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高速行驶的火车会带动周边气流向其流动,这种气流会产生将附近的人吸向火车的“吸力”,车速越大,这种“吸力”也就越大,为防止这样的一种情况,必须使人和火车保持一个安全距离,这也就是设置黄线的原因。
有时我们应该预防这种“吸力”,但有时我们也会利用他们,比如在自动化生产线上,需要用机器自动抓取一些零件,如果零件比较轻薄,就会用到吸盘。吸盘需要从外到内的“吸入”气流,而这种气流就可以用题中的真空发生器来实现。
经过上面的介绍,相信我们大家已对这种“真空”的形成有了一个直观的理解,接下来,我们就由理论到实际,来捋一捋真空发生器的工作原理:
我们都知道,自然界是遵从能量守恒定律的,对空气流体,其压力势能、动能和重力势能之和应当是个常数,如果用公式表示,应为:
式中:p为气体静压力;ρ为气体密度;v为流速;g为重力加速度;h为高度。
假定空气流体不可压缩(即ρ不变),并且忽略高度h的变化,根据上面的公式,我们就能得出一个结论:空气流体的静压力p和流速v的变化趋势是相反的,这也就是我们常说的伯努利原理。
压缩空气从供气口处进入,其截面积变小,根据式2, 流速就会变大;由式1我们大家可以知道, 流速变大,该处静压力就会变小,如果合理地设定这个喷嘴孔截面的面积,就可以使该处的静压力减小到大气压力以下。
这就意味着,在真空口处会形成一个压力差,而且是内部压力比外界大气压低,这种压差就会使空气从外到内流进真空口,当真空进气口连接真空吸盘等执行元件时,真空吸盘与被吸工件接触后会形成密闭空间,其中的气体就会被抽出,从而形成了我们所说的真空,随着供气压力的增加,其真空度达到最大值
这里所谓的真空,是指在一个特定空间内,其内部压力小于大气压力的状态,所以对于真空相关的负压,只是一个相对于大气压的概念。这就引入了绝对压力、表压力和真空度的概念。
顾名思义,绝对压力即实际压力,以绝对零压作为基准点;如果实际压力大于大气压力,那么超过大气压力的部分则称为表压力,通常压力表所测得的压力,都是指表压力。
如果绝对压力小于大气压,那么用大气压减去绝对压力的那一部分就称为真空度,我们之前提到的负压,其实就可以用真空度来表示。
真空发生器的原理以及功能我们已大致了解了,那么它有哪些重要性能参数,来作为我们选型的依据呢?
想一下,真空发生器大多用于连接真空吸盘来吸取工件,为了能顺利吸住零件,第一步是要什么?
请注意这个最大真空度是真空进气口完全封闭时真空进气室的真空度,如果没有完全封闭,这个真空度是要打折的。
时间就是金钱!一台设备的动作时间是很重要的。对于真空发生器来说,其最大抽吸流量的大小会影响吸盘的响应时间,所以它也是一个很重要的参数。
由于真空发生器是一直排气的,所以出于节能减排的要求,也要考虑到耗气量的影响。
我从某气孔元件厂商的电子样本上截取了一个曲线图,该图说明了以上参数之间的关系。
•真空压力随着供气压力的增加而增加,当达到最大真空度时,即便继续增加供气压力,真空压力也不再增加,反而还有少许的下降趋势;
该流量特性曲线有一个条件,即供气压力为0.45Mpa,从该曲线我们大家可以得出,吸入流量越大,真空压力越小。从两个极端情况来说,吸入流量为0时,相当于将真空口堵住,此时其内部的真空压力达到最大;吸入流量达到最大时,相当于真空口完全敞开,此时真空压力几乎为零。
说到这里大家肯定会有一个疑问,流量特殊性质曲线MPa的情况下?我们大家可以再看一下左边排气特征曲线MPa左右时,真空度和吸入流量基本同时达到最大值,这在某种程度上预示着在该压力下,真空发生器的状态最优。所以该厂商也将0.45MPa作为推荐供气压力值。
真空发生器是需要与真空吸盘和其他元件及气管等以特定的方式相连接的,所以要综合气控回路,目标条件,并且与其他相关元件一起确定的,其过程较为复杂,计算量也比较多。但是不需要过多的担心,不要忘了你的供应商在这方面是很专业的,他们一般会提供在线的选型工具供你使用,比如说像下图这类:
如果还有疑问怎么办,还是我之前所说的,别犹豫,拿起电话咨询你的供应商。机械设计这种工作本身就不是靠埋头苦干就能做好的,它还要一直的和外界交流,不断的从外界获取你需要的信息,才能事半功倍。
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2024-March-16
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