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应用
英国一名业余发明家利用两部吸尘机作为动力,研制了一款真空吸盘,双手各拿着一个连接背后吸尘机背囊的巨型吸板,可以在墙上爬行,有如蜘蛛侠一样,十分过瘾。
英国男子发明真空吸盘 变身蜘蛛侠墙上爬
英国男子发明真空吸盘 变身蜘蛛侠墙上爬
这名发明家是斯坦斯菲尔德,他在超市买了两部1500瓦特的吸尘机,拆去了机壳后,把两个机械装在一个背板上,如背囊一样负在背后。两个去壳吸尘机的长长吸喉各连接两个真空吸板,吸板用橡胶密封,确保特强吸力。斯坦斯菲尔德把吸尘发动机背囊挂在背后,然后用手各拿着一个真空吸板,双脚则踩在吸盘垂下的长带上。
当开动吸尘机,便可以利用抽气原理,拿着两个吸板在墙上面走动,当推动吸板向上时,脚步踏上一步配合,如此便好像爬墙一样,一步步往上爬行。
他利用这款真空吸盘,在一批观众面前,成功一步步爬上30英尺高学校外墙,直上天台。街上观众都为之目眩神往。
真空吸盘在使用中具有诸多优势,但也有一些不足之处,下面一起来了解一下真空吸盘所具有的特点:
一、无污染。真空吸盘特别环保,不会污染环境,没有光、热,电磁等产生。
二、易使用。不管被吸物体是什么材料做的,只要能密封,不漏气,均能使用。电磁吸盘就不行,它只能用在钢材上,其他材料的板材或者物体是不能吸的。
三、不伤工件。真空吸盘由于是橡胶材料所造,吸取或者放下工件不会对工件造成任何损伤。而挂钩式吊具和钢缆式吊具就不行。在一些行业,对工件表面的要求特别严格,他们只能用真空吸盘。
四、易损耗。由于它一般用橡胶制造,直接接触物体,磨损严重,所以损耗很快。它是气动易损件。正因如此,它才如此显著地从众多气动元件中重点**出来了。
真空吸盘吸附原理
真空吸盘采用了真空原理,即用真空负压来“吸附”工件以达到夹持工件的目的。如图1 所示:通气口与真空发生装置相接,当真空发生装置启动后,通气口通气,吸盘内部的空气被抽走,形成了压力为P2 的真空状态。此时,吸盘内部的空气压力低于吸盘外部的大气压力P1,即P2 < P1,工件在外部压力的作用下被吸起。吸盘内部的真空度越高,吸盘与工件之间贴的越紧。
真空吸盘选择事项
一、被移送物体的质量–决定吸盘的大小和数量
二、被移送物体的形状和表面状态–选定吸盘的种类
三、工作环境(温度)–选择吸盘的材质
四、连接方式–吸盘、接头、缓冲连接器
五、被移送物体的高低
六、缓冲距离
1 真空吸盘安装方位
真空吸盘用于两种不同位置工作时的安装方位。在吸盘水平安装时,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 受力分析
真空吸盘良种工作情况下的力学模型,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。
由真空吸盘工作原理及上述受力可知,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。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。
a. 静态负载计算:
为静态吸力:Fs1=fv=mg;当取安全系数为n时,Fs1=nmg
b. 动态负载计算:
当真空吸盘处于水平位置时,受力处于平衡状态,即:
∑Fx=0 Fh-Fr=0 即 Fh=Fr
∑Fy=0 Fv+Fd-Fs2=0
即 Fd=Fs2-Fv
因为摩擦力Fr等于密封面积的受力和摩擦系数的乘积,即:
Fr=Fd•μ=(Fs2-Fv)•μ
又因为垂直负载力Fv等于物体质量与加速度的乘积,当真空吸盘处于垂直位置时,受力处于平衡状态。
3 吸盘的选用
上面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。
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