一,概述
前述內(nèi)容所討論的氣動(dòng)元件,包括氣源發(fā)生裝置,執(zhí)行元件,控制元件及各種輔件,都
是在高于大氣壓力的氣壓作用下工作的,這些元件組成的系統(tǒng)稱為正壓系統(tǒng).另有一類元件
可在低于大氣壓力下工作,這類元件稱為真空元件,所組成的氣動(dòng)系統(tǒng)稱為負(fù)壓系統(tǒng)（或稱
真空系統(tǒng)）.
本節(jié)所說(shuō)的負(fù)壓,并非是由電動(dòng)機(jī),真空泵等機(jī)械產(chǎn)生的,而是利用文丘里原理產(chǎn)生的
負(fù)壓.負(fù)壓的大小用真空度表示.
（一）真空度
ISO規(guī)定的壓力單位是帕斯卡（Pa）:
l Pa= 1N/m2（牛頓/米2）
工程上有兩種計(jì)壓方法,以真空為計(jì)壓起點(diǎn)所計(jì)壓力稱為壓力;以"當(dāng)?shù)卮髿?br /> 壓力"為計(jì)壓起點(diǎn)所計(jì)壓力稱為相對(duì)壓力.在氣動(dòng)技術(shù)中,壓力是用壓力表測(cè)得的.由于壓
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力表所測(cè)得的壓力是相對(duì)壓力,故相對(duì)壓力又稱表壓力,用符號(hào)Pg表示.在真空技術(shù)中,
將低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ膲毫ΨQ為真空度.
在工程計(jì)算中,為簡(jiǎn)化常取"當(dāng)?shù)卮髿鈮? Pa = 0MPa.以此為基準(zhǔn),將壓力,
相對(duì)壓力及真空度表示在圖8—45中.
（二）真空系統(tǒng)的組成
真空系統(tǒng)一般由真空發(fā)生器（真空壓力源）,吸盤(pán)（執(zhí)行元件）,真空閥（控制元件,有
手動(dòng)閥,機(jī)控閥,氣控閥及電磁閥）及輔助元件（管件接頭,過(guò)濾器和消聲器等）組成.有
些元件在正壓系統(tǒng)和負(fù)壓系統(tǒng)中是能通用的,如管件接頭,過(guò)濾器和消聲器,以及部分控制
元件.圖8—46所示為典型真空回路.實(shí)際上,用真空發(fā)生器構(gòu)成的真空回路,往往是正壓
圖8—45 壓力表示
系統(tǒng)的一部分,同時(shí)組成一個(gè)完整的氣動(dòng)系統(tǒng).如在氣動(dòng)機(jī)械手裝置中,圖8—46所示的吸
盤(pán)真空回路僅是其氣動(dòng)系統(tǒng)的一部分,吸盤(pán)是機(jī)械手的抓取機(jī)構(gòu),隨著機(jī)械手手臂（如坐標(biāo)
氣缸）動(dòng)作.真空發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)可動(dòng)機(jī)械部件,使用壽命長(zhǎng),體積小,重量輕,安裝
使用方便,真空度可達(dá)88kPa.但產(chǎn)生真空的抽吸流量較?。ㄈ?VAD-1/4真空發(fā)生器在
0.5MPa工作壓力時(shí),抽吸流量為35L/min）,若真空系統(tǒng)稍有不慎,易造成真空度不足而影
響系統(tǒng)的正常工作因此,使用時(shí)更應(yīng)*防止管件接頭等處的泄漏.
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l—過(guò)濾器 2—精密過(guò)濾器 3—減壓閥 4—壓力表 5—電磁閥 6—真空發(fā)生器
7—消聲器 8 —真空過(guò)濾器 9—真空壓力開(kāi)關(guān) 10—真空壓力表 11—吸盤(pán) 12—工件
圖8—46 典型真空回路
以真空發(fā)生器為核心構(gòu)成的真空系統(tǒng)適合于任何具有光滑表面的工件,特別是對(duì)于非金
屬制品且不適合夾緊的工件,如易碎的玻璃制品,柔軟而薄的紙張,塑料以及各種電子精密
零件.已廣泛用于輕工,食品,印刷,醫(yī)療,塑料制品以及自動(dòng)搬運(yùn)和機(jī)械手等各種機(jī)械,
如玻璃的搬運(yùn),裝箱,機(jī)械手抓取工件,印刷機(jī)械中的紙張檢測(cè),運(yùn)輸,真空包裝機(jī)械中包
裝紙的吸附,選標(biāo),貼標(biāo),包裝袋的開(kāi)啟,精密零件的輸送,塑料制品的真空成型,電子產(chǎn)
品的加工, 運(yùn)輸,裝配等各種工序作業(yè).
二,真空發(fā)生器
用真空發(fā)生器產(chǎn)生負(fù)壓的特點(diǎn)有:
（l）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,使用壽命長(zhǎng);
（2）產(chǎn)生的負(fù)壓力（真空度）,流量不大,穩(wěn)定可靠并且可調(diào),;
（3）瞬時(shí)開(kāi)關(guān)特性好,無(wú)殘余負(fù)壓;
（4）同一輸出口可使用負(fù)壓或交替使用正負(fù)壓.
（一）工作原理
圖8—47所示為真空發(fā)生器的工作原理圖,它由工作噴嘴,接收室,混合室和擴(kuò)散室組
成.壓縮空氣通過(guò)收縮的噴嘴后,從噴嘴內(nèi)噴射出來(lái)的一束流體的流動(dòng)稱為射流.射流能卷
吸周?chē)撵o止流體和它一起向前流動(dòng),這稱為射流的卷吸作用.而自由射流在接收室內(nèi)的流
動(dòng),將限制了射流與外界的接觸,但從噴嘴流出的主射流還是要卷吸一部分周?chē)牧黧w向前
運(yùn)動(dòng),于是在射流的周?chē)纬梢粋€(gè)低壓區(qū).接收室內(nèi)的流體便被吸進(jìn)來(lái),與主射流混合后,
經(jīng)接收室另一端流出.這種利用一束高速流體將另一束流體（靜止或低速流）吸進(jìn)來(lái),相互
混合后一起流出的現(xiàn)象稱為引射現(xiàn)象.若在噴嘴兩端的壓差達(dá)到一定值時(shí),氣流達(dá)聲速或亞
聲速流動(dòng),于是在噴嘴出口處,即接收室內(nèi)可獲得一定的負(fù)壓.
混合室的作用,首先是全部接收主射流和引射射流,使之混合并暢通流出,其次是使兩
束射流充滿混合室,從而有效地阻止大氣倒流影響負(fù)壓.
對(duì)于真空發(fā)生器,引射氣流是有限的.若在引射通道接真空吸盤(pán),當(dāng)吸盤(pán)與平板工件接
觸,只要將吸盤(pán)腔室內(nèi)的氣體抽吸完并達(dá)到一定真空度,就可將平板吸持住.

（a）真空發(fā)生器 （b）卷吸現(xiàn)象
圖8—47 真空發(fā)生器的工作原理
1—噴嘴 2—接收室 3—混合室 4—擴(kuò)散室
真空發(fā)生器可用于產(chǎn)生負(fù)壓,也可用作噴射器.
若真空發(fā)生器用作噴射器,則氣流必須流經(jīng)擴(kuò)散器后噴出.若真空發(fā)生器僅用作發(fā)生負(fù)
壓,就可以不用擴(kuò)散室,氣流直接排入大氣,在擴(kuò)散室位置安裝消聲器以降低氣流噪聲.
（二）結(jié)構(gòu)
1.普通真空發(fā)生器
圖8—48所示為VAD普通真空發(fā)生器,P口接氣源,R口接消聲器,U口接真空吸盤(pán).
壓縮空氣從真空發(fā)生器的P口流向R口時(shí),按照文丘里原理產(chǎn)生真空.當(dāng)P口無(wú)壓縮空氣
輸入時(shí),抽吸過(guò)程停止.
（a） （b）
圖8—48 普通真空發(fā)生器
2.帶噴射開(kāi)關(guān)的真空發(fā)生器
一般真空吸盤(pán)吸持工件后,要放掉工件就必須使吸盤(pán)內(nèi)的真空消除.若在真空發(fā)生器引
射通道流入一股正壓氣流,就能使吸盤(pán)內(nèi)壓力從負(fù)壓迅速變?yōu)檎龎?工件脫開(kāi).帶有噴射開(kāi)
關(guān)的真空發(fā)生器就能完成這一功能.

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圖8—49 帶噴射開(kāi)關(guān)的真空發(fā)生器
l—噴嘴2—閥芯（噴射開(kāi)關(guān)） 3—氣室 4—閥座 B—通道 C—混合室
圖8—49所示為帶噴射開(kāi)關(guān)的真空發(fā)生器,內(nèi)置氣室和噴射開(kāi)關(guān).噴射開(kāi)關(guān)由閥芯和閥
座構(gòu)成.其動(dòng)作原理和快速排氣閥相似.真空發(fā)生器在抽吸過(guò)程中,壓縮空氣經(jīng)通道B充
滿氣室,同時(shí)閥芯壓在閥座上將排氣通道關(guān)斷.而當(dāng) P口無(wú)輸入時(shí),貯存在氣室內(nèi)的壓縮
空氣把閥芯推離閥座,從閥口經(jīng)混合室從U口快速排出,從而使工件與吸盤(pán)快速脫開(kāi).
3.組合真空發(fā)生器
真空發(fā)生器常與電磁閥,壓力開(kāi)關(guān)和單向閥等真空元件構(gòu)成組件,更便于安裝使用.
圖8—50 組合真空發(fā)生器
l—進(jìn)氣口 2—真空口（輸出口） 3—排氣口
圖8—50所示為一種VADM組合真空發(fā)生器.它由真空發(fā)生器,消聲器,過(guò)濾器,壓
力開(kāi)關(guān)和電磁閥等組成.進(jìn)入真空發(fā)生器的壓縮空氣由內(nèi)置電磁閥控制.電磁線圈通電,閥
換向,從1口（進(jìn)氣口）流向3口（排氣口）的壓縮空氣,按照文丘里原理產(chǎn)生真空.電磁
線圈斷電,真空消失.吸入的空氣通過(guò)內(nèi)置過(guò)濾器和壓縮空氣一起從排氣口排出.內(nèi)置消聲

器可減少噪聲.真空開(kāi)關(guān)用來(lái)控制真空度.
圖8—51所示是一種帶噴射開(kāi)關(guān),內(nèi)置單向閥的VADMI組合真空發(fā)生器.噴射開(kāi)關(guān)
由電磁閥V2和節(jié)流閥構(gòu)成.吸盤(pán)與真空口2相連.與圖8—50相同,真空發(fā)生器真空的產(chǎn)
生和消失是由電磁閥V1控制的.電磁閥斷電后,內(nèi)置單向閥可保持真空.若電磁閥V2通電,
則壓縮空氣經(jīng)閥V2和節(jié)流閥使真空快速釋放.調(diào)節(jié)節(jié)流閥開(kāi)度,能調(diào)整真空釋放時(shí)間.
這種組合真空發(fā)生器zui大特點(diǎn)在于內(nèi)置單向閥可保持真空,節(jié)約了大量能源.若再由真
空開(kāi)關(guān)來(lái)控制真空度,則是一種理想的組合真空發(fā)生器,如圖8—51（b）所示.
（三）主要性能
1. 耗氣量
真空發(fā)生器的耗氣量是由工作噴嘴直徑?jīng)Q定的.噴嘴直徑一般在0.5～3mm范圍.對(duì)同
一噴嘴直徑的真空發(fā)生器,其耗氣量隨工作壓力的增加而增加.
2. 真空度
圖8—52所示為真空度特性曲線.由圖可見(jiàn),曲線有zui大值.當(dāng)超過(guò)zui大值,即使增加
工作壓力,真空度非但沒(méi)有增加反而會(huì)下降.真空發(fā)生器產(chǎn)生的真空度zui大可達(dá)88kPa.建
議實(shí)際使用時(shí),真空度可選定在70kPa,工作壓力在0.5MPa左右.
（a） （b）
圖8—51 帶噴射開(kāi)關(guān),內(nèi)置單向閥的組合真空發(fā)生器
V1—供氣電磁閥 V2—噴射開(kāi)關(guān)電磁閥
L—進(jìn)氣口 2—真空口 3—排氣口
3.抽吸時(shí)間
抽吸時(shí)間表征了真空發(fā)生器的動(dòng)態(tài)
指標(biāo),表示在工作壓力0.6MPa時(shí),抽吸
1升容積空氣所需時(shí)間.顯然,抽吸時(shí)間
與真空度有關(guān),在一定的工作壓力下,抽
吸時(shí)間長(zhǎng)短決定于流經(jīng)抽吸通道的抽吸
流量的大小.若已知抽吸流量,同樣可以
求得抽吸時(shí)間.

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三,真空吸盤(pán)
真空吸盤(pán)是真空系統(tǒng)中的執(zhí)行元件,
用于將表面光滑且平整的工件吸起并保
持住,柔軟又有彈性的吸盤(pán)確保不會(huì)損壞
工件.
圖8—52 真空度特性

一） 結(jié)構(gòu)
圖8-53所示為常用吸盤(pán)的結(jié)構(gòu).通常吸盤(pán)是由橡膠材料與金屬骨架壓制而成的.橡膠
材料有硅橡膠等,硅橡膠吸盤(pán)適用于食品工業(yè).
圖8-53（a）所示為VAS 圓形平吸盤(pán),圖8-53（b）所示為VASB波紋形吸盤(pán),其
適應(yīng)性更強(qiáng),允許工件表面有輕微的不平,彎曲和傾斜,同時(shí)波紋形吸盤(pán)吸持工件在移動(dòng)過(guò)
程中有較好的緩沖性能.無(wú)論是圓形平吸盤(pán),還是波紋形吸盤(pán),在大直徑吸盤(pán)結(jié)構(gòu)上增加了
一個(gè)金屬圓盤(pán),用以增加強(qiáng)度.
（a） 圓形平吸盤(pán) （b）波紋形吸盤(pán) 圖8—54 真空吸盤(pán)的連接
圖8-53 真空吸盤(pán) 1—活塞桿 2—吸盤(pán)
真空吸盤(pán)的安裝是靠吸盤(pán)上的螺紋直接與真空發(fā)生器或者真空發(fā)生器空心活塞桿氣缸
相連,見(jiàn)圖9—54.
（二）性能
表8—6 真空吸盤(pán)的主要性能參數(shù)
真空吸盤(pán)的外徑稱為公稱直徑,其吸持工件被抽空的直徑稱為有效直徑.一般真空吸盤(pán)
公稱直徑有8,15,30,40,55,75,100和125mm等規(guī)格,表8—6所列為VAS型真空吸
盤(pán)的主要性能參數(shù).
真空吸盤(pán)使用時(shí)應(yīng)該注意吸盤(pán)的安裝位置,如圖8—55所示,水平安裝位置和垂直安裝
位置兩者吸持工件時(shí)受力狀態(tài)是不同的.圖（a）中,吸盤(pán)水平安裝時(shí),除了要吸持住工件
負(fù)載,還應(yīng)該考慮吸盤(pán)移動(dòng)時(shí)因工件的慣性力對(duì)吸力的影響.圖（b）中,吸盤(pán)垂直安裝時(shí),
吸盤(pán)的吸力必須大于工件與吸盤(pán)間的摩擦力.
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四,其它真空元件
（一）真空電磁閥
圖8—55 真空吸盤(pán)安裝位置
真空電磁閥與普通電磁閥在結(jié)構(gòu),工作原理方面沒(méi)什么兩樣,區(qū)別僅在于密封.氣動(dòng)元
件的密封有兩種方式,彈性密封和唇形密封.若采用唇形密封結(jié)構(gòu)的普通電磁閥,那肯定是
不能用于真空系統(tǒng)的,除非將唇形密封圈拆下反裝.一般采用彈性密封結(jié)構(gòu)的閥是可以用于
真空系統(tǒng)的.
采用截止式閥芯結(jié)構(gòu)的閥,若閥芯和閥座開(kāi)閉件之間有彈性密封墊（圈）,則截止閥同
樣可用作真空閥.
上述情況同樣適用于手控風(fēng)機(jī)控閥,氣控閥和電磁閥.如ISO閥等.
（二）真空安全閥
真空安全閥能確保在一個(gè)吸盤(pán)失效后,仍維持系統(tǒng)的真空不變.圖8-56所示為同時(shí)使
用多個(gè)真空吸盤(pán)的真空系統(tǒng),系統(tǒng)中裝有真空安全閥.如果系統(tǒng)中有一個(gè)或幾個(gè)吸盤(pán)密封失
,將影響系統(tǒng)的真空度,導(dǎo)致其它的吸盤(pán)都不能吸持工件而無(wú)法工作.
但是,如果使用真空安全閥,則可以避免這種情況發(fā)生,即當(dāng)一個(gè)吸盤(pán)失效或不能密封
時(shí),其它吸盤(pán)的真空度不受影響.
圖8-57所示為ISV真空安全閥結(jié)構(gòu)原理.
（三）真空順序閥
圖8-58所示為VUV真空順序閥,其結(jié)構(gòu),動(dòng)作原理與壓力順序閥相同.只是用于負(fù)
壓控制,壓力控制口X在上方,調(diào)節(jié)彈簧壓縮量可調(diào)整控制壓力（真空度）.只要X口的真
空度達(dá)到真空順序閥的設(shè)定值,則與其相連的閥動(dòng)作.
圖8—59所示為真空順序閥應(yīng)用實(shí)例.圖中,真空順序閥的 X口與真空發(fā)生器U口相
連.啟動(dòng)手動(dòng)閥向真空發(fā)生器供給壓縮空氣即產(chǎn)生負(fù)壓,對(duì)吸盤(pán)進(jìn)行抽吸.在吸盤(pán)內(nèi)真空度
達(dá)到調(diào)定值時(shí),真空順序閥打開(kāi),閥5動(dòng)作有輸出,使閥6換向,氣缸活塞桿伸出.

圖8—56 多個(gè)真空吸盤(pán)的真空系統(tǒng)
l—真空發(fā)生器 2—分配器 3—真空安全閥 4—吸盤(pán) 5—高度調(diào)整件
（a）結(jié)構(gòu) （b）符號(hào)
圖8—57 真空安全閥 圖8—58 真空順序閥

圖8—59 真空順序閥的應(yīng)用
1—真空發(fā)生器 2—工件 3—吸盤(pán)
4—真空順序閥 5—基本閥 6—控制閥
（四）氣—電信號(hào)轉(zhuǎn)換器
用于真空的氣—電信號(hào)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu),工作原理與普通氣——信號(hào)轉(zhuǎn)換器是一樣的,只是
控制口的真空信號(hào)吸上膜片（而不是壓下膜片）,驅(qū)動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作,有電信號(hào)輸出.其它
電氣性能要求與普通氣—電信號(hào)轉(zhuǎn)換器相同.
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