助力机械手真空吸盘吸附力的计算

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助力机械手真空吸盘吸附力的计算

发布日期：2024-09-07 作者：小龙人论坛最精准资料点击：

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助力机械手又称平衡器、平衡环、气动助力器等，由于其具有省事，省力的特点，被广泛应用于现代工业中的各个领域，如：大型物料的移载，搬运，大型设备的精确定位、装配等场合，总之，在现代生产中，无论原料的接受还是半成品的加工、生产、配送等环节，气动机械手都发挥着不可替代的作用。
助力机械手的基本原理是运用负载检测及气压反馈对吊运的工件实现自动平衡，以便使工件“悬浮”于空中。这样在一定的空间内，操作者只需对工件使用较小的推力或拉力，就可以破坏气压平衡，使工件轻松、高效的实现自由搬运。
助力机械手真空吸盘是常用的夹具，也是常见的一种真空泵应用，如应用在真空搬运、CNC加工中心上。主要的原理就是利用真空泵在吸盘处抽真空制造压差来吸持各类工件物体。那在真空泵的真空吸附应用中，怎么知道真空吸盘会产生多大的吸附力呢？
真空吸附力的大小的估算，其主要依据的来源于压力公式，即：F=PS。在真空吸附应用中，其计算的方式会有小调整，具体如下：
F≈（101-P绝对压力）×S吸盘面积×10-2
公式中，F即为理论上真空吸盘所产生的吸附力大小，单位：公斤力（Kgf）；P绝对压力，为真空泵应用中所达到的绝对真空度，单位为千帕（KPa）；101即为标准的大气压数值，因此在一些特殊海拔地区还需根据情况调整；S吸盘面积：为真空吸盘的有效面积，单位为平方厘米（cm2）。
例如，通过助力机械手真空泵，真空吸盘可以达到10kPa的真空度，那么它与大气压的压差为101-10=91kPa。此时真空吸盘的有效面积为10平方厘米，那么这时候的吸附力为91×10×0.01，也就是说这个真空吸盘理论上能达到9.1Kgf左右的吸附力。
另外需要知道的是，这个估算方法忽略了真空泵的流量对真空度维持以及吸附力的影响。在实际使用中，真空吸附力大小与其流量还是相关的。因为粗低真空气路系统不可能做到完全的密封，泄漏总是存在的。在这种情况下，真空泵的流量越大，泄漏量所占的比例就越小，也就越有利于维持吸附真空系统的真空度，从而得到更大的吸附力。同时更大的流量也能达到更快的真空吸附反应时间。
比如，2台极限真空度相同的泵，A真空泵的流量为1 L/min，B真空泵流量为20 L/min。首先两台真空泵在抽速上差距较大，所以它们达到预定真空度的时间就不一样。同时同样在0.1 L/min的泄漏情况下，A真空泵的真空度会降低很多，因为0.1 L/min的泄漏对它而言太大了。但同样的泄漏对B真空泵来说就不算什么，仍然可以维持较高的真空度。因此，虽然二者的极限真空度相同，但在实际中，大流量真空泵产生的吸附力更大、更快。