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气压传动及控制第七章真空系统 李军哈工大气动技术中心2006年3月29日 7 1概述 7 2真空元件 7 2 1真空泵 7 2 2真空发生器 7 2 3真空吸盘 7 2 4真空用气阀 7 2 5真空压力开关 7 2 6真空过滤器 7 3真空组件 7 4真空用元件的选用 主要内容 真空吸附是利用真空泵或真空发生器产生真空 由真空吸盘吸附物体 从而达到吊运物体 移动物体 组装产品的目的 真空吸附已广泛应用于家电生产 汽车制造 产品包装 板材输送等作业中 如电视机厂的显象管 电子枪的加工 运输 装配及电视机的组装 包装机械中包装纸的吸附 送标 贴标 包装袋的开启 汽车玻璃的安装等 总之 任何具有光洁且不透气表面的物体 特别对于非铁 非金属等不适合夹紧形状的物体 如玻璃 纸张 塑料膜等 都可使用真空吸附 7 1概述 7 1概述 7 1概述 7 1概述 真空发生装置有真空泵和真空发生器 因而真空系统可分为真空泵系统和真空发生器系统 真空泵是吸入口形成负压 排气口直接通大气 两端压力比很大地抽出气体的机械 真空发生器是利用压缩空气的流动产生真空的装置 由于它获取真空容易 因此应用十分广泛 7 1概述 真空区域如何划分 真空理论者推荐的真空区域划分如下 低真空1 0 1 0E4Pa高真空1 0E 5 1 0Pa超高真空1 0E 11 1 0E 5Pa极高真空 1 0E 11pa 7 1概述 一个典型的真空系统的构成如下 真空泵或真空发生器 真空发生装置 真空压力开关 真空度的确认 真空供给阀 向真空发生器供给压缩空气 或将真空泵的真空提供给系统 真空破坏阀 真空破坏 真空过滤器 防止在抽吸过程中将异物和粉尘吸入 真空吸盘 吸附工件 7 1概述 7 1概述 7 1概述 7 1概述 真空泵的分类 透平式 离心式 轴流式 容积式 往复式 活塞式 膜片式 喷射式 回转式 叶片式 水环式等 7 2 1真空元件 真空泵 真空泵 7 2 1真空元件 真空泵 7 2 1真空元件 真空泵 真空泵的主要性能指标有 1 极限压力 将真空泵与检测容器相连 放入待测的气体后 进行长时间连续的抽气 当容器内的气体压力不再下降 而维持某一定值时 此压力即为泵的极限压力 2 抽气速率 在泵的吸气口处 单位时间流过的气体的体积称为泵的抽气速率 单位为 L S 7 2 1真空元件 真空泵 工作原理典型的真空发生器的结构原理如图所示 它是由先收缩后扩张的拉瓦尔喷管 负压腔和接收管等组成 由供气口 排气口和真空口 当供气口的供气压力高于一定值后 喷管射出超声速射流 由于气体的粘性 高速射流卷吸走负压腔内的气体 使该腔形成很低的真空度 在真空口处接上真空吸盘 靠真空压力便可吸起吸吊物 7 2 2真空元件 真空发生器 7 2 2真空元件 真空发生器 真空发生器的性能排气特性 流量特性 排气特性 是指真空压力 吸入流量或空气消耗量随真空发生器的供气压力变化的关系 排气特性曲线如图所示 7 2 2真空元件 真空发生器 流量特性 是指在真空发生器的供气压力一定时 真空压力与吸入流量的关系 吸入流量是指从吸入口吸入的空气流量 真空压力与吸入流量呈现性关系 当吸入口向大气敞开时 其吸入量为最大 称为最大吸入量 此时真空压力为零 当吸入口完全关闭 即吸入流量为零时 吸入口内的真空压力称为最大真空压力 在空气消耗量保持不变的条件下 为了增加吸入流量 接收管部分可设计成两级扩压管形式 7 2 2真空元件 真空发生器 7 1概述 真空吸盘是利用吸盘内形成负压 真空 而把工件吸住 常用作机械手的吸吊机构 它适用于吸取薄片状的工件 如塑料板 矽钢片 纸张及易碎的玻璃器皿等 要求工件表面平整光滑 无孔和无油 真空吸盘的材料是由丁晴橡胶 硅橡胶 氟化橡胶和聚氨脂橡胶等与金属压制而成 7 2 3真空元件 真空吸盘 7 2 3真空元件 真空吸盘 7 2 3真空元件 真空吸盘 7 2 3真空元件 真空吸盘 真空减压阀真空减压阀主要用在真空泵系统 调节真空泵的输出真空压力 真空减压阀与普通减压阀的工作原理相类似 是靠调节旋钮来调整弹簧作用于膜片上的设定力 根据弹簧力与真空压力作用于膜片上产生的力相平衡来实现真空压力控制的 下图为其结构原理图 真空减压阀的流量特性和压力特性 7 2 4真空元件 真空用气阀 7 2 4真空元件 真空用气阀 真空减压阀的结构原理 7 2 4真空元件 真空用气阀 真空减压阀的流量特性和压力特性 真空用换向阀在真空泵系统和真空发生器系统中使用的阀有些是用在有真空状态的回路中 所以要使用在真空压力条件下能正常工作的换向阀 不是所有用于有压情况的换向阀都可用于真空回路 常用于真空环境的换向阀为 通径大时可使用外部先导电磁阀 间隙密封滑阀存在微漏 只宜用于允许存在微漏的真空回路中 7 2 4真空元件 真空用气阀 真空压力开关真空开关是一种检测真空度范围的开关 又称真空继电器 作用 当真空压力未达到设定值时 开关处于断开状态 当真空压力达到设定值时 开关处于接通状态 发出电信号 指挥真空吸附机构正常动作 当真空系统存在泄漏 气源压力变动等原因而影响到真空压力大小时 装上真空压力开关便可保证真空系统安全可靠的工作 真空开关分为机械式 半导体式和气桥式三种类型 7 2 5真空元件 真空压力开关 7 2 5真空元件 真空压力开关 真空过滤器真空过滤器是将大气中吸入的污染物 主要是尘埃 收集起来 以防止真空系统中的元件受到污染而出现故障 真空过滤器放在吸盘和真空发生器之间 箱式结构 便于集成化 滤芯呈叠褶状 过滤面积大 可通过流量大 使用周期长 管式连接 由于使用了万向接头 配管可在360度范围内自由安装 7 2 6真空元件 真空过滤器 7 2 6真空元件 真空过滤器 7 2 6真空元件 真空过滤器 真空组件真空组件是将各种真空元件组合起来的多功能元件 7 3真空组件 7 3真空组件 真空元件的选定吸盘的选定吸盘的理论吸吊力是吸盘内的真空度p与吸盘的有效面积A的乘积 吸盘的实际吸吊力应考虑被吸吊工件的重量及搬运过程中的运动加速度外 还应给予足够的余量 以保证吸吊安全 面积大的板状物应考虑风阻 使用n个同一直径的吸盘吸吊物体 其吸盘直径D可以按下式选定 式中 D 吸盘直径 mmW 吸吊物重量 Nt 安全率 水平吊 t 4 垂直吊 t 8 P 吸盘内的真空度 Mpa 应在真空发生器 或真空泵 的最大真空度的63 至95 范围内选择 提高真空吸着能力 又不致使吸着时间过长 7 3真空用元件的选用 真空发生器及真空切换阀的选定无泄漏时 最大吸入流量 有泄漏量QL时 最大吸入流量 式中 V 真空发生器至吸盘的配管的容积 LT 吸着响应时间 s根据真空度和最大吸入流量选定真空发生器 按真空切换阀的有效截面积Sc Qmax 11 1来选定真空切换阀的规格 7 3真空用元件的选用 其他元件的选定供给阀的有效截面积S值不小于真空发生器喷嘴的几何面积的4倍 真空发生器供气口的连接管内径不小于喷嘴直径的4倍 减少供给回路的压力损失 提供足够的空气消耗量 选择真空过滤器的规格时 应使通过真空发生器的最大吸入流量小于该过滤器的推荐流量 7 3真空用元件的选用 使用注意事项供给气源应是净化的 不含油雾的空气 真空发生器和吸盘之间的管路尽量短 回路中必须设置真空压力开关 确认吸盘内的真空度 以防发生意外 真空发生器的供给压力在0 4 0 45M