基于節(jié)流-遮斷功能分離的真空失效遮斷器結(jié)構(gòu)及試驗(yàn)研究.pdf

1、在氣動自動化系統(tǒng)中，氣動真空吸取系統(tǒng)通常都采用真空發(fā)生器作為局部真空產(chǎn)生裝置。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，如果一個真空發(fā)生器配備多個真空吸盤，當(dāng)一個或者幾個吸盤在接觸表面出現(xiàn)漏氣，就會使整個真空吸取系統(tǒng)失效。目前，針對此問題正在研發(fā)膜片型真空失效遮斷器的原型裝置。但是，目前該裝置在結(jié)構(gòu)上還存在若干問題，同時膜片的動態(tài)位移難以實(shí)測，不能認(rèn)識結(jié)構(gòu)參數(shù)與膜片動態(tài)響應(yīng)的關(guān)系，這些問題影響了結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改善和實(shí)際產(chǎn)品化。針對這些問題，在論文中從節(jié)流孔道和流動遮

2、斷功能的分離、膜片形狀改進(jìn)并采用非接觸式位移測量技術(shù)等方面入手致力于解決上述問題。研究所完成的主要工作和取得的成果有： (1)針對原真空失效遮斷器膜片既要實(shí)現(xiàn)節(jié)流又要實(shí)現(xiàn)遮斷這兩種功能，從而導(dǎo)致膜片結(jié)構(gòu)參數(shù)難以匹配和由于開孔使膜片容易疲勞損壞的問題，提出了節(jié)流、遮斷功能分離的基座孔節(jié)流-膜片遮斷結(jié)構(gòu)，可以分別設(shè)計(jì)節(jié)流孔和膜片的功能參數(shù)，也使膜片不易疲勞損壞；(2)針對原結(jié)構(gòu)中平膜片在剛度和靈敏度上難以兼顧而影響動態(tài)響應(yīng)特性的問題

3、，提出采用波紋膜片代替平膜片的技術(shù)方案；為此采用有限元法并通過試驗(yàn)深入研究了波紋膜片的結(jié)構(gòu)參數(shù)對膜片性能的影響，設(shè)計(jì)了靈敏度和剛度特性均較好的波紋膜片；(3)為了進(jìn)行系統(tǒng)性能分析和結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化，建立了真空失效吸取系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并通過仿真分析了系統(tǒng)的工作特性，為真空失效遮斷器結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)選和后續(xù)的試驗(yàn)打下了基礎(chǔ)；(4)針對真空失效遮斷器膜片位移動態(tài)響應(yīng)難以直接測量而導(dǎo)致的對結(jié)構(gòu)參數(shù)與動態(tài)響應(yīng)的關(guān)系認(rèn)識不清的問題，提出采用激光非接觸式測

4、量方法來實(shí)現(xiàn)膜片動態(tài)位移響應(yīng)測量。為此，設(shè)計(jì)了透明玻璃作蓋子的模擬容器，通過激光位移傳感器實(shí)現(xiàn)了膜片位移動態(tài)測量，為進(jìn)一步改進(jìn)和參數(shù)優(yōu)化提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)。 總體性能試驗(yàn)結(jié)果表明，使用波紋膜片的真空失效遮斷器可以可靠地遮斷泄漏支路，遮斷極限真空度可達(dá)95kPa，比ISV原理性樣機(jī)的91～93kPa有所提高；遮斷時間小于0.62s，比ISV原理性樣機(jī)的1.8s減小了65.6％；響應(yīng)時間延遲率小于10.45％，比ISV原理性樣機(jī)的17.