PDF《无源振动吸附原理与应用》

h f o 是气体被挤出时损失的 能量( J ) ;

L 是漏气系数( m o l / s ) , 与缝隙的开放大 小、 吸盘半径等有关;

L1 是气体被挤出时的漏气 系数;

L2是气体被吸入时的漏气系数, 由前面的 气体通过缝隙时的区别可知L1>

L2. 式(

4 ) 和式( 6) 是根据质量守恒原理, 即气体 的流出速度等于单位时间吸盘空腔内气体的改变 量d m d t 而建立的. 用L 和u 来描述气体流出的速度

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0 1 北京航空航天大学学报2008年 主要是为了将压强差对泄漏的影响与其他因素对 泄漏的影响解耦. L 是一个非常关键的参数, 它的 取值不仅与吸盘边界缝隙的几何大小有关, 还与 振动的速度、 幅度、 被吸附表面的粗糙程度有关. 本模型中, 将L考虑成与振动频率成线性关系, 这种描述是非常粗糙的, 其仿真结果只在小范围 内有效. 若想作出更加精确的仿真, 需要明确两者 关系.

4 )当气体被挤出, P i-Po增大时, 气体更易 流出了, 所以h f o 随着P i的增大而减小, 设hfo=h f o

0 -k 1( P i-Po) (

7 ) 当腔内气压为负压, 气体被吸入时, 随着 P i-Po 的增大, 密闭性会更好, 气体会更难被吸入, 所以 h f i 随着P i减小而增大, 设hfi=h f i

0 +k 2( Po -P i) (

8 ) 式中, k是能量损失系数, 无量纲, 与缝隙的大小 和表面的粗糙程度有关;

k

1 是挤出时能量损失系 数;

k 2是吸入时能量损失系数;

h f o

0 和h f i

0 是腔内 外气压相同时气体被挤出和吸入时损失的能量.

2 实验验证 为了得到吸盘内压强 P i在振动过程中的变 化情况, 以及P i分别与振幅h 和频率f 的关系, 设计了如图2 a所示测试装置, 其原理是将电机的 转动转化为振动, 然后通过杠杆机构将振动传递 到被测试的吸盘上. 电机的转速n 与振动的角频 率ω 成线性关系, 电机轴距支点的距离 D 与振幅 h 成反比关系. 通过调整电机转速n 和电机轴距 支点的距离D 可以调整振动吸盘的振动参数. 振 幅电机用来调节控制振幅大小;

振动电机控制振 动频率;

杠杆机构实现吸盘的上下振动;

吸盘座用 来固定吸盘. 另外, 不同的吸附表面对吸附的效果 也有很大影响. 因此, 实验中使用的吸附表面分别 有铝表面以及砂纸表面, 当完成一个表面的实验 后, 则可更换另一种表面. 压强信号的采集主要靠安装在被吸附表面上 的压力传感器, 将压强信号转化为1~5V 的电压 信号;

通过数据采集卡上传到 P C 机上, 最后利用 L a b v i e w 软件进行数 据采集和储存, L a b v i e w 将 采集的数据以t x t格式储存在P C机中. S UN X 气 压传感器额 定压强范围: 0~1

0 0k P a , 精度: 0.

1 V, 电源电压:

1 2~2 4V, 重复精度: ±0. 2%, 反应 时间: 2. 5m s以下. 数据采集卡使用的是 N I公司 的DAQ p a d -

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0 5数据采集卡. 每一次采集周期为5 s , 采集频率为2

0 0 0, 故一个文本文件中包含 有1

0 0

0 0个数据点. 整个实验平台的总装图见图2 b . a 机构图 b 总体装配图 图2 实验平台图 在前期的研究中, 曾对腔内气压与振动频率 以及振幅的关系进行了实验验证[ 3] . 图3为新实 验平台下的吸盘铝板吸附图. 图中可见, 振动幅 度越大, 振动频率越高, 腔内气压越小 的结论是 正确的. 图3 ?

7 0mm 的吸盘铝板吸附图 图3是负压变化总体趋势图, 为了验证分析 的正确性, 还需要对每次采集的数据点进行分析. 取?