面积；Fh为水平负载；Pd为密封面的表面压力；Fr为摩擦力；Ad为密封面积；Ad为密封面积的受力；F为负载力；μ为真空吸盘与工件间的摩擦系数；Fs为吸力；Fa为加速度力；x、y为真空吸盘受力分析坐标。( a( _6 B3 G; s# ^: g
由真空吸盘工作原理及上述受力图可知，要满足正常的吸持物体的要求，即能够正常作业的条件为：Fd=Pd·Ad＞0，且水平安装时Fr= Fd•μ＞Fh，垂直安装时Fr= Fd•μ＞Fv。
; K8 v8 y4 o% F5 n C C 设，已知被吸持物体重mkg，真空度为ΔPu，则Fs=ΔPu•Aw。再设旋转角度φ ，旋转半径r，重力加速度g，夹持时间t，Fs1为静态吸力，Fs2为动态吸力。
; H5 n8 {' N5 p3 d, O. j9 qa． 静态负载计算：
$ W$ [, p, `! m/ }* L5 ]为静态吸力：Fs1=fv=mg；当取安全系数为n时，Fs1=nmg
$ G% o. g) M# o$ p! F$ `b． 动态负载计算：
0 s: T G* X$ o! {. f8 m; K7 _①
9 Y/ w. Z8 `2 P9 T: F当真空吸盘处于水平位置时，受力处于平衡状态，即：2 b) W) H2 M: ]# y# \1 G7 M; F
∑Fx=0 Fh-Fr=0 即 Fh=Fr
+ a4 c z6 @" o! ? j∑Fy=0 Fv+Fd-Fs2=0, c I$ a9 ^6 Z1 b: x7 Z* D! F
即 Fd=Fs2-Fv
- B$ T" Q8 c% ^/ K因为摩擦力Fr等于密封面积的受力和摩擦系数的乘积，即：
" E6 ]+ D0 m' S9 d c+ R& C0 SFr=Fd•μ=(Fs2-Fv)•μ
" B- P1 D1 h- Y% i( t9 [又因为垂直负载力Fv等于物体质量与加速度的乘积，即 则：: S! H# ^/ C: C7 b8 q
(1)
6 m1 e( S" ]2 ]; ~- ?: l8 z V$ T1 M当真空吸盘处于垂直位置时，受力处于平衡状态，即：
9 \. } u0 u! Y. o (2)
- f9 `) J8 o2 L8 d2 v. \( [$ e/ r' b' x/ Y$ s) H4 ]9 g, \# x
3 吸盘的选用
- ?4 {" l. ^( t 上面导出的式(1)和式(2)即为真空吸盘吸持物体时所需要的动态吸力计算公式。对面积大的吸吊物，重的吸吊物，有振动的吸吊物或要求快速搬运的吸吊物，在应用公式时，必须计及工作环境系数、安全系数。实际中，为防止吸吊物脱落，通常使用多个吸盘进行吸吊，此时应注意使这些协同工作的吸盘合理配置，使吸吊合力作用点与被吸吊物的重心尽量靠近。
% C+ r5 t" o# D% P
; J5 ^/ W9 x7 l8 C7 i8 J: g: L& n4 结论- W5 O$ E7 q% F# F- i% `9 C" d
真空吸盘的动态设计使吸盘的工作更安全可靠。在对吸盘两个典型工位的受力进行静态和动态分析和比较的基础上，为真空吸盘的设计应用提供更科学、更安全的设计依据。 |
评分
-
查看全部评分
|
楼主
发表于 2007-10-31 20:46:04