（原创）音箱线吸吊机真空压力开关压力值的设定问题
2010-05-03 23:45:27 阅读4 评论0 字号：大中小
一、引言
音箱车间使用的吸吊机，存在因真空压力问题而无法自动运行的问题。经检查对比，发现各线真空发生器上的真空压力开关的设定值有高有低，不尽相同。在发生故障的吸吊机上，真空压力开关显示的实际值，远低于其设定值。将设定值调低到与实际值相同或略低于实际值，吸吊机在自动状态下便能够正常工作。那么就存在这样的问题：这种条件下，真空压力开关的设定值{zd1}应该为多少，才能使吸吊机可靠地搬运音箱？
二、真空发生器的工作原理
图一所示为真空发生器的结构示意图。
图一 真空发生器结构示意图
如图所示，真空发生器用一个二位五通电磁阀控制，它的内腔中有两个射吸孔和两个扩张管及四组单向阀孔，外部有三个进排气口。与两个射吸孔相通的进气口与电磁阀的A口相接；上部与真空发生器内腔相通的接口上又分出三个气孔，其中两个与真空吸盘相接，另外一个与电磁阀的B口相接；真空压力开关的接口与发生器内腔相通，用于测定真空压力值；最右端是排气口。
当需要吸吊音箱时，真空吸盘与箱体密封紧贴，电磁阀A口接通，B口关闭，压缩空气从电磁阀的A口进入发生器的射吸孔。射吸孔是一个从左到右逐渐收缩的圆锥孔，左端直径φ8mm，右端直径φ1mm。根据流体力学原理，在压力一定的条件下，相同时间里流过同一管道不同截面的流体的体积相等，即
Q8=Q1 （1）
式中 Q8——流过左端直径为φ8mm截面的气体体积流量。
Q1——流过左端直径为φ1mm截面的气体体积流量。
气体在管道中的平均流速为
V=Q/A (2)
式中 V——流体的速度
Q——流体的体积
A——截面面积
所以，由⑴和⑵得
V8 A8=V1 A1 (3)
上式中 A8/A1=64, 从而
V1/V8 =64 (4)
⑷式说明，在经过截面直径为φ1mm的孔时，压缩空气的流速提高到了直径是φ8mm截面处流速的64倍！
如此高速的压缩空气流从射吸孔喷出后，经过3mm的距离进入扩张管。因为相邻空气分子间有摩擦作用，从射吸孔喷出的高速气流，将其周围的空气通过摩擦和粘滞作用，也连带冲入扩张孔。于是在射吸孔的周围迅速形成一个负压区，发生器内腔中的空气便迅速流向这个负压区。此时，因扩张管内的气压较高，扩张管上的四组单向阀孔关闭，从而防止扩张管内的空气流入发生器内腔破坏内腔中负压的形成。
在射吸孔中不断喷出的高速气流的连续冲刷下，负压区的空气连续不断地被冲入扩张孔，发生器的内腔及与内腔相通的真空吸盘内的空气也不断地流向负压区。所以发生器内腔与吸盘内部的气压不断下降形成较低的负压，使得吸盘产生吸力将音箱箱体牢牢吸住。负压下降到一定程度时会达到一个平衡点，此时压力便不再下降。这一过程一直持续到吸盘需要释放音箱为止。
负压形成过程中压缩空气的流向如图一中箭头所示。为了达到迅速形成负压达到要求的吸力的目的，在发生器同一内腔内并排安装了两个射吸喷嘴。同时，由于从射吸孔中喷出的压缩空气流的速度极高，上述负压的形成在极短的时间内即可完成。
真空压力开关在检测到负压值达到设定值后，开关接通，吸吊机将音箱提起。如果设定值太大，负压值达不到设定值，吸吊机就不会动作。因此，压力开关设定值的设定就显得非常重要。
当音箱被搬运到目的地后，吸吊机下降到位。此时，电磁阀的A口关闭，B口接通，压缩空气在其正压及发生器内部负压的共同作用下迅速从电磁阀B口进入发生器内腔，瞬间破坏了发生器及真空吸盘内的负压，使得吸盘内因正压而迅速将音箱释放。这时，压缩空气的流向如图二所示。
图二 吸盘释放时压缩空气流向示意图
三、 设定值的确定
真空压力开关的设定值，关系到真空压力开关能否及时正常动作。如果设定值太低，则吸盘的吸力在没有将音箱可靠地吸住时吸吊机就开始动作，很容易造成在搬运过程中掉件；而设定值太高，真空发生器产生的实际{zd1}负压值达不到设定值，吸吊机就无法动作。所以，压力开关的设定值，必须高于真空发生器所能产生的{zd1}负压值。
那么，真空压力开关的设定值究竟应该为多少，吸吊机才能正常而可靠地工作呢？
查音箱线使用的真空吸盘的规格参数，其吸盘有效直径为φ100mm，吸盘面积为78.5cm2，由此计算出在各级真空压力下的吸盘水平提升升力如下表所示。
吸盘水平提升升力表
我司生产的音箱，{zd0}单重不超过25kg（目前SP230音箱最重，23千克/个）。设计提升升力应为25kg×4=100kg（4——安全系数）。音箱线所用的吸吊机有4个吸盘，因此每个吸盘只要达到25kg的提升升力就可满足使用要求。
上表中第三项，当真空压力在-35KPa时，吸盘产生的提升升力可达到27.5kg，满足上述要求。
由上述推理可得，只要将真空压力表的设定值设置到-35KPa，吸吊机就可正常工作。
事实上，在整个吸吊搬运过程中，真空发生器都在持续产生真空吸力，直到达到它所能产生的{zd0}真空吸力到释放为止。而真空压力开关的设定值只控制真空压力开关在多大压力下动作，不能控制真空发生器产生的压力大小。观察各个真空发生器产生的{zd1}真空压力，发现均在-46～-49kpa左右，这就是真空发生器的{zd0}真空发生能力。
考虑到上述原因，将真空压力表的设定值调整到-40～-45kpa。这样，既可保证吸吊机能够可靠地吸住音箱，又可保证真空压力开关能够正常动作、吸吊机正常运行。
四、 结论与总结
经过上述调整后，吸吊机没有再出现停机现象，动作正常。
由此想到，为了防止盲动，对某一个问题的解决，必须分析清楚其工作原理，通过仔细地推理或计算，才能做到心中有数。
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