如何计算真空吸力以找到合适的吸盘？
由于真空吸盘的便利性，在自动化生产线中使用工业真空吸盘已变得十分普遍。要找到最合适的吸盘以获得最佳性能，必须知道如何计算真空吸力。
如何计算真空吸力？
基本公式 F=PxA 用于计算吸盘的力：
- F为保持力（或吸盘的真空力）
- P是压力
- A是接触面积（吸盘面的大小）
这源于压力的定义，即 P = F / A。
解释真空力方程 F=PxA
真空吸力如何工作？
重力和摩擦力是使真空吸力起作用的两个主要力量。当重力将空气中的分子拉向地球时，会产生大气压力，而吸盘和真空泵会产生压力差，从而附着两个表面。
吸盘与工件表面接触，形成密封空间。真空喷射或真空泵将吸盘内的空气排出。
通过去除吸盘内的气压，在工件表面产生真空压力。气压差用于计算真空吸盘的保持力。
保持力计算：
理论上，保持力计算受以下因素影响：
- 工件材料的类型（钢、玻璃或木材……）
- 表面特性（光滑、均匀、粗糙或油腻……）
- 工件尺寸
- 工件质量m（长、宽、高、密度的乘积）
- 系统加速度 (m/s²)
- 重力加速度 (9.81 m/s²)
计算质量、保持力和断裂力是帮助设计合适的工业真空吸盘的第一步。
力计算还需要注意摩擦系数 μ、安全系数 S、夹具的位置和运动方向（垂直或水平）。
安全系数 S
在计算真空力的分解公式中，加入了安全系数S或安全值S，以防止真空设备运行过程中可能发生的事故。
安全值S根据工件表面特性和吸盘位置而定，具体如下：
- 最小值为 1.5，适用于光滑且密实的物质工件。
- 对于水平吸盘位置，在 1.5 和 2.0 之间，施加的负载垂直作用在吸盘上。
- 对于异质工件、多孔材料或粗糙表面，至少为 2.0。
涂油工件、垂直吸盘位置或旋转运动的安全值 S 也应为 2.0 或更高。
摩擦系数 μ
计算真空力时需要考虑的另一个关键因素是定义切向力的摩擦力。
真空压力计算公式用摩擦系数μ来描述工件表面与吸盘之间的阻力。
与安全系数 S 不同，摩擦系数 μ 的精确规格只能通过适当的实验来确定。
该值根据制造工件的材料及其表面特性而变化。
以下为理论指导值，供参考：
- 对于油性表面：μ 等于 0.1
- 对于潮湿的表面：μ 从 0.2 到 0.3 不等
- 对于大多数材料（例如金属、木材、石头、玻璃）：μ 等于 0.5
- 对于粗糙表面：μ 等于 0.6
负载情况
继续上关于如何计算真空吸力以选择合适的真空吸盘的教程，最好的方法是将其分解为三种具体情况，其中夹具的位置和运动方向不同。
水平吸盘，垂直受力方向
当吸盘水平放置在工件表面时，这是最简单的情况。除了上下提升工件外，没有其他动作。那么力的计算公式如下：
力 F = mx (g + a) x S
在哪里：
- m 是工件的质量
- g 是重力 (9.81 m/s²)
- a 是系统的加速度 (m/s²)
- s 是安全值
例如：m = 0.314 公斤；a = 5 m/s²；S = 1.5
力 F = 0.314 x (9.81 + 5) x 1.5 = 6.97551 ≈ 7 N
水平吸盘，水平受力方向
下一种情况是吸盘水平放置在工件表面上。
除上下提升工件外，还有横向运动。那么保持力计算公式如下：
力 F = m × (g + a ⁄ μ) × S
在哪里：
- m 是工件的质量
- g 是重力 (9.81 m/s²)
- a 是系统的加速度 (m/s²)
- μ是摩擦系数
- s 是安全值
例如：m = 0.314 公斤；a = 5 m/s²；μ = 0.1；S = 1.5
力 F = 0.314 x (9.81 + 5/0.1) x 1.5 = 28.17051 ≈ 28 N
垂直吸盘，垂直受力方向
最后一种情况是吸盘垂直放置在工件的侧面上，工件上下升降。那么保持力计算公式如下：
力 F = (m ⁄ μ) × (g + a) × S
在哪里：
- m 是工件的质量
- μ是摩擦系数
- g 是重力 (9.81 m/s²)
- a 是系统的加速度 (m/s²)
- s 是安全值
例如：m = 0.314 公斤；a = 5 m/s²；μ = 0.1；S = 2
力 F = (0.314/0.1) x (9.81 + 5) x 2 = 93.0068 ≈ 93 N
选择合适的吸盘可能会因各种类别和质量要求而变得棘手。如果您的企业面临一个问题，那么在正确计算真空吸力之后，您可以做的下一步是联系 GRABO 以支持您的企业选择最合适的吸盘进行安装。
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GRABO 适用于多孔材料密封
多孔材料指任何表面允许气流通过的材料。建筑材料具有不同程度的多孔性，最常见的多孔建筑材料有：木材，混凝土，岩石，石膏板，以及部分陶瓷和瓷砖。即使物体表面足够平坦适合形成密闭状态，普通“吸盘”在多孔材料上所能维持的吸附时间也不超过几秒钟。由于多孔材料表面容许空气通过，吸盘在其表面形成的真空环境会迅速被破坏。
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