非接触涡流负压搬运器的流场特性及实验研究

论文摘要

在工业制造过程中,非接触搬运技术由于其无接触、无表面擦伤、无静电等优点具有广泛的应用前景和重要的研究意义。目前非接触搬运技术主要有电磁式、超声波式和空气悬浮式等几种方式。其中,空气悬浮技术又分为空气吹浮式和负压吸附式,本文针对非接触涡流负压搬运器的流场特性进行了如下工作：首先,阐述了非接触涡流负压搬运器的工作原理,并推导出流场内径向压力分布公式。将其结果与仿真结果、实验结果进行了对比,三者的吻合性较好,验证了所推导压力公式的正确性。其次,采用gambit建立不同结构搬运器三维流场仿真模型,采用非结构化网格划分方法；在FLUENT软件中采用RNG k-ε湍流模型进行流场计算；对不同工况条件下的压力场,速度场、提升力等特性进行了分析,获得了涡流吸附负压效应影响因素和变化规律。此外,为验证理论数值仿真的正确性,设计并搭建了压力、提升力测试实验台,分别对不同结构搬运器及不同工况下搬运器的压力分布、提升力等特性进行了实验测试,并将实验结果与理论计算、仿真结果进行对比。最后,设计并制作了由多个相同结构搬运器组成的搬运盘,并搭建了搬运实验台,进行了搬运效果的测试,实验验证了非接触负压搬运的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 非接触搬运技术的国内外研究现状
• 1.3 课题研究内容
• 第2章 非接触负压搬运器流场特性分析
• 2.1 非接触负压搬运器的工作原理及结构
• 2.1.1 搬运器的工作原理
• 2.1.2 搬运器的结构
• 2.2 非接触涡流负压搬运器的流场特性认识及理论分析
• 2.2.1 搬运器流场特性认识
• 2.2.2 搬运器内压力分布公式推导
• 2.3 非接触涡流负压搬运器的不同结构仿真及优化
• 2.3.1 网格划分及边界条件
• 2.3.2 求解计算
• 2.3.3 非接触负压搬运器的不同结构
• 2.3.4 压力分析
• 2.3.5 速度矢量分析
• 2.3.6 提升力的分析
• 2.4 切向单喷嘴负压搬运器的流场数值计算
• 2.4.1 压力分布
• 2.4.2 流场速度矢量的分析
• 2.4.3 提升力分布
• 2.5 本章小结
• 第3章 非接触负压搬运器性能实验研究
• 3.1 压力分布的实验装置及分析
• 3.1.1 压力测试装置介绍
• 3.1.2 压力测试方案设计
• 3.1.3 气膜厚度测量
• 3.1.4 压力测量系统
• 3.1.5 压力测试结果
• 3.2 提升力的实验分析
• 3.2.1 提升力测试装置介绍
• 3.2.2 数据采集系统
• 3.2.3 提升力测试结果
• 3.3 本章小结
• 第4章 非接触负压搬运器应用实例研究
• 4.1 实验台介绍及工作原理
• 4.1.1 实验原理
• 4.1.2 实验设备
• 4.2 自动控制设计
• 4.2.1 气动传动系统设计及原理
• 4.2.2 执行元件时序图
• 4.2.3 PLC控制程序
• 4.3 实验现象及结果分析
• 4.3.1 吸取工件瞬间
• 4.3.2 上下搬运过程
• 4.3.3 水平搬运过程
• 4.3.4 放下工件瞬间
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢