GIÁC HÚT CHÂN KHÔNG - PHƯƠNG PHÁP CHỌN (BÀI 2.2)
- 2022-10-09
- THIẾT KẾ- CHẾ TẠO MÁY
XTmechanical Blog xin chào các bạn. Ở bài viết 2.1 trước, chúng ta đã tìm hiểu các bước cơ bản để chọn giác hút chân không. Tiếp nối chuỗi bài viết, hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu về phương pháp chọn qua các bước nâng cao hơn.
Mục lục
- Cách chọn hình dạng của giác hút chân không
- Cách chọn chất liệu của giác hút chân không
- Sử dụng dạng có đệm hay không có đệm
- Ví dụ ứng dụng cụ thể đối với từng loại sản phẩm (đối tượng hút)
- Cách chọn hình dạng của giác hút chân không
Giác hút chân không có nhiều kiểu hình dạng khác nhau như dạng mặt hút phẳng, dạng hình nón sâu, dạng hình lò xo, dạng mặt hút lõm mỏng, dạng mặt hút có thêm gân, dạng mặt hút hình oval…Ta cần lựa chọn hình dạng mặt hút phù hợp với hình dạng vật và môi trường sử dụng.
Ngoài ra, với những kiểu hình dạng không có trong catalog, thì cần liên hệ với nhà sản xuất để biết thêm thông tin chi tiết.
Bảng 1. Phân loại hình dạng và ứng dụng
- Cách chọn chất liệu của giác hút chân không
Ta cần lựa chọn loại chất liệu cho giác hút chân không sau khi đã cân nhắc đến các yếu tố như tính tương thích với hình dạng giác hút và môi trường sử dụng, sự ảnh hưởng của dấu vết hút, tính dẫn điện…lên vật. Hãy lựa chọn loại chất liệu cần sau khi kiểm tra các đặc tính (tính tương thích) của cao su bằng cách tham khảo các ví dụ về ứng dụng và chất liệu tương ứng cho trong bảng dưới đây.
No.
Tên chất liệu
Ứng dụng
1
NBR (cao su nitrile)
Vật là bìa các tông, tấm tôn, sắt, ván ép…và các loại cơ bản khác
2
Cao su silicone
Liên quan đến các sản phẩm ngành chất bán dẫn, đúc nhựa, thực phẩm, vật mỏng
3
Cao su urethane
Vật là bìa các tông, tấm tôn, sắt, ván ép
4
FKM (cao su fluorine)
Liên quan đến các sản phẩm ngành hóa chất
5
Cao su dẫn điện NBR
Liên quan đến các sản phẩm ngành chất bán dẫn nói chung (chống tĩnh điện)
6
Cao su dẫn điện silicone
Liên quan đến các sản phẩm ngành chất bán dẫn (chống tĩnh điện)
Bảng 2. Chất liệu của giác hút và các ứng dụng tương ứng
Cụ thể hơn về tính chất và đặc tính của từng loại chất liệu được thể hiện ở bảng dưới.
Chất liệu và đặc tính của các loại giác hút
Chú thích về kí hiệu dùng trong bảng:
◎ Quá tốt, không hoặc ít ảnh hưởng
○ Tốt, hơi bị ảnh hưởng nhưng có thể được sử dụng trong một số điều kiện nhất định
△ Có thể, nhưng không nên sử dụng càng nhiều càng tốt
× Không thể, không thích hợp để sử dụng do ảnh hưởng nghiêm trọng
Chú ý: Các đặc tính vật lý, độ bền hóa học và các giá trị khác được liệt kê chỉ là giá trị tham khảo như một hướng dẫn và không phải là giá trị đảm bảo tuyệt đối. Các đặc điểm chung trên có thể thay đổi tùy theo điều kiện và môi trường sử dụng.
- Sử dụng dạng có đệm hay không có đệm
Đệm lò xo giúp giảm lực tác động vào cả giác hút và vật khi giác hút bắt đầu tiếp xúc với vật.
Hình 1. Giác hút đính kèm các loại phụ kiện kim loại
Ngoài ra, bộ đệm còn được sử dụng trong trường hợp chiều cao của vật thay đổi (do dung sai của sản phẩm hoặc ứng dụng sử dụng nhiều chủng loại sản phẩm) mà vị trí của tay máy gắn giác hút cố định như hình dưới.
Hình 2. Sử dụng giác hút có bộ đệm đính kèm
Ngoài ra đối với những ứng dụng mà yêu cầu cao về vị trí (vật không bị thay đổi góc quay lúc di chuyển), người ta còn sử dụng Set bộ đệm kết hợp tính năng chống quay (hình 1).
- Ví dụ ứng dụng cụ thể đối với từng loại sản phẩm (đối tượng hút)
Tùy vào từng đối tượng mà chúng ta có một số chú ý như sau.
- Đối với vật có tính thông khí hoặc có lỗ thủng
Hình 3. Sử dụng giác hút khi vật có tính thông khí
Khi hút các vật có tính thấm (thông khí) như xốp và giấy, ta chỉ cần chọn giác hút có đường kính đủ nhỏ để nâng vật. Ngoài ra, nếu có một lượng lớn khí lọt ra ngoài, lực hút của giác hút sẽ giảm, do đó cần thực hiện các biện pháp như tăng công suất của Vacuum ejector hoặc bơm chân không, đồng thời tăng độ dẫn của đường ống.
- Đối với vật là dạng tấm phẳng
Hình 4. Sử dụng giác hút khi vật có dạng tấm phẳng
Khi nâng các tấm kính, bảng mạch... có diện tích lớn, có thể phải chịu một lực lớn do lực cản không khí, hoặc có thể dẫn đến rung lắc. Vì vậy cần phải xem xét cách bố trí, số lượng và kích thước của giác hút (hình 4).
- Đối với vật mềm
Hình 5. Sử dụng giác hút đối với vật mềm và mỏng
Đối với các loại vật mềm và mỏng như ni lông, giấy, hoặc các loại tấm mỏng khác khi bị hút sẽ dễ bị biến dạng hoặc bị nhăn (hình 5) do áp suất chân không. Vì vậy nên sử dụng giác hút có đường kính nhỏ hoặc loại giác hút có gân kết hợp với giảm áp suất chân không.
- Đối với ứng dụng mà lực tác động lên giác hút lớn
Hình 6. Sử dụng giác hút trong trường hợp lực nhấn lớn
Tránh va đập mạnh hoặc nhấn giác hút bằng một lực lớn khi ép vào vật. Nếu ngược lại, giác hút sẽ bị biến dạng, nứt và mòn nhanh hơn. Việc nhấn giác hút phải trong phạm vi biến dạng của “váy” giác hút hoặc chỉ đến mức chạm nhẹ vào đường sườn (hình 6). Đặc biệt đối với giác hút có đường kính nhỏ, việc định vị trí phải chính xác hơn.
- Đối với ứng dụng mà xuất hiện dấu hút
Trên đây, chúng ta đã tìm hiểu về cách chọn giác hút chân không một cách hoàn chỉnh qua các bước cơ bản đầu tiên ở bài 2.1 và các bước nâng cao ở bài viết 2.2 này. Ở bài viết tiếp theo sẽ trình bày cách chọn những thiết bị liên quan khác trong hệ thống giác hút chân không, các bạn hãy cùng chờ đón đọc nhé.
- 2022-10-09
- THIẾT KẾ- CHẾ TẠO MÁY
XTmechanical Blog xin chào các bạn. Ở bài viết 2.1 trước, chúng ta đã tìm hiểu các bước cơ bản để chọn giác hút chân không. Tiếp nối chuỗi bài viết, hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu về phương pháp chọn qua các bước nâng cao hơn.
Mục lục
- Cách chọn hình dạng của giác hút chân không
- Cách chọn chất liệu của giác hút chân không
- Sử dụng dạng có đệm hay không có đệm
- Ví dụ ứng dụng cụ thể đối với từng loại sản phẩm (đối tượng hút)
- Cách chọn hình dạng của giác hút chân không
Giác hút chân không có nhiều kiểu hình dạng khác nhau như dạng mặt hút phẳng, dạng hình nón sâu, dạng hình lò xo, dạng mặt hút lõm mỏng, dạng mặt hút có thêm gân, dạng mặt hút hình oval…Ta cần lựa chọn hình dạng mặt hút phù hợp với hình dạng vật và môi trường sử dụng.
Ngoài ra, với những kiểu hình dạng không có trong catalog, thì cần liên hệ với nhà sản xuất để biết thêm thông tin chi tiết.
Bảng 1. Phân loại hình dạng và ứng dụng
- Cách chọn chất liệu của giác hút chân không
Ta cần lựa chọn loại chất liệu cho giác hút chân không sau khi đã cân nhắc đến các yếu tố như tính tương thích với hình dạng giác hút và môi trường sử dụng, sự ảnh hưởng của dấu vết hút, tính dẫn điện…lên vật. Hãy lựa chọn loại chất liệu cần sau khi kiểm tra các đặc tính (tính tương thích) của cao su bằng cách tham khảo các ví dụ về ứng dụng và chất liệu tương ứng cho trong bảng dưới đây.
No. | Tên chất liệu | Ứng dụng |
1 | NBR (cao su nitrile) | Vật là bìa các tông, tấm tôn, sắt, ván ép…và các loại cơ bản khác |
2 | Cao su silicone | Liên quan đến các sản phẩm ngành chất bán dẫn, đúc nhựa, thực phẩm, vật mỏng |
3 | Cao su urethane | Vật là bìa các tông, tấm tôn, sắt, ván ép |
4 | FKM (cao su fluorine) | Liên quan đến các sản phẩm ngành hóa chất |
5 | Cao su dẫn điện NBR | Liên quan đến các sản phẩm ngành chất bán dẫn nói chung (chống tĩnh điện) |
6 | Cao su dẫn điện silicone | Liên quan đến các sản phẩm ngành chất bán dẫn (chống tĩnh điện) |
Bảng 2. Chất liệu của giác hút và các ứng dụng tương ứng
Cụ thể hơn về tính chất và đặc tính của từng loại chất liệu được thể hiện ở bảng dưới.
Chất liệu và đặc tính của các loại giác hút
Chú thích về kí hiệu dùng trong bảng:
◎ Quá tốt, không hoặc ít ảnh hưởng
○ Tốt, hơi bị ảnh hưởng nhưng có thể được sử dụng trong một số điều kiện nhất định
△ Có thể, nhưng không nên sử dụng càng nhiều càng tốt
× Không thể, không thích hợp để sử dụng do ảnh hưởng nghiêm trọng
Chú ý: Các đặc tính vật lý, độ bền hóa học và các giá trị khác được liệt kê chỉ là giá trị tham khảo như một hướng dẫn và không phải là giá trị đảm bảo tuyệt đối. Các đặc điểm chung trên có thể thay đổi tùy theo điều kiện và môi trường sử dụng.
- Sử dụng dạng có đệm hay không có đệm
Đệm lò xo giúp giảm lực tác động vào cả giác hút và vật khi giác hút bắt đầu tiếp xúc với vật.
Hình 1. Giác hút đính kèm các loại phụ kiện kim loại
Ngoài ra, bộ đệm còn được sử dụng trong trường hợp chiều cao của vật thay đổi (do dung sai của sản phẩm hoặc ứng dụng sử dụng nhiều chủng loại sản phẩm) mà vị trí của tay máy gắn giác hút cố định như hình dưới.
Hình 2. Sử dụng giác hút có bộ đệm đính kèm
Ngoài ra đối với những ứng dụng mà yêu cầu cao về vị trí (vật không bị thay đổi góc quay lúc di chuyển), người ta còn sử dụng Set bộ đệm kết hợp tính năng chống quay (hình 1).
- Ví dụ ứng dụng cụ thể đối với từng loại sản phẩm (đối tượng hút)
Tùy vào từng đối tượng mà chúng ta có một số chú ý như sau.
- Đối với vật có tính thông khí hoặc có lỗ thủng
Hình 3. Sử dụng giác hút khi vật có tính thông khí
Khi hút các vật có tính thấm (thông khí) như xốp và giấy, ta chỉ cần chọn giác hút có đường kính đủ nhỏ để nâng vật. Ngoài ra, nếu có một lượng lớn khí lọt ra ngoài, lực hút của giác hút sẽ giảm, do đó cần thực hiện các biện pháp như tăng công suất của Vacuum ejector hoặc bơm chân không, đồng thời tăng độ dẫn của đường ống.
- Đối với vật là dạng tấm phẳng
Hình 4. Sử dụng giác hút khi vật có dạng tấm phẳng
Khi nâng các tấm kính, bảng mạch... có diện tích lớn, có thể phải chịu một lực lớn do lực cản không khí, hoặc có thể dẫn đến rung lắc. Vì vậy cần phải xem xét cách bố trí, số lượng và kích thước của giác hút (hình 4).
- Đối với vật mềm
Hình 5. Sử dụng giác hút đối với vật mềm và mỏng
Đối với các loại vật mềm và mỏng như ni lông, giấy, hoặc các loại tấm mỏng khác khi bị hút sẽ dễ bị biến dạng hoặc bị nhăn (hình 5) do áp suất chân không. Vì vậy nên sử dụng giác hút có đường kính nhỏ hoặc loại giác hút có gân kết hợp với giảm áp suất chân không.
- Đối với ứng dụng mà lực tác động lên giác hút lớn
Hình 6. Sử dụng giác hút trong trường hợp lực nhấn lớn
Tránh va đập mạnh hoặc nhấn giác hút bằng một lực lớn khi ép vào vật. Nếu ngược lại, giác hút sẽ bị biến dạng, nứt và mòn nhanh hơn. Việc nhấn giác hút phải trong phạm vi biến dạng của “váy” giác hút hoặc chỉ đến mức chạm nhẹ vào đường sườn (hình 6). Đặc biệt đối với giác hút có đường kính nhỏ, việc định vị trí phải chính xác hơn.
- Đối với ứng dụng mà xuất hiện dấu hút
Trên đây, chúng ta đã tìm hiểu về cách chọn giác hút chân không một cách hoàn chỉnh qua các bước cơ bản đầu tiên ở bài 2.1 và các bước nâng cao ở bài viết 2.2 này. Ở bài viết tiếp theo sẽ trình bày cách chọn những thiết bị liên quan khác trong hệ thống giác hút chân không, các bạn hãy cùng chờ đón đọc nhé.
GIÁC HÚT CHÂN KHÔNG - PHƯƠNG PHÁP CHỌN (BÀI 2.1)
- 2022-09-18
- THIẾT KẾ- CHẾ TẠO MÁY
Ở bài viết trước, chúng ta đã tìm hiểu về nguyên lý và ứng dụng của giác hút chân không. Tiếp nối chuỗi bài viết, hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu về phương pháp chọn. Nội dung của phương pháp chọn được thể hiện qua các phần dưới.
Mục lục
- Tổng quan các bước để lựa chọn giác hút chân không
- Các điểm cần chú ý khi lựa chọn giác hút chân không
- Cách tính lực nâng và đường kính giác hút chân không cần thiết
- Cách chọn hình dạng của giác hút chân không
- Cách chọn vật liệu của giác hút chân không
- Sử dụng dạng có đệm hay không có đệm
- Ví dụ ứng dụng cụ thể đối với từng loại sản phẩm (đối tượng hút)
--------------------------------------------------------------------------------------------
Thể hiện tất cả các mục trong một bài viết thì nội dung sẽ quá dài nên bài viết số 2.1 hôm nay chúng tôi sẽ giới thiệu mục số 1, 2 và 3. Các mục còn lại sẽ được giới thiệu ở bài 2.2 tiếp theo.
- Tổng quan các bước để lựa chọn giác hút chân không
Về cơ bản, các bước để lựa chọn giác hút chân không như sau:
Bước 1: Xem xét sự cân bằng của vật và xác định vị trí hút vật, số lượng giác hút sẽ dùng và các giá trị đường kính giác hút có thể sử dụng được (hoặc diện tích mặt giác hút).
Bước 2: Tính lực nâng lý thuyết từ diện tích mặt hút đã xác định ở bước 1 (diện tích mặt giác hút × số lượng giác hút) và áp suất chân không. Sau đó, tính lực nâng khi có xét đến hệ số an toàn, tùy thuộc vào phương pháp nâng vật và điều kiện chuyển động trong thực tế.
Bước 3: So sánh giá trị lực nâng với trọng lượng của vật và quyết định đường kính của giác hút (diện tính mặt giác hút), sao cho đủ để đáp ứng được điều kiện giá trị lực nâng lớn hơn trọng lượng của vật.
Bước 4: Dựa trên các yếu tố về môi trường sử dụng, hình dạng và vật liệu của vật, quyết định hình dạng và vật liệu của giác hút sẽ dùng cũng như việc có dùng thêm bộ đệm hay không.
Các bước trên là các bước lựa chọn đối với những loại giác hút chân không thường dùng. Nó không thể áp dụng được cho tất cả mọi loại giác hút có mặt trên thị trường. Vì vậy, để có thể đáp ứng tốt với yêu cầu của khách hàng, chúng ta cần thực hiện các bài kiểm tra, thí nghiệm, rồi dựa trên các kết quả thí nghiệm có được ta lựa chọn điều kiện hút nâng vật và giác hút cần dùng.
- Các điểm cần chú ý khi lựa chọn giác hút chân không
- Lực nâng lý thuyết
Lực nâng lý thuyết, được xác định từ áp suất chân không và diện tích mặt hút của giác hút chân không. Giá trị lực nâng lý thuyết có được trong điều kiện trạng thái tĩnh, nên khi sử dụng trong thực tế cần tính toán thêm hệ số an toàn dựa trên các trạng thái sử dụng.
Áp suất chân không, không phải cứ “càng cao thì càng tốt”. Ngược lại, nếu áp suất chân không cao còn có thể dẫn tới các sự cố không mong muốn như:
- Áp suất chân không nếu cao hơn mức cần thiết, thì sẽ dễ xảy ra việc giác hút bị mòn hay nứt hỏng, làm giảm tuổi thọ của giác hút.
- Áp suất chân không (áp suất cài đặt) cao không chỉ làm tăng thời gian đáp ứng, mà còn làm tăng năng lượng cần thiết để tạo ra chân không.
- Nếu tăng áp suất chân không lớn gấp 2 lần thì chỉ làm cho lực nâng lý thuyết lớn gấp 2 lần, nhưng nếu tăng đường kính giác hút lớn gấp 2 lần thì sẽ làm cho lực nâng lý thuyết lớn gấp 4 lần. Như vậy về mặt hiệu quả và năng suất thì thường người ta sẽ chọn phương án tăng đường kính giác hút.
Ví dụ: Lực nâng lý thuyết = Áp suất × Diện tích
- Lực mặt cắt ngang và mô men tác dụng lên giác hút chân không
Giác hút chân không yếu trước tác dụng của lực mặt cắt ngang (lực song song với bề mặt hút) và mô men nên cần chú ý vị trí trọng tâm của vật và giảm mô men tác dụng lên giác hút chân không đến mức nhỏ nhất có thể.
Cùng với việc giảm gia tốc trong quá trình chuyển động, cũng cần chú ý đến các yếu tố như áp lực gió và chấn động. Việc áp dụng các biện pháp làm giảm gia tốc trong quá trình chuyển động có thể giúp ngăn vật bị rơi và giúp cải thiện độ an toàn.
Cần tránh việc hút nâng vật từ mặt hút ở phương thẳng đứng (nâng từ phương thẳng đứng) bằng giác hút chân không (Hình 6). Nếu trong trường hợp không thể tránh khỏi, cần phải tính toán đến hệ số an toàn cần thiết.
Lực nâng, mô men, lực theo phương ngang
- Khi nâng vật lên, không chỉ mỗi trọng lượng vật mà các đại lượng như gia tốc, lực cản không khí, chấn động…v.v cũng cần phải lưu ý (hình 1)
- Vì giác hút yếu trước tác dụng của mô men nên hãy lắp đặt sao cho mô men không phát sinh trên vật (hình 2)
- Ngay cả khi nâng vật từ mặt hút ở phương ngang thì khi vận chuyển vật theo phương ngang, vật cũng có thể bị chuyển dịch vị trí (lệch vị trí) tùy thuộc vào độ lớn của gia tốc và hệ số ma sát giữa giác hút và vật. Vì vậy, cần thiết kế sao cho giá trị gia tốc là nhỏ (hình 3)
Giác hút và sự cân bằng của vật
Diện tích mặt hút của giác hút không được lớn hơn diện tích bề mặt của vật. Nếu không sẽ gây ra sự rò rỉ chân không và việc hút vật sẽ trở nên không ổn định.
Hình 4. Chú ý vị trí hút vật
Khi vận chuyển vật có dạng tấm có diện tích lớn bằng nhiều giác hút, cần sắp xếp lắp đặt sao cho bảo đảm được tính cân bằng. Đặc biệt là phần viền ngoài của vật, lắp đặt không khéo sẽ dễ làm cho giác hút bị chìa ra ngoài, vậy nên cần xác định đúng vị trí cho giác hút ở những phần viền này.
Hình 5. Chú ý tính cân bằng của vật
Ngoài ra, trong trường hợp cần thiết, ta sẽ phải lắp thêm bộ phận hỗ trợ để ngăn vật bị rơi (thanh đỡ phòng vật rơi) như ở hình 4 và hình 5.
Tư thế lắp đặt
Về cơ bản, mặt hút sẽ nằm theo phương ngang. Tránh không thực hiện hút nâng vật nếu mặt hút theo phương thẳng đứng hoặc phương nghiêng. Trong trường hợp bất khả kháng, nên dùng thêm giá đỡ và chú ý tính toán hệ số an toàn cần thiết.
Hình 6. Chú ý về tư thế lắp đặt (hút vật)
- Cách tính lực nâng và đường kính giác hút chân không cần thiết
Những chú ý cần thiết:
- Cài đặt áp suất chân không sao cho nhỏ hơn hoặc bằng áp suất đã ổn định sau khi hút vật.
- Tuy nhiên, trong trường hợp vật có tính chất lưu thông không khí hoặc bề mặt vật là nhám, gồ ghề thì cần phải xem xét đến việc áp suất chân không sẽ bị giảm, vì khi hút sẽ hút luôn cả không khí bên ngoài vào. Do đó, cần phải xác nhận vấn đề này tùy theo quá trình kiểm tra thao tác hút vật.
- Nếu sử dụng Vacuum ejector thì nên cài đặt áp suất chân không khoảng -60kPa.
Ta có thể tính được lực nâng của giác hút theo công thức hoặc bảng lực nâng lý thuyết dưới đây.
Phương pháp dùng công thức tính:
W=P×S×0.1×1/t
Trong đó:
W: Lực nâng (N)
P: Áp suất chân không (kPa)
S: Diện tích mặt giác hút (cm2)
t: Hệ số an toàn (xem hình 6): Nếu hút nâng với mặt hút theo phương ngang: ≥4. Nếu hút nâng với mặt hút theo phương thẳng đứng: ≥8.
Phương pháp dùng bảng lực nâng lý thuyết:
Ta sẽ tính lực nâng lý thuyết không bao gồm hệ số an toàn, qua đường kính giác hút và áp suất chân không. Tiếp theo, ta sẽ tính lực nâng khi có xét hệ số an toàn như sau:
Lực nâng = Lực nâng lý thuyết ÷ t
Bảng lực nâng lý thuyết (lực nâng lý thuyết = P×S×0.1)
Cách tra bảng thuận tiện ở chỗ mình chỉ cần tra rồi chia cho hệ số an toàn. Ngay cả đối với giác hút hình Oval nếu ta dùng công thức tính toán thì phần tính diện tích sẽ mất công hơn một chút. Tuy nhiên đối với các bạn ngại tra bảng và giác hút được sử dụng là hình tròn (tính diện tích đơn giản) thì nhớ công thức trong đầu luôn và chỉ cần bấm máy tính là ra kết quả luôn cũng là một cách tiết kiệm thời gian.
- 2022-09-18
- THIẾT KẾ- CHẾ TẠO MÁY
Ở bài viết trước, chúng ta đã tìm hiểu về nguyên lý và ứng dụng của giác hút chân không. Tiếp nối chuỗi bài viết, hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu về phương pháp chọn. Nội dung của phương pháp chọn được thể hiện qua các phần dưới.
Mục lục
- Tổng quan các bước để lựa chọn giác hút chân không
- Các điểm cần chú ý khi lựa chọn giác hút chân không
- Cách tính lực nâng và đường kính giác hút chân không cần thiết
- Cách chọn hình dạng của giác hút chân không
- Cách chọn vật liệu của giác hút chân không
- Sử dụng dạng có đệm hay không có đệm
- Ví dụ ứng dụng cụ thể đối với từng loại sản phẩm (đối tượng hút)
--------------------------------------------------------------------------------------------
Thể hiện tất cả các mục trong một bài viết thì nội dung sẽ quá dài nên bài viết số 2.1 hôm nay chúng tôi sẽ giới thiệu mục số 1, 2 và 3. Các mục còn lại sẽ được giới thiệu ở bài 2.2 tiếp theo.
- Tổng quan các bước để lựa chọn giác hút chân không
Về cơ bản, các bước để lựa chọn giác hút chân không như sau:
Bước 1: Xem xét sự cân bằng của vật và xác định vị trí hút vật, số lượng giác hút sẽ dùng và các giá trị đường kính giác hút có thể sử dụng được (hoặc diện tích mặt giác hút).
Bước 2: Tính lực nâng lý thuyết từ diện tích mặt hút đã xác định ở bước 1 (diện tích mặt giác hút × số lượng giác hút) và áp suất chân không. Sau đó, tính lực nâng khi có xét đến hệ số an toàn, tùy thuộc vào phương pháp nâng vật và điều kiện chuyển động trong thực tế.
Bước 3: So sánh giá trị lực nâng với trọng lượng của vật và quyết định đường kính của giác hút (diện tính mặt giác hút), sao cho đủ để đáp ứng được điều kiện giá trị lực nâng lớn hơn trọng lượng của vật.
Bước 4: Dựa trên các yếu tố về môi trường sử dụng, hình dạng và vật liệu của vật, quyết định hình dạng và vật liệu của giác hút sẽ dùng cũng như việc có dùng thêm bộ đệm hay không.
Các bước trên là các bước lựa chọn đối với những loại giác hút chân không thường dùng. Nó không thể áp dụng được cho tất cả mọi loại giác hút có mặt trên thị trường. Vì vậy, để có thể đáp ứng tốt với yêu cầu của khách hàng, chúng ta cần thực hiện các bài kiểm tra, thí nghiệm, rồi dựa trên các kết quả thí nghiệm có được ta lựa chọn điều kiện hút nâng vật và giác hút cần dùng.
- Các điểm cần chú ý khi lựa chọn giác hút chân không
- Lực nâng lý thuyết
Lực nâng lý thuyết, được xác định từ áp suất chân không và diện tích mặt hút của giác hút chân không. Giá trị lực nâng lý thuyết có được trong điều kiện trạng thái tĩnh, nên khi sử dụng trong thực tế cần tính toán thêm hệ số an toàn dựa trên các trạng thái sử dụng.
Áp suất chân không, không phải cứ “càng cao thì càng tốt”. Ngược lại, nếu áp suất chân không cao còn có thể dẫn tới các sự cố không mong muốn như:
- Áp suất chân không nếu cao hơn mức cần thiết, thì sẽ dễ xảy ra việc giác hút bị mòn hay nứt hỏng, làm giảm tuổi thọ của giác hút.
- Áp suất chân không (áp suất cài đặt) cao không chỉ làm tăng thời gian đáp ứng, mà còn làm tăng năng lượng cần thiết để tạo ra chân không.
- Nếu tăng áp suất chân không lớn gấp 2 lần thì chỉ làm cho lực nâng lý thuyết lớn gấp 2 lần, nhưng nếu tăng đường kính giác hút lớn gấp 2 lần thì sẽ làm cho lực nâng lý thuyết lớn gấp 4 lần. Như vậy về mặt hiệu quả và năng suất thì thường người ta sẽ chọn phương án tăng đường kính giác hút.
Ví dụ: Lực nâng lý thuyết = Áp suất × Diện tích
- Lực mặt cắt ngang và mô men tác dụng lên giác hút chân không
Giác hút chân không yếu trước tác dụng của lực mặt cắt ngang (lực song song với bề mặt hút) và mô men nên cần chú ý vị trí trọng tâm của vật và giảm mô men tác dụng lên giác hút chân không đến mức nhỏ nhất có thể.
Cùng với việc giảm gia tốc trong quá trình chuyển động, cũng cần chú ý đến các yếu tố như áp lực gió và chấn động. Việc áp dụng các biện pháp làm giảm gia tốc trong quá trình chuyển động có thể giúp ngăn vật bị rơi và giúp cải thiện độ an toàn.
Cần tránh việc hút nâng vật từ mặt hút ở phương thẳng đứng (nâng từ phương thẳng đứng) bằng giác hút chân không (Hình 6). Nếu trong trường hợp không thể tránh khỏi, cần phải tính toán đến hệ số an toàn cần thiết.
Lực nâng, mô men, lực theo phương ngang
- Khi nâng vật lên, không chỉ mỗi trọng lượng vật mà các đại lượng như gia tốc, lực cản không khí, chấn động…v.v cũng cần phải lưu ý (hình 1)
- Vì giác hút yếu trước tác dụng của mô men nên hãy lắp đặt sao cho mô men không phát sinh trên vật (hình 2)
- Ngay cả khi nâng vật từ mặt hút ở phương ngang thì khi vận chuyển vật theo phương ngang, vật cũng có thể bị chuyển dịch vị trí (lệch vị trí) tùy thuộc vào độ lớn của gia tốc và hệ số ma sát giữa giác hút và vật. Vì vậy, cần thiết kế sao cho giá trị gia tốc là nhỏ (hình 3)
Giác hút và sự cân bằng của vật
Diện tích mặt hút của giác hút không được lớn hơn diện tích bề mặt của vật. Nếu không sẽ gây ra sự rò rỉ chân không và việc hút vật sẽ trở nên không ổn định.
Hình 4. Chú ý vị trí hút vật
Khi vận chuyển vật có dạng tấm có diện tích lớn bằng nhiều giác hút, cần sắp xếp lắp đặt sao cho bảo đảm được tính cân bằng. Đặc biệt là phần viền ngoài của vật, lắp đặt không khéo sẽ dễ làm cho giác hút bị chìa ra ngoài, vậy nên cần xác định đúng vị trí cho giác hút ở những phần viền này.
Hình 5. Chú ý tính cân bằng của vật
Ngoài ra, trong trường hợp cần thiết, ta sẽ phải lắp thêm bộ phận hỗ trợ để ngăn vật bị rơi (thanh đỡ phòng vật rơi) như ở hình 4 và hình 5.
Tư thế lắp đặt
Về cơ bản, mặt hút sẽ nằm theo phương ngang. Tránh không thực hiện hút nâng vật nếu mặt hút theo phương thẳng đứng hoặc phương nghiêng. Trong trường hợp bất khả kháng, nên dùng thêm giá đỡ và chú ý tính toán hệ số an toàn cần thiết.
Hình 6. Chú ý về tư thế lắp đặt (hút vật)
- Cách tính lực nâng và đường kính giác hút chân không cần thiết
Những chú ý cần thiết:
- Cài đặt áp suất chân không sao cho nhỏ hơn hoặc bằng áp suất đã ổn định sau khi hút vật.
- Tuy nhiên, trong trường hợp vật có tính chất lưu thông không khí hoặc bề mặt vật là nhám, gồ ghề thì cần phải xem xét đến việc áp suất chân không sẽ bị giảm, vì khi hút sẽ hút luôn cả không khí bên ngoài vào. Do đó, cần phải xác nhận vấn đề này tùy theo quá trình kiểm tra thao tác hút vật.
- Nếu sử dụng Vacuum ejector thì nên cài đặt áp suất chân không khoảng -60kPa.
Ta có thể tính được lực nâng của giác hút theo công thức hoặc bảng lực nâng lý thuyết dưới đây.
Phương pháp dùng công thức tính:
W=P×S×0.1×1/t
Trong đó:
W: Lực nâng (N)
P: Áp suất chân không (kPa)
S: Diện tích mặt giác hút (cm2)
t: Hệ số an toàn (xem hình 6): Nếu hút nâng với mặt hút theo phương ngang: ≥4. Nếu hút nâng với mặt hút theo phương thẳng đứng: ≥8.
Phương pháp dùng bảng lực nâng lý thuyết:
Ta sẽ tính lực nâng lý thuyết không bao gồm hệ số an toàn, qua đường kính giác hút và áp suất chân không. Tiếp theo, ta sẽ tính lực nâng khi có xét hệ số an toàn như sau:
Lực nâng = Lực nâng lý thuyết ÷ t
Bảng lực nâng lý thuyết (lực nâng lý thuyết = P×S×0.1)
Cách tra bảng thuận tiện ở chỗ mình chỉ cần tra rồi chia cho hệ số an toàn. Ngay cả đối với giác hút hình Oval nếu ta dùng công thức tính toán thì phần tính diện tích sẽ mất công hơn một chút. Tuy nhiên đối với các bạn ngại tra bảng và giác hút được sử dụng là hình tròn (tính diện tích đơn giản) thì nhớ công thức trong đầu luôn và chỉ cần bấm máy tính là ra kết quả luôn cũng là một cách tiết kiệm thời gian.
GIÁC HÚT CHÂN KHÔNG – NGUYÊN LÝ VÀ ỨNG DỤNG (BÀI 1)
- 2022-08-28
- THIẾT KẾ- CHẾ TẠO MÁY
XT Mechanical Blog xin chào các bạn. Ở bài trước: “Phương pháp dùng giác hút nâng vật dạng tấm mỏng – Mạch khí nén làm giảm áp suất đẩy ép”, chúng ta đã sử dụng giác hút chân không trong bài toán vận chuyển và đã đề cập đến áp suất đẩy ép. Trên thực tế, giác hút chân không được ứng dụng rất rộng rãi do cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ và áp dụng được cho nhiều đối tượng (vật hút). Và chức năng cơ bản của nó là hút và giữ vật, kết hợp với các cơ cấu chuyển động như Robot, Robo cylinder…để tạo nên một cơ cấu hoàn chỉnh “cánh tay và bàn tay” từ những ứng dụng sắp xếp các thùng hàng lớn đến việc di chuyển các linh kiện điện tử bé nhỏ…vv
Trong bốn phần của bài viết ngày hôm nay, chúng ta sẽ đi từ nguyên lý cơ bản của chân không để hiểu rõ hơn về cách hút và giữ vật của giác hút, làm cách nào để tạo ra được áp suất chân không, sơ đồ hệ thống và cuối cùng là tổng kết ưu nhược điểm của nó:
- Áp suất chân không là gì
- Nguyên lý làm việc của Vacuum ejector
- Sơ đồ khí nén của hệ thống sử dụng giác hút chân không
- Ưu nhược điểm của hệ thống sử dụng giác hút chân không
- Áp suất chân không là gì
Chân không là trạng thái có áp suất thấp hơn áp suất khí quyển, nhiều khi còn được gọi là "áp suất âm". Ví dụ đơn giản là khi hút không khí bên trong một bình chứa nào đó ra bên ngoài làm giảm áp suất bên trong bình, nếu áp suất thấp hơn áp suất khí quyển, bên trong bình chứa sẽ ở trạng thái "chân không".
Áp suất khí quyển là độ lớn của áp lực do khối lượng không khí (bao quanh trái đất) tác dụng lên một đơn vị diện tích. Càng lên cao, áp suất khí quyển sẽ càng thấp, và ngược lại ở độ cao càng thấp, nó sẽ càng cao. Nói chung, áp suất khí quyển đề cập đến áp suất khí tác dụng lên mực nước biển (tức lấy mực nước biển có độ cao = 0m). Không khí ở điều kiện tiêu chuẩn được sử dụng trong tính toán lý thuyết được gọi là không khí tham chiếu tiêu chuẩn, có nhiệt độ 20 ° C, độ ẩm tương đối là 65% và áp suất khí quyển lúc này là 0.1 MPa.
|
|
Hình 1. Sự phụ thuộc của áp suất khí quyển vào độ cao và thời tiết
Lực sinh ra bởi chân không, nói cách khác là lực hút chân không là sự chênh lệch áp suất giữa áp suất khí quyển và áp suất chân không, nhân với diện tích mà áp suất khí quyển đẩy về phía chân không (phía chân không gọi là “diện tích hút”). Do đó, ngay cả ở mức tối đa, lực hút chân không cũng không vượt quá được lực gây nên bởi áp suất khí quyển. Ngoài ra, nếu áp suất khí quyển dao động, lực hút chân không cũng sẽ dao động theo.
Có hai loại ký hiệu cho áp suất: “áp suất tuyệt đối” và “áp suất đồng hồ”. Áp suất tuyệt đối là áp suất được biểu thị với điểm mốc (điểm không) là áp suất chân không lí tưởng, và áp suất đo “đồng hồ” là áp suất được hiển thị với áp suất khí quyển (áp suất tuyệt đối 101.3 kPa) làm chuẩn (điểm không). Ví dụ để phân biệt cách viết và gọi giữa hai loại này, người ta sử dụng 80kPaabs, 80kPaG, “abs” cho áp suất tuyệt đối và “G” cho áp suất đồng hồ. Thông thường, áp suất chân không thường được sử dụng là áp suất đồng hồ nên lấy áp suất khí quyển là mốc “0”, do áp suất chân không bé hơn áp suất khí quyển nên có thể biểu thị bằng dấu “-“ chẳng hạn như -80kPa.
Hình 2. Áp suất tuyệt đối và áp suất đồng hồ
- Nguyên lý làm việc của Vacuum ejector
Vacuum ejector sử dụng khí nén (áp suất dương) để tạo ra chân không (áp suất âm) bằng cách đẩy khí nén ra khỏi vòi phun nên người ta thường gọi là “ejector” (phun) hoặc "ejector pump" (bơm phun) chân không.
Hình 3. Nguyên lý tạo ra chân không của Vacuum ejector
Nguyên lý ở hình 3 có thể được mô tả qua các bước như sau:
- Khí nén được cung cấp cho cổng cấp (phía sơ cấp), khí cấp sẽ được dẫn đến vòi phun.
- Theo định lý lưu lượng chất lỏng (khí)*, do vòi phun có đường kính nhỏ hơn rất nhiều lần so với cổng cấp nên khí nén sau khi đi qua vòi phun sẽ được giải phóng vào buồng khuếch tán với tốc độ cao (tốc độ âm thanh), khuếch tán mở rộng ra và lại chảy vào ống khuếch tán.
- Áp dụng định luật Bernoulli** cho dòng chảy không khí này thì ta thấy áp suất trong buồng khuếch tán giảm do dòng chảy tốc độ cao, và không khí từ cổng chân không (phía thứ cấp) sẽ chảy vào buồng khuếch tán qua tiết diện cố định sẽ tạo nên “lực hút” chân không.
- Cùng với khí nén thoát ra từ vòi phun, không khí thứ cấp vào được giải phóng vào bầu khí quyển qua ống khuếch tán – cổng thoát khí (cổng thoát khí được thiết kế có đường kính to hơn so với ống khuếch tán nhằm mục đích giảm tốc độ của dòng khí thải, tránh va đập ảnh hưởng đến môi trường xung quanh).
*Định lý lưu lượng chất lỏng (khí)
**Định luật Bernoulli cho ống dòng nằm ngang
Ngoài dùng nguyên lý sử dụng Vacuum ejector như ở trên, người ta còn sử dụng phương pháp khác tạo ra chân không đó là dùng bơm chân không. Phương pháp này sẽ có giá thành cao hơn nhưng lực hút chân không sẽ ổn định, độ ồn thấp hơn và rất phù hợp với nhưng nơi không được thiết lập hệ thống đường ống khí nén.
- Sơ đồ khí nén của hệ thống sử dụng giác hút chân không
Ở mục trước ta đã biết khi cấp khí nén vào phía sơ cấp của Vacuum ejector thì phía thứ cấp xuất hiện luồng khí “chân không” chảy vào, tạo nên lực hút chân không, khi cổng thứ cấp này được gắn với giác hút sẽ tạo nên lực hút giữ vật. Với nguyên lý “đơn giản” như vậy được thể hiện trong hình dưới:
Hình 4. Sơ đồ “đơn giản” của hệ thống sử dụng giác hút chân không
Ở sơ đồ trên, khi muốn nhả vật ta chỉ cần khóa dòng khí nén chảy vào Vacuum ejector thông qua van điện từ, với trọng lực và vật sẽ tự nhả ra. Tuy nhiên do trong đường ống và các thiết bị khí nén vẫn còn dư áp suất chân không nên vật sẽ không tự nhả ra ngay, đặc biệt là đối với những vật nhẹ thậm chí ngắt van điện từ rồi nhưng vật cũng không tự nhả ra được. Nên tại thời điểm khóa van nếu ta tìm cách “bơm cưỡng chế ngược lại giác hút” một áp suất nhỏ đủ để vật nhả ra ngay lập tức mà không bị thổi bay thì sẽ giải quyết được vấn đề vật không tự nhả ra hoặc để giảm thời gian nhả vật. Lực gây ra bởi áp suất cưỡng chế này gọi là “lực công phá”.
Trên thực tế hệ thống giác hút chân không không chỉ đơn giản như ở hình 4 mà còn có thêm bộ phận tạo “lực công phá” kèm các van điện từ phối hợp giúp điều chỉnh được lưu lượng, thời gian công phá qua đó điều chỉnh được thời gian và tốc độ thả vật. Thêm nữa hệ thống còn lắp thêm cảm biến áp suất chân không có hiển thị để quan sát được mức độ áp suất chân không, cũng như tạo tín hiệu nhận biết được vật có được hút lên một cách bình thường hay không (từ lúc trước bắt đầu hút vật tới lúc hút vật ổn định thì áp suất chân không sẽ tăng (về phía âm) và bằng với một giá trị nằm trong khoảng cố định nào đó có nghĩa là vật được hút lên một cách bình thường).
Hình 5. Sơ đồ của hệ thống sử dụng giác hút chân không
- Ưu nhược điểm của hệ thống sử dụng giác hút chân không
Sử dụng giác hút chân không mang lại những ưu điểm sau:
- Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, dễ dàng thiết kế và ứng dụng
- Ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực (chỉ cần vật có bề mặt có thể hút được)
- Ví trí của vật không cần định vị vị trí chính xác cao
- Áp dụng được với những vật mềm, dễ bị biến dạng nếu dùng tay gắp
Tuy nhiên, có một số điểm lưu ý khi sử dụng giác hút chân không như sau:
- Đối tượng mà giác hút có thể sử dụng được phải không có tính thông khí, có bề mặt nhất định và không quá dễ bị biến dạng lúc hút
- Vật được hút giữ bằng giác hút trong lúc vận chuyển nên tùy điều kiện mà vật có thể bị rơi
- Nếu vật ở trong môi trường có chất lỏng, bụi thì những thứ này có thể bị hút vào trong giác hút, có thể gây tắc mạch khí nén
- Trong trường hợp cần giữ vật với lực hút lớn thì cần có diện tích hút lớn (chọn giác hút có tiết diện lớn) và đôi khi phải tăng số lượng giác hút. Vì vậy trong trường hợp chỉ dùng khí nén + Vacuum ejector mà áp suất chân không không đủ, cần thiết phải lắm thêm bơm – động cơ để tạo ra chân không với áp suất (chân không) cao hơn
- Tuy điều kiện và môi trường sử dụng mà giác hút (cao su) hao mòn nhanh hay chậm
Trong bài viết hôm nay, chúng tôi sẽ nói về một dạng bài toán vận chuyển vật khác. Đó là khi vận chuyển vật có dạng tấm bằng thiết bị vận chuyển hút nâng vật sử dụng xy lanh khí nén và giác hút. Nếu thay đổi thông số kĩ thuật là độ dày tấm mỏng hơn thì sẽ phát sinh những vấn đề gì và cần lưu ý những điểm gì.
Nếu hút vật được đặt trên một mặt phẳng rộng cứng, chẳng hạn như mặt bàn, thì ta có thể thấy độ dày tấm không có ảnh hưởng gì. Nhưng ví dụ nếu vật được đặt trên băng chuyền con lăn, vật chỉ được đỡ một phần nào đó (do có khoảng trống giữa các con lăn), thì khi hút vật, tùy vào vị trí tiếp xúc vật của giác hút mà áp suất đẩy ép (lực đẩy ép) lên vật có thể làm vật bị biến dạng, hoặc sẽ xảy ra lỗi không hút nâng vật được hay tệ hơn là làm hỏng vật.
Trên thực tế có rất nhiều các loại thiết bị có thể dùng cho trường hợp vật dạng tấm, nhưng trong bài viết này, chúng tôi sẽ sử dụng thiết bị vận chuyển hút nâng vật, hút vật được đặt trên băng chuyền con lăn và nâng vật lên, làm mô hình cho bài toán.
MỤC LỤC
- 1. Ví dụ về vấn đề phát sinh khi hút vật
- 2. Vị trí lắp đặt van giảm áp và áp suất vận hành (so sánh giữa giảm áp đầu vào và giảm áp đầu ra)
- 3. Cấu tạo van giảm áp (van giảm áp với van một chiều xả ngược)
- 4. Tổng kết
- Ví dụ về vấn đề phát sinh khi hút vật
Từ hình 1 đến hình 3 dưới đây mô tả các trường hợp hút vật được đặt trên băng chuyền con lăn. Trong những trường hợp này, có một trường hợp sẽ phát sinh vấn đề khi hút vật. Các bạn có thể chỉ ra là cái nào không?
Hình 1. Hút vật được đặt trên băng chuyền con lăn (TH1)
Hình 2. Hút vật được đặt trên băng chuyền con lăn (TH2)
Hình 3. Hút vật được đặt trên băng chuyền con lăn (TH3)
Đáp án chính xác đó chính là trường hợp thứ 3 (TH3).
Ta thử so sánh ba trường hợp hút vật trên xem thế nào nhé:
- TH1: vật dạng tấm dày, nên nó không bị uốn cong ngay cả khi chịu tác dụng của lực đẩy từ giác hút.
- TH2: vật dạng tấm mỏng, nhưng vì vị trí chịu tác dụng lực đẩy từ giác hút nằm ngay phía trên con lăn của băng chuyền, có con lăn đỡ nên vật cũng không bị uốn cong.
- TH3: vật dạng tấm mỏng, khi đệm hút đẩy ép xuống, phần vật chịu tác dụng của lực đẩy ép sẽ bị uốn cong, như mô tả trong hình 4 dưới đây
Hình 4. Vật bị uốn cong trong quá trình hút vật
Có thể các bạn sẽ nghĩ “ấn giác hút vào vật như thế thì tất nhiên sẽ bị như vậy rồi”, tuy nhiên, nếu hoàn toàn không ấn giác hút một chút nào thì sẽ không thể nào hút vật được. Bởi nguyên lý của giác hút đó là bằng cách ấn ép giác hút lên vật ở một mức độ nào đó, sẽ gây biến dạng phần miệng giác hút, làm cho không còn khe hở giữa vật và giác hút, giúp tăng độ chân không của giác hút, và khiến hút vật chặt hơn. Vì thế, để thực hiện hút vật thì cần phải đẩy ép giác hút lên vật.
Vậy, phải làm gì để ngăn không cho vật bị “uốn cong”?
Đáp án thực ra khá đơn giản. Đó là làm giảm lực đẩy ép từ giác hút lên vật.
Lực đẩy ép này, có thể được giảm bằng cách giảm lực phát sinh từ xy lanh, nên ta có thể điều chỉnh nhờ sử dụng van giảm áp trong mạch. Đến đây, đúng ra chúng ta nên kiểm tra vị trí lắp đặt van giảm áp, nhưng thông thường, van giảm áp sẽ được lắp thành một bộ cùng một chỗ với bộ lọc khí nén (gọi là khối van lọc – điều áp). Điều ta cần quan tâm ở đây đó là điều gì sẽ xảy ra khi giảm áp suất bằng van giảm áp này? Thành phần áp suất nào sẽ bị thay đổi?
- Vị trí lắp đặt van giảm áp và áp suất vận hành (so sánh giữa giảm áp đầu vào và giảm áp đầu ra)
Tiếp tục nội dung từ chương trước, chúng ta đã biết để hạn chế vật bị uốn cong thì cần làm giảm áp suất đẩy ép tác dụng lên vật, như trong hình 5 dưới đây.
Hình 5. Làm giảm áp suất đẩy ép để hạn chế vật bị uốn cong
Vậy điều gì sẽ xảy ra nếu ta thực hiện các quá trình như sau: giảm áp suất bằng van giảm áp (ở phía đầu vào của van điện từ) được lắp kèm với bộ lọc khí nén (khối van lọc – điều áp), hút vật, xy lanh kéo về (rút vào), và nâng vật lên?
Do áp suất cung cấp cho van điện từ lúc này cũng sẽ giảm, nên trong hầu hết các trường hợp, ta không thể nâng vật lên được, hoặc có nâng được thì cũng rất chậm. Đối với vật dạng tấm cực mỏng, nếu khoảng cách giữa các đệm hút hẹp hơn (số lượng đệm hút được sử dụng tăng lên), với cấu tạo 1 miếng đệm hút cần 1 xy lanh, ta có lực đẩy tổng từ các xy lanh sẽ lớn hơn, thì có khả năng không có vấn đề gì cả; tuy nhiên, trong trường hợp ngược lại, khoảng cách giữa các đệm hút thoáng hơn (số lượng đệm hút được sử dụng ít đi), số lượng xy lanh là ít, nên nếu giảm áp suất thì sẽ không đủ lực đẩy. Nếu lực đẩy không đủ, thì ta cần có kích thước xy lanh (đường kính xy lanh) có thể phải lớn hơn mức cần thiết.
Hình 6. Áp suất nâng lên cần phải cao
Vì những vấn đề như vậy, khi hút vật dạng tấm mỏng, ta cần phải duy trì áp suất đẩy ép là thấp (hình 5), và áp suất nâng lên là cao (hình 6). Như vậy với mạch khí nén hiện tại, ta cần làm thế nào để thực hiện điều đó?
Trước hết, từ hình 5 và hình 6, ta sắp xếp lại các áp suất cần thiết như sau:
- Khi xy lanh đẩy ra (áp suất đẩy ép): Áp suất là thấp (cần điều chỉnh độc lập).
- Khi xy lanh rút vào (áp suất nâng lên): Áp suất là cao (bằng áp suất của toàn bộ mạch khí nén).
Để điều chỉnh độc lập áp suất đẩy ép khi xy lanh đẩy ra, ta cần lắp đặt van giảm áp (phần được khoanh đỏ trong hình 7 ở phía đầu ra của van điện từ. Bằng cách này, ta có thể giảm mỗi mình áp suất đẩy ra của xy lanh (áp suất đẩy ép) mà không ảnh hưởng tới các thành phần áp suất khác.
Hình 7. Mạch khí nén có sử dụng van giảm áp phía đầu ra van điện từ
Phương pháp sử dụng van giảm áp như trên được gọi là sử dụng “van giảm áp phía đầu ra của van điện từ” hay “giảm áp phía đầu ra van điện từ”.
Tuy nhiên, đến đây chưa phải đã giải quyết được hết các vấn đề của bài toán. Nếu đưa mạch khí nén trên vào vận hành trong thực tế, chưa chắc nó đã hoạt động như chúng ta mong đợi. Có thể chuyển động đẩy ra của xy lanh là tốt, nhưng chuyển động rút vào (nâng lên) của xy lanh lại không đạt được tốc độ mong muốn. Chỉ đơn giản lắp thêm van giảm áp là hoàn toàn chưa đủ.
- Cấu tạo của van giảm áp (van giảm áp với van một chiều xả ngược)
Nhìn vào danh mục thiết bị khí nén trong catalog, ta có thể thấy nhiều loại van giảm áp khác nhau:
- Van giảm áp thông thường
- Van giảm áp chính xác
- Van giảm áp với van một chiều xả ngược
Van giảm áp trong sơ đồ ở hình 7 là loại van giảm áp thông thường. Cấu tạo của van giảm áp này được trình bày một cách đơn giản ở hình dưới:
Hình 8. Cấu tạo của van giảm áp
Áp suất nguồn cung cấp đi vào phía IN được điều chỉnh theo áp suất cài đặt bằng van giảm áp và đưa ra phía OUT làm áp suất điều chỉnh (áp suất ra). Nguyên lý hoạt động là khi phía áp suất điều chỉnh bị tăng áp, phần áp suất tăng này sẽ được xả ra khỏi van giảm áp qua van hạ áp để không bị vượt quá áp suất cài đặt. Van giảm áp lặp lại hoạt động này để giữ cho áp suất điều chỉnh không đổi.
Với nguyên lý như trên thì nghe có vẻ như không có vấn đề với sơ đồ mạch trong hình 7, nhưng vì van hạ áp (xả) có đường kính rất nhỏ nên đối với những động tác mà làm xy lanh thay đổi đột ngột áp suất thì tốc độ van xả hạ áp không theo kịp với sự thay đổi đột ngột áp suất này. Kết quả là tuy áp suất thay đổi đột ngột nhưng tốc độ làm việc của xy lanh không tăng lên được (chậm). Để tránh hiện tượng này người ta lắp thêm van một chiều xả ngược (tức van giảm áp loại số ③)như trong sơ đồ mạch hình 9.
Hình 9. Van giảm áp có van một chiều xả ngược được đưa vào
Bằng cách lắp thêm van một chiều xả ngược như tạo thêm “lối xả đi tắt”. Nếu có sự thay đổi áp suất đột ngột ở phía áp suất điều chỉnh, van một chiều này sẽ mở về phía áp suất nguồn. Đường dẫn “tắt” này được thiết kế có đường kính lớn hơn van xả hạ áp. Điều này giúp cho khí của xy lanh có thể xả nhanh hơn từ phía OUT sang phía IN của van giảm áp.
Hình 10. Kết cấu của van giảm áp với van một chiều xả ngược
Cấu tạo van giảm áp chính xác ② cũng có van xả hạ áp được thiết kế để xả nhanh, và tốc độ này gần với van loại ③ (van giảm áp với van một chiều xả ngược) tuy nhiên giá thành lại cao hơn vì độ chính xác cao và cấu tạo phức tạp hơn. Trong bài toán này thì chúng ta nên dùng loại van giảm áp số ③ lắp phía sau van điện từ là phù hợp.
Tuy van giảm áp chính xác ② không được dùng ở bài toán này nhưng do nó có cấu tạo đặc biệt so với các loại còn lại để phản ứng nhanh cho dù có sự dao động của áp suất điều chỉnh (phía OUT), thường được ứng dụng nhiều trong các bài toán kiểm soát lực căng của dây đai.
- Tóm tắt
Ở bài viết này chúng tôi đã đề cập đến cách điều chỉnh áp suất đẩy ép khi sử dụng giác hút. Tuy áp suất đầu ra của van giảm áp thông thường có thể điều chỉnh dễ dàng bằng cách vặn núm xoay của nó. Nhưng ứng dụng sẽ không hiệu quả khi đặt nó ở phía đầu ra của van điện từ, nơi mà có áp suất biến động lớn. Trong trường hợp này ta nên dùng loại van giảm áp với van một chiều xả ngược là phù hợp.
Cần lưu ý những điểm sau khi xem xét sử dụng giác hút đối với vật là dạng bản mỏng:
- Vật có được cái gì đỡ khi giác hút đẩy ép hay không?
- Nếu không bố trí được cái gì đỡ vật, thì phải thiết kế làm sao cho áp suất đẩy ép có thể điều chỉnh được
- Áp suất đẩy ép được cân nhắc dựa trên độ cứng của vật và lực hút của giác hút
- Áp suất đẩy ép tối ưu có thể được điều chỉnh lúc máy chạy thử ban đầu
Quả thật ở bài viết này nếu bạn không có kiến thức về thiết bị khí nén ở một mức độ nào đó, thực sự sẽ khó hiểu được sơ đồ mạch lắp van giảm áp phía đầu ra của van điện từ (hình 7 và 9). Ở bài viết sử dụng giác hút này, nội dung sẽ dễ dàng tưởng tưởng hơn nếu nhớ câu thần chú này: "ấn nhẹ và nhanh chóng thoát ra".
Giới Thiệu Mạch Chân Không Sử Dụng Ejector
- 2025-02-19
- THIẾT KẾ- CHẾ TẠO MÁY
Xin chào các bạn. Hôm nay blog xin giới thiệu đến các bạn bài viết về mạch khí sử dụng ejector tạo dòng chân không.
Có thể nói thiết bị sử dụng chân không được chia thành hai loại chính:
Thiết bị sử dụng môi trường chân không: Máy đóng gói sử dụng mạch khí chân không để hút hết khí trong túi ra, kính hiển vi điện tử, thiết bị sản xuất bán dẫn đòi hỏi môi trường sạch sẽ tuyệt đối, v.v.
Hệ thống sử dụng chân không để hút và cố định vật thể: ví dụ như cánh tay robot được trang bị giác hút chân không để di chuyển sản phẩm.
Sau đây Blog xin được giới thiệu tổng quan về hệ thống hút chân không và những điểm cần lưu ý khi lựa chọn thiết bị.
- Thiết Bị Trong Hệ Thống Hút Chân Không
Bộ tạo dòng chân không → Tạo môi trường chân không bằng bơm chân không hoặc ejector.
Van điện từ → Kiểm soát quá trình tạo chân không và giải phóng vật thể bằng cách bật/tắt.
Cảm biến áp suất → Phát hiện áp suất chân không và xuất tín hiệu điện cho phép thực hiện thao tác tiếp theo.
Cảm biến lưu lượng → Phát hiện lưu lượng chân không và xuất tín hiệu điện.
Bộ lọc chân không → Ngăn chặn bụi bẩn gây hỏng hóc cho thiết bị chân không cho phép thực hiện thao tác tiếp theo. Loại này với loại trên có mục đích sử dụng có thể coi là giống nhau nhưng khác về tình huống. Xin được giải thích ở mục 3 của bài viết
Van điều áp → Điều chỉnh áp suất giải trừ chân không.
Van tiết lưu → Kiểm soát tốc độ giải phóng chân không.
Giác hút chân không → Dùng để hút, giữ hoặc vận chuyển vật thể.
- Mạch Chân Không Sử Dụng Ejector
Hình dưới đây mô tả sơ đồ mạch sử dụng ejector tạo dòng chân không. Một hệ thống rất phổ biến và được ứng dụng rộng rãi.
Nguyên lý hoạt động:
Bật van cung cấp khí (②-1) → Cung cấp khí nén cho ejector → Tạo chân không → Hút vật thể bằng giác hút chân không.
Tắt van cung cấp (②-1) và bật van giải trừ chân không (②-2) → Cung cấp áp suất dương đến giác hút → Giải phóng vật thể.
Lưu ý: Phần được khoanh đỏ bằng đường gạch đứt có thể được tích hợp sẵn trong một số sản phẩm của nhà sản xuất, giúp giảm chi phí lắp đặt đường ống và tối ưu hóa không gian.
- Những Điểm Cần Lưu Ý Khi Chọn Hệ Thống Chân Không
- Kiểm tra áp suất tối thiểu khi sử dụng van điện từ điều khiển gián tiếp kiểu pilot bằng khí nén
Van giảm áp (⑦) điều chỉnh áp suất không khí giải trừ chân không. Nếu đặt áp suất quá thấp, có thể không đủ để kích hoạt van điện từ.
- Lựa chọn giữa cảm biến áp suất (③) và cảm biến lưu lượng (④)
Thông thường, cảm biến áp suất được sử dụng để phát hiện chân không.
Đối với các vật thể nhỏ, sự chênh lệch áp suất giữa trạng thái hút và không hút có thể quá nhỏ để công tắc áp suất phát hiện. Trong trường hợp này, nên sử dụng cảm biến lưu lượng.
- Lựa chọn giác hút chân không phù hợp
Cần đảm bảo lực nâng đủ lớn để giữ vật thể.
Đệm hút có nhiều hình dạng và vật liệu khác nhau, phù hợp với từng loại vật thể.
Lời khuyên nên thử nghiệm thực tế để kiểm tra khả năng hút trước khi đưa vào sử dụng.
Các bạn có thể đọc thêm các bài viết về giác hút trên không tại bài viết GIÁC HÚT CHÂN KHÔNG - PHƯƠNG PHÁP CHỌN (BÀI 2.1)
- Kết luận
Việc lựa chọn thiết bị phù hợp giúp hệ thống hoạt động ổn định, tăng hiệu suất, giảm lỗi và chi phí bảo trì. Trên đây là bài viết giới thiệu về mạch chân không sử dụng ejector. Mọi phản hồi xin được để lại ở phần bình luận bên dưới bài viết, xin cảm ơn và hẹn gặp lại các bạn ở những bài viết tiếp theo.
No comments:
Post a Comment