2023学年完整公开课版真空系统

液压与气压传动真空系统真空系统真空技术及应用（了解）真空的产生及原理（重点）吸盘（重点）4123真空元件（难点）真空如真空包装机械中，包装纸的吸附、送标、贴标、包装袋的开启；电视机的显像管、电子枪的加工、运输、装配及电视机的组装；印刷机械中的双张、折面的检测、印刷纸张的运输；玻璃的搬运和装箱；机械人抓起重物，搬运和装配；真空成型、真空卡盘等。真空应用领域集成电路接合电路元件安装拾取及传送传送印刷纸张真空应用

典型真空回路真空技术是指低于大气压力的压力系统.产生真空的设备:1.真空泵:吸入口形成负压,排气口直接通大气,两端压力比很大的抽除气体的机械;最大真空可达-101.33kpa2.真空发生器:利用压缩空气的流动而形成一定真空度的气动元件.最大真空可达-88kpa真空技术1.盒式真空发生器:包含内置消声器,用以排气消声.2.单级管接式真空产生器:有单独的排气口,并且它的真空接口可以旋转360度.按性能分:1.高真空型:最大真空度88kpa2.大流量型:最大真空度48kpa.喷管喉部直径:0.5mm,0.7mm,1.0mm,1.3mm,1.5mm,1.8mm,2.0mm.真空发生器(ZH.ZU系列)真空发生器（Vacuumgenerator）典型的真空发生器的工作原理图如图所示，它由先收缩后扩张的拉伐尔喷管1、负压腔2、接收管3和消声器4等组成。真空发生器是根据文丘里原理产生真空。当压缩空气从供气口P（1）流向排气口R（3）时，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U（1V）上就会产生真空。吸盘与真空口1V连接，靠真空压力便可吸起物体。如果切断供气口P的压缩空气，则抽空过程就会停止。真空发生器（Vacuumgenerator）图1二级真空发生器

a)结构b)特性曲线

真空发生器常设计成二级扩散管形式，如下图所示。采用二级式真空发生器与单级式产生的真空度是相同的，但在低真空度时吸入流量增加约一倍。这样，在保持低真空度的应用场合，吸附动作响应快。如用于吸取透气性工件时特别有效。

旋片式真空泵旋片式真空泵

真空泵真空发生器最大真空度可达101.3kPa｝能同时获得大值可达88kPa｝不能同时获得大值吸入流量可很大不大结构复杂简单体积大很小重量重很轻寿命有可动件,寿命较长无可动件,寿命长消耗功率较大较大价格高低安装不便方便维护需要不需要与配套件复合化困难容易真空的产生及解除慢快真空压力脉冲有脉动,需设真空罐无脉冲,不需真空罐应用场合适合连续.大流量工作,不宜频繁启停,适合集中使用需供应压缩空气,宜从事流量不大的间歇工作,适合分散使用.改变材质,可实现耐热.耐腐蚀.两种真空发生装置特点真空调压阀真空减压阀可调节设定侧的真空压力并保持其稳定的阀。用在真空泵系统中。真空口接真空泵，设定口接负载用的真空罐。

真空发生器系统供给阀：供给真空发生器压缩空气的阀。破坏阀：破坏吸盘内的真空状态，使工件脱离吸盘。一般使用二位二通阀控制阀真空泵系统切换阀：接通或断开真空压力源。一般使用二位二通阀选择阀：可控制吸盘对工件的吸着和脱离。一般使用二位三通阀节流阀用于控制真空破坏的快慢，节流阀出口压力不得高于0.5Mpa，可使用AS系列弯头型带快换接头的速度控制阀。单向阀的作用有二，一是当供给阀停止供气时，保持吸盘内真空压力，二是安全考虑，延缓被吸吊工件脱落的时间。应选用流通能力大、开启压力低（0.01Mpa）的单向阀。控制阀真空压力开关:是用于检测真空压力的开关;当真空压力未达到设定值时,开关处于断开状态.当达到设定值时,开关处于接通状态.发出电信号,指挥真空吸附机构动作.在真空系统存在泄漏、吸盘破损或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。按功能分：通用型和小孔口吸着确认型（利用气桥原理，压力传感器检测压差）按电触点分：无触点式（电子式），有触点式（磁性舌簧开关式等）真空压力开关（Vacuumswitch）

真空开关按触点形式可分为有触点式（磁性舌簧管开关）和无触点式（半导体真空开关）。膜片式真空开关属于有触点式真空开关，它是利用膜片感应真空压力变化，再用舌簧管开关配合磁环提供压力信号。图11-5为膜片式真空开关的工作原理图。

真空压力开关（Vacuumswitch）

如要变化真空信号可使用真空顺序阀（或称真空控制阀），其结构原理与压力顺序阀相同，只是用于负压控制。右图为其原理图，图中当真空顺序阀的控制口1V上的真空达到设定值，二位三通换向阀就换向。

真空顺序阀（

Adjustablevacuumactuator）

真空过滤器:真空过滤器是将从大气吸入的污染物（主要是尘埃）收集起来，防止系统污染，用在吸盘和真空发生器（或真空阀）之间。在真空发生器的排气口、真空阀的吸气口（或排气口）和真空泵的排气口应安装消声器。不要用AF系列过滤器取代ZF系列过滤器（负压段）。当过滤器两端压降大于0.02Mpa时，滤芯应卸下清洗或更换。真空过滤器吸盘是直接吸吊物体的元件，通常是由橡胶材料与金属骨架制成的。还有带单向阀的真空吸盘，当吸盘接触工件表面时，柱销被上推，阀芯打开，真空吸盘便吸着工件。用于一个真空吸盘带多个吸盘、吸着面积不规则的工件等场合。真空吸盘

真空吸盘是直接吸吊物体的元件，是真空系统中的执行元件。吸盘通常是由橡胶材料和金属骨架压制而成。制造吸盘的材料通常由丁晴橡胶，聚氨脂橡胶和硅橡胶等，其中硅橡胶适用于食品行业。其吸力为1—10000N，适用于抓取薄片状的工件，如塑料片、硅钢片、纸张(盒)及易碎的玻璃器皿等，要求工件表面平整光滑、无孔和无油污。真空吸盘（Vacuumsuctioncups）

影响吸盘性能、寿命的因素主要有高温、湿热、日光照射等，所以吸盘应保管在冷暗的场所。吸盘材料吸盘的安装方式有螺纹连接（有外螺纹和内螺纹，无缓冲能力）、面板安装和用缓冲体连接。常见吸盘直径及安装方式吸盘直径（mm）Ф2Ф4Ф6Ф8Ф10Ф13Ф16Ф20Ф25Ф32Ф40Ф50吸盘的面积0.030.130.280.50.791.332.013.144.918.0412.619.6kPa-850.261.072.414.286.6711.317.126.741.768.3107167-800.251.012.264.026.2810.616.125.139.364.3101157-750.230.952.123.775.899.9815.123.636.860.394.5147-70（-525）0.220.881.983.525.509.3114.122.034.456.388.2137-65（-488）0.200.821.843.275.108.6513.120.431.952.381.9127-60（-450）0.190.761.703.024.717.9812.118.829.548.275.6118-55（-413）0.170.691.562.774.327.3211.117.327.044.269.3108-50（-375）0.160.631.422.523.936.6510.115.724.640.263.098.0-45（-338）0.140.571.272.263.535.999.0514.122.136.156.788.2-40（-300）0.120.501.132.013.145.328.0412.619.632.250.478.4真空吸盘理论吸力表P：真空度(kpa);S:吸盘面积(cm2)T:安全系数，水平吸4以上，垂直吸８以上应用实例应用实例真空表：显示真空压力。真空表:量程是0~-100Kpa，3级精度。管道：真空回路中，应选用真空压力下不变形、不变瘪的管子:硬尼龙管（T系列）、软尼龙管（TS系列）和聚氨酯管（TU系列）。管接头：使用可在真空状态下工作的。真空用气缸：1、活塞杆内有通孔，作为真空通路。吸盘安装在活塞杆端部，有螺纹连接式和带倒钩的直接安装式。2、真空口有缸盖连接型（真空口接管不动）和活塞杆连接型（活塞杆运动）。其他真空用元件真空发生器组件:是将各种真空元件组合起来的多功能元件。即将供给阀、破坏阀、切换阀、选择阀、节流阀、单向阀、真空压力开关、真空过滤器等组合在一起的元件。真空系统组成右图为一个真空吸附回路。当启动手动阀1向真空发生器3提供压缩空气即产生真空，对吸盘2进行抽吸，当吸盘内的真空度达到调定值时，真空顺序阀4打开，推动二位三通阀换向，使控制阀5切换，气缸A活塞杆缩回（吸盘吸着工件移动）。当活塞杆缩回压下行程阀7时，延时阀7动作，同时开关1换向，真空断开（吸盘放开工件），经过设定时间延时后，主控制阀5换向，气缸伸出，完成一次吸放工件动作。真空回路

1、真空的概念及应用2、真空的产生：真空泵及真空发生器3、真空元件：吸盘、真空阀、真空压力开关等4、典型真空回路小结：TakeaBreak真空系统选型例:水平上吊20kg平板玻璃,已知吸附容积V=0.1L，连接管长L=1m,要求吸着响应时间T≤1.0s,选吸盘及真空发生器.

解：1.工件重W=20X9.8=196N,因板玻璃面积较大，预选6个直径为50mm的吸盘，选安全率t=4,求出吸吊所需的真空度

W:负载的重力（N）

t:安全系数；水平吸为4以上，垂直吸为8以上；

D:吸盘直径（mm);n:吸盘个数。

真空系统选型

2.选用标准型发生器，其最大真空度PV=88kpa,因P/PV=0.757,由图1-1

查得到达时间T=1.41T,算出平均吸入流量Q1；V:真空发生器或真空切换阀至吸盘的配容积d:配管的内径(mm)L:配管的长度(m)T:真空到达时间供给阀

(切换阀)的动作ＯＦＦＯＮPvPvx95%Pvx63%真空压力ＰＴ１T1达到时间（sec）２Ｔ１３Ｔ１T2

Pv：最终真空压力

Ｔ１：到达最终真空压力Pv的63%的时间

３Ｔ１：到达最终真空压力Pv的95%的时间响应时间真空系统选型3.计算真空发生器最大吸入流量Ｑe

真空发生器：真空切换阀：Qe:真空发生器最大吸入流量，Ｌ/min(ANR)SC:真空切换阀的有效面积，一般取；若真空管路流动阻力偏大，可取真空系统选型当工件吸着有泄漏时，最大吸入流量应按以下标准计算

QL:工件吸着时的泄漏量，L/min(ANR)SL:吸着漏气工件的有效面积，真空系统选型4.选用真空发生器:由Ｑe=17L/min，选用管喉部直径为1mm的ZH10BS的真空发生器，其极限吸入流量为24L/min，故宽实际吸着响应时间:满足响应时间要求真空系统选型5.校验