吸盘的理论夹持力
为了计算理论夹持力,我们展示和描述了三种最重要和最常出现的负载情况(搬运顺序)。
重要:
对于以下简化的负载情况,计算必须基于理论夹持力最大的最坏负载情况。只有这样才能确认吸盘在整个工艺过程中安全地吸住工件。
安全系数 S:
安全系数 S 必须根据工件表面状况进行可调整的调节。对于光滑和致密的工件,安全系数的最小值为 1.5。对于临界、异质、多孔、粗糙或有油的工件,必须使用 2.0 或更大的安全系数。
摩擦系数 μ:
摩擦系数 μ 描述了摩擦力和法向力之间的关系。对于吸盘和工件之间的摩擦系数,我们无法发布普遍有效的规格。因此,必须通过测试来正确确定摩擦系数 μ。
以下数值可以作为参考。
0.2 ...0.3 | 用于潮湿表面 |
0.5 | 用于木材、金属、玻璃、石材等表面 |
0.6 | 用于粗糙表面 |
油表面的计算:
对于没有指定横向剪力的标准吸盘,建议参考值为 μ = 0.1 至 0.3。要获得更精确的数值,必须在原始工件上完成测试。
对于在干燥或有油表面上有明确规定横向力的吸盘,摩擦系数 μ 可以用以下公式计算:
μ =FR/FN
干表面或油表面上的横向剪力/吸力
计算得出的 μ 值可以用于相应载荷情况(I 至 III)的计算公式。
典型负载情况
负载情况 I - 水平吸盘,垂直方向受力
从托盘上提升工件(此处为尺寸为 2.5 x 1.25 m 的钢板)。工件提升时的加速度为 5 m/s2(无横向移动)。
FTH = m × (g + a) × S
FTH= 理论夹持力 [N]
m = 重量 [千克]
g = 重力[9.81m/s2]
a = 系统加速度 [m/s2]
S = 安全系数
我们的例子
FTH= 61.33 kg × (9.81 m/s² + 5 m/s²) × 1.5
FTH= 1,363 N
负载情况 II - 水平吸盘,受力方向水平
工件(本例中为尺寸为 2.5 x 1.25 m 的钢板)垂直提升和水平移动式。加速度为 5 m/s²。
FTH = m × (g + a ⁄ μ) × S
FTH= 理论夹持力 [N]
Fa= 加速度力 = m x a
m = 重量[千克]
g = 重力[9.81 米/秒2]
a = 系统的加速度 [m/s2](请注意紧急停车情况!) μ = 摩擦力系数 [N] × S
μ = 摩擦系数
S = 安全性
我们的例子
FTH= 61.33 kg × (9.81m/s2+ 5 m/s2⁄ 0.5) x 1.5
FTH= 1 822 牛顿
负载情况 III - 垂直吸盘,力的方向垂直
负载情况说明:从托盘上拿起工件(此处为尺寸为 2.5 x 1.25 m 的钢板),以 5m/s2 的加速度旋转移动。
FTH = (m ⁄ μ) × (g + a) × S
FTH= 理论夹持力 [N]
m = 重量[千克]
g = 重力[9.81m/s2]
a = 设备的加速度 [m/s2](请注意紧急停车的情况!) μ = 摩擦力系数 [m/s2]。
μ = 摩擦系数
S = 安全性
我们的例子
FTH= (61.33 kg ⁄ 0.5) x (9.81m/s2+ 5m/s2) x 2
FTH= 3,633 牛顿
比较
在我们的方案中,工件从一个托盘上升降,移动到一侧并放置在加工中心上。在此应用中不需要载荷情况 III 的旋转运动,因此只需考虑载荷情况 II 的结果。这种情况下的结果是最大理论夹持力 (FTH) 为 1,822 N。在工件水平移动式过程中,该理论夹持力作用在吸盘上。下面的计算就是基于这个值来安全地解决任务的。