วิธีการคำนวณแรงดูดสุญญากาศเพื่อค้นหาถ้วยดูดที่เหมาะสม

การใช้ถ้วยดูดสุญญากาศอุตสาหกรรมในสายการผลิตอัตโนมัติได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายเนื่องจากความสะดวกสบาย เพื่อค้นหาถ้วยดูดที่เหมาะสมที่สุดเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด จำเป็นต้องรู้วิธีคำนวณแรงดูดสุญญากาศ

คำนวณแรงดูดสูญญากาศอย่างไร?

สูตรพื้นฐาน F=PxA ใช้ในการคำนวณแรงของถ้วยดูดดังนี้:

• F คือแรงยึด (หรือแรงสุญญากาศของถ้วยดูด)
• P คือ ความดัน
• A คือ พื้นที่สัมผัส (ขนาดของพื้นผิวถ้วยดูด)

นี้ได้มาจากนิยามของความดันซึ่งก็คือ P = F / A

อธิบายสมการแรงสุญญากาศ F=PxA

แรงดูดสูญญากาศทำงานอย่างไร?

แรงโน้มถ่วงและแรงเสียดทานเป็นสองแรงหลักที่ทำให้การดูดสุญญากาศทำงาน ในขณะที่แรงโน้มถ่วงดึงโมเลกุลในอากาศเข้าหาพื้นโลก ทำให้เกิดความดันบรรยากาศ ถ้วยดูดและปั๊มสุญญากาศทำให้เกิดความแตกต่างของความดัน ซึ่งทำให้พื้นผิวทั้งสองติดกัน 

ถ้วยดูดจะสัมผัสกับพื้นผิวของชิ้นงาน ทำให้เกิดช่องว่างที่ปิดสนิท หัวฉีดสุญญากาศหรือปั๊มสุญญากาศจะดูดอากาศภายในถ้วยออก 

แรงดันสุญญากาศบนพื้นผิวชิ้นงานจะถูกดูดออกโดยการดูดแรงดันสุญญากาศออก ความแตกต่างของแรงดันสุญญากาศจะถูกนำไปใช้คำนวณแรงยึดของถ้วยสุญญากาศ

การคำนวณแรงยึด

ในทางทฤษฎี การคำนวณแรงยึดจะได้รับผลกระทบจากปัจจัยเหล่านี้:

• ประเภทวัสดุของชิ้นงาน (เหล็ก, แก้ว, หรือ ไม้…)
• คุณสมบัติของพื้นผิว (เรียบ, สม่ำเสมอ, หยาบ หรือมัน…)
• ขนาดของชิ้นงาน 
• มวลของชิ้นงาน m (โดยการคูณความยาว ความกว้าง ความสูง และความหนาแน่น)
• ความเร่งของระบบ (m/s²)
• ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (9.81 m/s²)

การคำนวณมวล แรงยึด และแรงแตกหักเป็นขั้นตอนแรกที่จะช่วยออกแบบ ถ้วยดูดสูญญากาศในอุตสาหกรรม ที่เหมาะสม

การคำนวณแรงยังต้องใส่ใจกับค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน μ, ปัจจัยด้านความปลอดภัย S, ตำแหน่งของแกรปเปอร์ และทิศทางการเคลื่อนที่ (แนวตั้งหรือแนวนอน)

ปัจจัยด้านความปลอดภัย S

ในการคำนวณแรงสูญญากาศ จะมีการบวกค่าความปลอดภัย S หรือค่าความปลอดภัย S เข้าไปเพื่อป้องกันอุบัติเหตุที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการทำงานของอุปกรณ์สูญญากาศ 

ค่าความปลอดภัย S จะถูกควบคุมตามลักษณะของพื้นผิวชิ้นงานและตำแหน่งของกริปเปอร์ดูด โดยมีรายละเอียดดังต่อไปนี้:

• ค่าขั้นต่ำคือ 1.5 ใช้ได้กับชิ้นงานสารที่เรียบและอัดแน่นอย่างใกล้ชิด
• ระหว่าง 1.5 ถึง 2.0 สำหรับตำแหน่งตัวดูดแนวนอน ซึ่งโหลดที่ใช้จะกระทำในแนวตั้งบนถ้วยดูด
• อย่างน้อย 2.0 สำหรับชิ้นงานที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน วัสดุที่มีรูพรุน หรือพื้นผิวขรุขระ

ค่าความปลอดภัย S สำหรับชิ้นงานที่ทาน้ำมัน ตำแหน่งตัวจับดูดแนวตั้ง หรือการเคลื่อนที่แบบหมุน ควรอยู่ที่ 2.0 ขึ้นไป

ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน μ

ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งที่ต้องคำนึงถึงเมื่อคำนวณแรงสุญญากาศคือแรงเสียดทานซึ่งกำหนดแรงเชิงสัมผัส 

สูตรคำนวณแรงดันสุญญากาศใช้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน μ เพื่ออธิบายความต้านทานระหว่างพื้นผิวชิ้นงานและถ้วยดูด

ไม่เหมือนกับปัจจัยด้านความปลอดภัย S ข้อมูลจำเพาะที่แม่นยำของค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน μ สามารถกำหนดได้โดยการทดลองที่เหมาะสมเท่านั้น

ค่านี้จะเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ทำชิ้นงานและคุณสมบัติของพื้นผิว

ต่อไปนี้เป็นค่าแนวทางเชิงทฤษฎีสำหรับการอ้างอิง:

• สำหรับพื้นผิวที่มีน้ำมัน: μ เท่ากับ 0.1
• สำหรับพื้นผิวเปียก: μ เปลี่ยนแปลงจาก 0.2 ถึง 0.3
• สำหรับวัสดุส่วนใหญ่ (เช่น โลหะ ไม้ หิน แก้ว): μ เท่ากับ 0.5
• สำหรับพื้นผิวขรุขระ: μ เท่ากับ 0.6

กล่องใส่ของ

ต่อเนื่องจากบทช่วยสอนเกี่ยวกับวิธีคำนวณแรงดูดสูญญากาศเพื่อ เลือกถ้วยดูดสูญญากาศที่เหมาะสม วิธีที่ดีที่สุดคือแบ่งออกเป็น 3 กรณีโดยเฉพาะ โดยตำแหน่งของตัวจับและทิศทางการเคลื่อนไหวต่างกัน

ถ้วยดูดแนวนอน ทิศทางแรงแนวตั้ง

นี่เป็นกรณีที่ง่ายที่สุดเมื่อวางถ้วยดูดในแนวนอนบนพื้นผิวของชิ้นงาน ยกเว้นการยกชิ้นงานขึ้นและลง จะไม่มีการเคลื่อนไหวอื่นใดเกิดขึ้น ดังนั้น สูตรคำนวณแรงจึงเป็นดังนี้:

แรง F = mx (g + a) x S

ที่ไหน:

• m คือมวลของชิ้นงาน
• g คือแรงโน้มถ่วง (9.81 m/s²)
• a คือความเร่งของระบบ (m/s²)
• s คือค่าความปลอดภัย

ตัวอย่าง: m = 0.314 กก.; a = 5 m/s²; S = 1.5

แรง F = 0.314 x (9.81 + 5) x 1.5 = 6.97551 ≈ 7 N

ถ้วยดูดแนวนอน ทิศทางแรงแนวนอน

กรณีถัดไปคือเมื่อวางถ้วยดูดในแนวนอนบนพื้นผิวชิ้นงาน 

นอกจากการยกชิ้นงานขึ้นและลงแล้ว ยังมีการเคลื่อนที่ในแนวขวางด้วย ดังนั้น สูตรคำนวณแรงยึดเกาะมีดังนี้:

แรง F = m × (g + a ⁄ μ) × S

ที่ไหน:

• m คือมวลของชิ้นงาน
• g คือแรงโน้มถ่วง (9.81 m/s²)
• a คือความเร่งของระบบ (m/s²)
• μ คือค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน 
• s คือค่าความปลอดภัย

ตัวอย่าง: m = 0.314 กก.; a = 5 m/s²; μ = 0.1; S = 1.5

แรง F = 0.314 x (9.81 + 5/0.1) x 1.5 = 28.17051 ≈ 28 N

ถ้วยดูดแนวตั้ง ทิศทางแรงแนวตั้ง

กรณีสุดท้ายคือเมื่อวางถ้วยดูดในแนวตั้งบนพื้นผิวด้านข้างของชิ้นงาน และยกชิ้นงานขึ้นและลง จากนั้นสูตรคำนวณแรงยึดเกาะมีดังนี้:

แรง F = (m ⁄ μ) × (g + a) × S

ที่ไหน:

• m คือมวลของชิ้นงาน
• μ คือค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน 
• g คือแรงโน้มถ่วง (9.81 m/s²)
• a คือความเร่งของระบบ (m/s²)
• s คือค่าความปลอดภัย

ตัวอย่าง: m = 0.314 กก.; a = 5 m/s²; μ = 0.1; S = 2

แรง F = (0.314/0.1) x (9.81 + 5) x 2 = 93.0068 ≈ 93 N

การเลือกถ้วยดูดที่เหมาะสมอาจเป็นเรื่องยากเนื่องจากข้อกำหนดด้านคุณภาพและประเภทต่างๆ หากธุรกิจของคุณกำลังเผชิญกับปัญหาดังกล่าว หลังจากคำนวณแรงดูดสุญญากาศได้อย่างถูกต้องแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือติดต่อ EUROTECH เพื่อสนับสนุนธุรกิจของคุณใน การเลือกถ้วยดูดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการติดตั้ง

ในฐานะผู้จัดหาชิ้นส่วนและอะไหล่ถ้วยดูดสูญญากาศระดับโลก EUROTECH Vacuum Technologies มีความรู้และความสามารถในการแนะนำถ้วยที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานให้แก่ลูกค้าทางธุรกิจโดยไม่ลำเอียง

นอกจากนี้ หากลูกค้าจากอุตสาหกรรมต่างๆ ไม่แน่ใจว่าจะคำนวณแรงดูดสูญญากาศอย่างไร บริษัทก็สามารถให้บริการระดับมืออาชีพด้วยการปรับแต่งโซลูชันสูญญากาศเป็นจำนวนมากเพื่อตอบสนองความต้องการหรือพอร์ตโฟลิโออื่นๆ ได้อีกด้วย