真空吸盤吸持物體的動力學分析
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的安裝方位。在圖1a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。而圖1b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(guān)系。
2、受力分析
真空吸盤良種工作情況下的力學模型如圖2所示，圖中個參數(shù)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(shù)；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Fr=Fd•μ＞Fh，垂直安裝時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，夾持時間t，F(xiàn)s1為靜態(tài)吸力，F(xiàn)s2為動態(tài)吸力。
a．靜態(tài)負載計算：
為靜態(tài)吸力：Fs1=fv=mg；當取安全系數(shù)為n時，F(xiàn)s1=nmg
b．動態(tài)負載計算：
①當真空吸盤處于水平位置時，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
因為摩擦力Fr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
又因為垂直負載力Fv等于物體質(zhì)量與加速度的乘積，即則：
當真空吸盤處于垂直位置時，受力處于平衡狀態(tài)，即：
(2)
3吸盤的選用
上面導出的式(1)和式(2)即為真空吸盤吸持物體時所需要的動態(tài)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(huán)境系數(shù)、安全系數(shù)。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(xié)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(jié)論
真空吸盤的動態(tài)設(shè)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(tài)和動態(tài)分析和比較的基礎(chǔ)上，為真空吸盤的設(shè)計應用提供更科學、更安全的設(shè)計依據(jù)。
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