【硕士论文】基于节流遮断功能分离的真空失效遮断器结构及试验研究.pdf

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1、硕士论文基于节流．遮断功能分离的真空失效遮断器结构及试验研究摘要在气动自动化系统中，气动真空吸取系统通常都采用真空发生器作为局部真空产生装置。在系统结构上，如果一个真空发生器配备多个真空吸盘，当一个或者几个吸盘在接触表面出现漏气，就会使整个真空吸取系统失效。目前，针对此问题正在研发膜片型真空失效遮断器的原型装置。但是，目前该装置在结构上还存在若干问题，同时膜片的动态位移难以实测，不能认识结构参数与膜片动态响应的关系，这些问题影响了结构的进一步改善和实际产品化。针对这些问题，在论文中从节流孔道和流动遮断功能的分离、膜片形状改进并采用非接触式位移测量技术等方面入手致力于解决上述问

2、题。研究所完成的主要工作和取得的成果有：(1)针对原真空失效遮断器膜片既要实现节流又要实现遮断这两种功能，从而导致膜片结构参数难以匹配和由于开孔使膜片容易疲劳损坏的问题，提出了节流、遮断功能分离的基座孔节流．膜片遮断结构，可以分别设计节流孔和膜片的功能参数，也使膜片不易疲劳损坏；(2)针对原结构中平膜片在刚度和灵敏度上难以兼顾而影响动态响应特性的问题，提出采用波纹膜片代替平膜片的技术方案；为此采用有限元法并通过试验深入研究了波纹膜片的结构参数对膜片性能的影响，设计了灵敏度和刚度特性均较好的波纹膜片；(3)为了进行系统性能分析和结构参数的优化，建立了真空失效吸取系统的数学模型，

3、并通过仿真分析了系统的工作特性，为真空失效遮断器结构参数的优选和后续的试验打下了基础；(4)针对真空失效遮断器膜片位移动态响应难以直接测量而导致的对结构参数与动态响应的关系认识不清的问题，提出采用激光非接触式测量方法来实现膜片动态位移响应测量。为此，设计了透明玻璃作盖子的模拟容器，通过激光位移传感器实现了膜片位移动态测量，为进一步改进和参数优化提供了试验基础。总体性能试验结果表明，使用波纹膜片的真空失效遮断器可以可靠地遮断泄漏支路，遮断极限真空度可达95kPa，比ISV原理性样机的91,-一93kPa有所提高；遮断时间小于0．62s，比ISV原理性样机的1．8s减小了65．6

4、％；响应时间延迟率小于10．45％，比ISV原理性样机的17．3％减小了6．85％；临界遮断流量小于。6．42L／min，比ISV原理性样机的21．5L／min减小了70．1％；这说明所做研究和改进的成效是明显的。关键词：真空失效遮断，波纹膜片，数学模型，位移动态响应《]=论立基十节扼-《*∞《分离白勺真空*教避断#结构及试#研究1绪论1．1课题的研究背景和意义气动真空吸取技术作为实现自动化的一种手段．已在电子、半导体元件组装、自动搬运机械、食品机械、包装机械、锻压机械、机器人等许多方面得到了广泛应用。对不适合夹紧的物体，例如易碎的玻璃、大型平板工件、cD盘片等，都可使用真空

5、吸取，完成工件搬运作业【㈨。如图ll所示一使用真空吸取可以平稳、可靠地夹紧工件，又不易损坏所抓取工件的表面，并且具有结构简单、成本低、安装方便、操作容易、维修费用少、可靠性高、使用寿命长的特点¨。⋯。凹】l多吸盘吸取平扳什一个典型的真空吸取系统由真空源、控制阀、真窀吸盘及辅助元件组成。其中真空源是真空系统的心脏部分。真窄源可分为机械式真空泵与射流式真空发生器两大类。真空泵是吸入口形成负压、排气口直接通大气、两端压力比很大的抽除气体的机械。传统的真空泵体积大、质量重，需要另外的配管系统，系统复杂且总体效率低，在气动自动化系统中一般不采用。射流式真空发生器是利用压缩空气的流动而形

6、成真空度的一种新型、高效、清沽、经济、小型的气动真空元件，能够在系统任何局部使用，应用很广泛”⋯。气动真空吸取系统的执行元件一般是真空吸盘。吸盘通常是由橡胶材料和金属骨架压制成型的。由于橡胶材料在长时间的工作下，会使吸盘出现损坏，或有时由于工件表面不平整，接触面发生泄漏，都会使吸盘内形成不了额定的真空度，造成真空吸取失效”o。此外，在吸取较大、较重的工件或者成组地吸取多个工件的场合．需要使用多个真空吸盘，称为多吸盘真空吸取系统。在这样的系统中，有时采用一个真空发生器带多个吸盘的结构形式(称为单真空发生器吸取系统1。与一个真空发生器只带一个吸盘真空袋真空包装袋http://ww

7、w.longtengbz.com/真空袋真空包装袋http://www.longtengbz.com/1绪论硕士论文的结构形式相比j单真空发生器吸取系统可以降低成本，简化系统结构。图1．2是单真空发生器两吸盘吸取系统的回路图【1】。13l一干燥器2一AF空气过滤器3一AM油雾分离器4一AR减压阀5一供给阀6一真空发生器7一消声器8一单向阀9一真空压力开关10一真空过滤器1l一真空表12—真空吸盘13一被吸吊物14一节流阀15一真空破坏阀图1．2单真空发生器两吸盘真空吸取系统回路单真空发生器两吸盘真空吸取