新型流量自調(diào)式節(jié)能真空發(fā)生器的研究.pdf

1、真空吸取作為氣動(dòng)自動(dòng)化作業(yè)的一種方式，已在氣動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。射流式真空發(fā)生器是局部配置、間歇工作的真空吸取裝置的核心元件。但是，普通的射流式真空發(fā)生器由于在工作時(shí)需要持續(xù)定量供氣，空氣消耗量很大，相應(yīng)的能量消耗也很大。因此，研究開(kāi)發(fā)一種既能實(shí)現(xiàn)真空快速響應(yīng)，又能降低耗氣量的流量自調(diào)式真空發(fā)生器具有重要的學(xué)術(shù)意義和實(shí)際的應(yīng)用需求。圍繞這一目標(biāo)，論文在新型流量自調(diào)式射流真空發(fā)生器的結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)元件驅(qū)動(dòng)技術(shù)、流場(chǎng)物理模型和數(shù)值分析以及

2、試驗(yàn)等關(guān)鍵技術(shù)方面進(jìn)行了深入研究并取得了相應(yīng)成果。 論文首次提出并實(shí)現(xiàn)了一種帶可調(diào)錐的流量自調(diào)式射流真空發(fā)生器的新構(gòu)想，通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)錐的工作位置來(lái)調(diào)節(jié)真空噴管喉部的有效截面積，以實(shí)現(xiàn)對(duì)供氣流量的調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)能的目的。圍繞著這一創(chuàng)新構(gòu)想，研究并實(shí)現(xiàn)了流量自調(diào)式真空發(fā)生器的總體結(jié)構(gòu)，包括可調(diào)錐部件、調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)部件、氣-磁驅(qū)動(dòng)部件等結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上滿足了流量調(diào)節(jié)和耗氣量降低的功能需求。 提出并實(shí)現(xiàn)了直接利用真空壓力獲得驅(qū)動(dòng)力的真空

3、反饋-壓差致動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力源技術(shù)方案以及分隔式共軸環(huán)芯氣-磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)方案，解決了高壓腔與常壓腔之間因密封需求而帶來(lái)的非接觸式驅(qū)動(dòng)的技術(shù)問(wèn)題。為了合理地確定分隔式氣-磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)，建立了氣-磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)理論分析和試驗(yàn)獲得了該結(jié)構(gòu)主要設(shè)計(jì)參數(shù)及性能參數(shù)間的匹配關(guān)系。對(duì)分隔式氣-磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的性能測(cè)試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的氣-磁驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的磁驅(qū)動(dòng)起動(dòng)時(shí)間約為0.06 s，可以滿足流量調(diào)節(jié)元件對(duì)調(diào)節(jié)時(shí)間的要求。 為了獲得

4、設(shè)置可調(diào)錐后流道內(nèi)流場(chǎng)參數(shù)，合理設(shè)計(jì)新型真空發(fā)生器的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)新結(jié)構(gòu)真空發(fā)生器氣動(dòng)理論模型進(jìn)行了研究，并利用計(jì)算流體力學(xué)的方法對(duì)該型真空發(fā)生器變截面流道的二維流場(chǎng)進(jìn)行了深入的分析，獲得了變截面流道結(jié)構(gòu)參數(shù)以及可調(diào)錐工作狀態(tài)參數(shù)對(duì)該型真空發(fā)生器流道內(nèi)超音速流場(chǎng)的影響規(guī)律，在此基礎(chǔ)上對(duì)變截面流道結(jié)構(gòu)尺寸和可調(diào)錐工作參數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，仿真和試驗(yàn)結(jié)果顯示出了理論分析和改進(jìn)工作的相應(yīng)成效。 對(duì)流量自調(diào)式真空發(fā)生器進(jìn)行了原理性驗(yàn)證和基本

5、特性測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果表明：與普通真空發(fā)生器相比在真空產(chǎn)生階段流量自調(diào)式真空發(fā)生器具有基本相同的真空響應(yīng)特性，在真空維持階段其供氣流量明顯降低。以真空噴管直徑為2mm的流量自調(diào)式真空發(fā)生器為例，當(dāng)供氣壓力為0.55 MPa、被抽真空容積為1 L時(shí)，其真空響應(yīng)時(shí)間約為1.25 s，真空維持階段的供氣流量比普通真空發(fā)生器節(jié)省約14.8％。試驗(yàn)的原型流量自調(diào)式真空發(fā)生器在真空響應(yīng)時(shí)間和極限真空度方面與目前國(guó)際上具有代表性的真空發(fā)生器的相應(yīng)參數(shù)大致