|
|
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6 i& ^, A. t8 d# n6 ?
( j, v/ |/ f8 k* D$ }. J9 l* O1 Y " l5 h* |5 ~: U1 z3 n% H
" n, s# Y: J, |3 Q; M$ ?2 o6 g+ P$ f: W, z- c+ x% Q
真空吸盘吸持物体的动力学分析
5 [3 ~3 c/ v7 E& W- v腾红华
- N* S* J7 f4 n: D, N（武汉工业学院）! V& g" C3 o V! x; Y
' H( E( J2 T7 M
" n. b2 N k* R: z% X* I摘要：5 n! j- W2 k; @# B
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。, @" c2 c. i% I0 S9 t
关键词：
$ z' _$ ^) w4 q. [真空吸盘 吸持力 动态分析4 P U2 N; X$ H# i" {0 T
+ }) u7 j0 y) }1 J% y& R 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。3 f2 ? l+ n+ v) [4 \
+ D1 x8 |: R* U; A8 C: w: x
1 真空吸盘安装方位
0 F, x) v4 ] S* X+ @1 q* I$ S 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。
: S& a" u0 A! a. C) z: ]& T$ ?; e1 i9 N5 o, Y
2 受力分析
% q* J9 A1 Q( Y4 p3 ?) q 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。
6 z2 q* [: W% o9 f2 F$ P 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。
& U) a Y, H% s2 c- U 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。
8 k9 v6 A9 l. Za． 静态负载计算：7 W1 O1 L* G" c! [% g
为静态吸力：Fs1=fv=mg；当取安全系数为n时，Fs1=nmg3 X7 l7 O1 d1 l# k! C7 E( J `
b． 动态负载计算：
* S/ T K/ x* K3 `) n( e①
" R; [- I5 h# G当真空吸盘处于水平位置时，受力处于平衡状态，即：
1 n m! b1 V: ?+ l∑Fx=0 Fh-Fr=0 即 Fh=Fr
, P$ ? x0 h" G6 \$ P( Z∑Fy=0 Fv+Fd-Fs2=0
1 K$ z! u0 m" a0 |. [4 l即 Fd=Fs2-Fv
/ B( S, {8 x& c. |; B9 O) a: }3 P因为摩擦力Fr等于密封面积的受力和摩擦系数的乘积，即：) X' k( F- P6 e2 k/ K
Fr=Fd•μ=(Fs2-Fv)•μ+ L v% D( y+ g( f
又因为垂直负载力Fv等于物体质量与加速度的乘积，即 则：& X$ W, d8 f" H: \8 r
(1)4 }7 E, [% |) k; G5 _7 G ^# x
当真空吸盘处于垂直位置时，受力处于平衡状态，即：
' c" W8 Z/ J; y" T3 X8 H (2)
/ E: ?: ^& l/ @+ n2 r1 Z+ S* `! ^9 A0 Y
3 吸盘的选用
8 V# _: G. D2 F) j/ ? 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。7 r1 D% X; A8 t) |4 X
( o+ L# G: d" L2 q6 s4 结论8 u! T- H. m2 h; [! @/ p% m4 ?% K
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