真空吸盘设计计算

真空吸盘设计计算

真空：指在给定的空间内，气压低于一个标准大气压时的气体状态。

真空度：以标准大气压为0参考的负大气压的值，单位一般用bar。

单位：1bar=0.1MPa=100KPa 0.001bar = 0.1KPa =100Pa

抽吸量：真空产生装置的抽吸能力；在一定时间内真空装置所能产生的真空流量。单位为L/min或m³/H。

一、真空吸盘的选定顺序：

1.1）充分考虑工件的平衡，明确吸着部位以及吸盘个数、吸盘直径；由使用环境及工件的形状、材质确认

吸盘的形状、材质及是否需要缓冲器；

1.2）由已知的吸着面积（吸盘面积X个数）和真空压力求得理论吸吊力。吸盘的实际吊力应考虑吸吊方法

及移动条件和安全率；

1.3）工件的质量与吸吊力进行比较，要令吸吊力＞工件质量，计算出必要且充分的吸盘直径（吸盘面积）；

二、真空吸盘选定时的要点：

2.1）理论吸吊力由真空压力及真空吸盘的吸着面积决定，在静态条件下得出的数值，实际使用时还应根据

实际状态给予足够的余量以确保安全；

2.2）真空压力并非越高越好，当真空压力在必要情况以上时，吸盘的磨损量增加，容易引起龟裂，使吸盘

寿命变短；真空压力设定过高，不但响应时间变长，发生真空必要的能量也会增大；

2.3）当吸盘相同时，真空压力为2倍，理论吸吊力也为2倍；当真空压力相同时，吸盘直径为2倍，理论

吸吊力则为4倍；如下例：

2.4）真空吸盘的剪切力（吸着面和平行方向的力）与力矩都不强，应用时，考虑工件的重心位置，使吸盘

受到的力矩最小；

2.5）使用时不但要使移动时的加速度尽可能小，还要充分考虑风压及冲击力；若在移动时的加速度缓和，

则预防工件落下的安全性能就变高；

2.6）应尽量避免真空吸盘吸着工件垂直方向的面向上提升（垂直吸吊），不得已的情况下应考虑安全率；

2.7）由于真空度和所需能量不是成等比关系，建议：吸气密性材料，真空度选60%-80%；吸透气性材料，真空度选择20%-40%。吸力可以通过加大抽吸力和真空吸盘的真空面积来加大。 2.8）安装方式：基本上水平安装，尽量避免倾斜及垂直安装。

2.9）理论吸吊力：使用真空发生器的场合，真空压力大约为-60KPa ；真空压力应设定在吸着稳定后的压力以下；但工件有透气性、工件表面粗糙容易吸入空气的场合，需根据实际测试来确定真空压力； 水平起吊时的理论吸吊力：F= P x S x 0.1

垂直起吊时的理论吸吊力：真空压力的吸附力和吸盘与吸附物在吸附面的摩擦力；

F=µ x P x S x 0.1

吸吊力=理论吸吊力÷t

吸盘的吸吊力:W=n x P x S x 0.1=n x P x (πD 24

×100)x 0.1

吸盘直径：D=2 x√Mg × t × 1000

π × n ×P

其中：W ：吸吊力（N ）

m ：吸附物的重量（kg ） g ：比例系数=9.8N/kg

P ：真空压力（KPa ） S ：吸盘面积（cm ²） n ：吸盘个数

D ：吸盘直径（mm ）

t ：安全系数，水平起吊：4以上；垂直起吊：8以上； µ：摩擦系数

例：真空压力为-70KPa ，用一个吸盘水平吸吊重量为0.5kg 的物体，求吸盘直径的大小。

D=2 x√

Mg × t × 1000π × n ×P

= 2 x √

0.5 × 9.8 × 4 × 1000

π × 1 × 70

=18.8（mm ）

查吸盘直径表可选吸盘直径为ø20mm 三、理论吸吊力表

四、真空吸盘形状、材质选用场合

五：吸附面积计算：根据吸盘直径可计算吸附面积：（D的单位为mm）

A=πD2 4

六、真空吸盘选用注意事项

1、为确定真空吸盘能够完成给定的任务，需考虑一定的安全系数；真空吸盘的安全系数a一般取2.5；因此，许用提升重量=；理论提升重量/a =垂直提升力/a；

2、用真空吸盘吸持及搬送重物时，实际吸吊力严禁超过理论吸吊力的40%，以防止过载，造成重物掉落；若发现真空吸盘因老化等原因失效时，应及时更换新的真空吸盘；

3、在使用过程中必须保持真空压力稳定；

例：某用户现在手上有一个直径40mm的硅橡胶真空吸盘，最大空气压力为-0.04MPa，欲将一块3Kg的玻璃板搬送，能否完成任务？

解：直径40mm的真空吸盘在-40KPa气压下能产生的垂直提升力为50.4N，一块3Kg重的玻璃重量为29.4N，50.4/29.4=1.7＜2.5，因此用40mm的硅橡胶吸盘不能确保完成任务，危险性太大，故应重新考虑真空吸盘的直径或改变真空压力。

七、吸盘与工件的应用举例

高度不齐的工件的吸着，吸盘和工件的位置不确定的场合，选用内置弹簧型的带缓冲的吸盘，这样吸盘在吸取工件时可以作出缓冲，而在需要定位的场合，则选带不可回转的缓冲。