毕业设计（论文）-阀体等真空吸取技术设计说明书.doc

目次
1 绪论 1
课题的研究背景和意义 1
国内外在真空失效遮断方面的研究现状 1
本课题的研究内容 4
2 真空失效遮断技术机理研究 5
真空失效遮断器的功能需求分析 5
真空失效遮断方案的确定 5
流动压差失效遮断原理 5
小结 9
3 样机结构设计 10
结构原理方案选择 10
真空失效遮断器的总体结构 11
失效遮断器的工作过程分析 12
真空失效遮断器的主要性能参数 13
4 真空失效遮断器的建模和仿真研究 14
数学模型的建立 14
能量方程式 15
压力方程式 15
流量方程 17
膜片变形方程 17
失效过程的仿真研究 18
5 真空失效遮断器试验研究 20
真空失效遮断阀的可行性试验 20
实验装置 20
实验结果及分析 20
真空失效遮断阀基本性能测试 23
实验装置 23
试验结果及分析 23
小结 32
结论 34
致谢 35
参考文献 36
附录
绪论
课题的研究背景和意义
目前,真空吸取技术已愈来愈广泛地应用于电子、锻压机械、轻工、印刷、塑料、建筑、食品机械、医疗器械等工业领域。任何具有较光滑表面的物体,都可以使用真空吸取技术进行搬运,尤其在搬运非金属且不适合夹紧的物体诸如薄的柔软的纸张、塑料膜、铝箔、易碎的玻璃及其制品、集成电路芯片等微型精密零件时,真空吸取技术显示了其独特的优势。
实际工程应用中,出于成本和结构等因素的考虑,一个真空发生器常配备多个真空吸盘使用。此时,由于多个吸头之间是相互连通的,只要有一个或者几个吸头出现漏气,就会使整个真空吸取系统达不到预定的真空度,而导致整个真空系统失效。吸取系统一旦失效,不仅会导致作业失败,甚至可能引发安全事故,造成人身伤害和财产损失。此时,如果能够及时检测到失效的吸头,并且快速遮断失效吸头的支路,则可以消除失效吸头的影响,维持未失效吸头的正常真空度,使整个系统继续正常工作,从而能够很好地解决前述的单真空发生器吸取系统中多个吸头间相互干扰的问题,提高真空吸取系统的安全性。因此,一种适合于工程应用的多吸头失效遮断技术,即在吸头发生失效时能迅速可靠地隔离、封闭失效吸头,维持其他吸头正常真空度的遮断技术越来越引起国内外学者的重视。
本课题拟研究开发一种适合于工程应用的低成本、快速响应的多吸头失效遮断装置,使用该装置能够在吸头发生失效时迅速可靠地遮断、封闭失效吸头,从而保护系统中其他吸头的正常真空度,保证整个系统处于正常工作状态,这样对提高多吸头真空发生器系统的工作安全性具有十分重大的意义。
国内外在真空失效遮断方面的研究现状
目前,在真空吸附研究领域中,针对真空泄漏失效这一工程问题的研究主要包括以下几个方面:
(1)检测回路的泄露
在吸附领域中,为保证吸附的可靠性,最直接的方法就是在每个吸盘上增加一个真空压力开关,。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,控制真空吸附机构动作。利用这种系统,一方面压力开关仅仅能够检测到系统是否失效,由于气路的连通性,该方案无法消除单吸头失效对整个系统的影响,另一方面,由于压力开关价格比较昂贵,当系统中的吸盘数较多时,系统的成本较高。
1-气源 2-真空发生器 3-消声器 4-过滤器 5-节流阀
6-真空压力开关 7-真空吸盘 8-工件
真空系统管路配置图
四川的蒲如平利用波纹管作为检测元件设计了真空报警装置。这种仪器通过位移传感器来监视腔内的真空度变化,并能给出安全工作信号和报警信号。但该装置只能够检测到真空吸盘是否泄漏,同样也不能够提供遮断功能,而且该真空报警装置的价格昂贵。
(2)保持系统真空度的稳定
吸盘吸着工件时,如果压缩空气发生故障停止供气,可以在回路中加入单向阀。真空腔在单向阀的隔离作用下会保持真空管暂时不下降。真空度保持时间与真空腔的密封程度有关。对密封性优良的吸盘而言,操作者有足够的时间避免因制件脱落而造成伤害事故。
日本的SMC公司研制出了带单向阀的真空吸盘,当吸盘没有吸着工件时,吸盘阀芯是关闭的,真空支路封闭;当吸盘接触工件表面时,柱销被上推,阀芯打开,则真空吸盘便吸着工件,从而提高了系统工作的安全可靠性并减少了耗气量,适用于一个真空发生器带多个吸盘、吸着面积不规则的工件等场合。但是如果吸盘在接触工件表面之后,也就是阀芯处于打开状态时,仍然存在泄漏,则它就无能为力了。
(3)泄漏吸盘的遮断
哈尔滨工业大学机