Ở bài viết trước, chúng ta đã tìm hiểu về nguyên lý và ứng dụng của giác hút chân không. Tiếp nối chuỗi bài viết, hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu về phương pháp chọn. Nội dung của phương pháp chọn được thể hiện qua các phần dưới.

Mục lục

1. Tổng quan các bước để lựa chọn giác hút chân không
2. Các điểm cần chú ý khi lựa chọn giác hút chân không
3. Cách tính lực nâng và đường kính giác hút chân không cần thiết
4. Cách chọn hình dạng của giác hút chân không
5. Cách chọn vật liệu của giác hút chân không
6. Sử dụng dạng có đệm hay không có đệm
7. Ví dụ ứng dụng cụ thể đối với từng loại sản phẩm (đối tượng hút)

--------------------------------------------------------------------------------------------

Thể hiện tất cả các mục trong một bài viết thì nội dung sẽ quá dài nên bài viết số 2.1 hôm nay chúng tôi sẽ giới thiệu mục số 1, 2 và 3. Các mục còn lại sẽ được giới thiệu ở bài 2.2 tiếp theo.

1. Tổng quan các bước để lựa chọn giác hút chân không

Về cơ bản, các bước để lựa chọn giác hút chân không như sau:

Bước 1: Xem xét sự cân bằng của vật và xác định vị trí hút vật, số lượng giác hút sẽ dùng và các giá trị đường kính giác hút có thể sử dụng được (hoặc diện tích mặt giác hút).

Bước 2: Tính lực nâng lý thuyết từ diện tích mặt hút đã xác định ở bước 1 (diện tích mặt giác hút × số lượng giác hút) và áp suất chân không. Sau đó, tính lực nâng khi có xét đến hệ số an toàn, tùy thuộc vào phương pháp nâng vật và điều kiện chuyển động trong thực tế.

Bước 3: So sánh giá trị lực nâng với trọng lượng của vật và quyết định đường kính của giác hút (diện tính mặt giác hút), sao cho đủ để đáp ứng được điều kiện giá trị lực nâng lớn hơn trọng lượng của vật.

Bước 4: Dựa trên các yếu tố về môi trường sử dụng, hình dạng và vật liệu của vật, quyết định hình dạng và vật liệu của giác hút sẽ dùng cũng như việc có dùng thêm bộ đệm hay không.

Các bước trên là các bước lựa chọn đối với những loại giác hút chân không thường dùng. Nó không thể áp dụng được cho tất cả mọi loại giác hút có mặt trên thị trường. Vì vậy, để có thể đáp ứng tốt với yêu cầu của khách hàng, chúng ta cần thực hiện các bài kiểm tra, thí nghiệm, rồi dựa trên các kết quả thí nghiệm có được ta lựa chọn điều kiện hút nâng vật và giác hút cần dùng.

2. Các điểm cần chú ý khi lựa chọn giác hút chân không

1. Lực nâng lý thuyết

Lực nâng lý thuyết, được xác định từ áp suất chân không và diện tích mặt hút của giác hút chân không. Giá trị lực nâng lý thuyết có được trong điều kiện trạng thái tĩnh, nên khi sử dụng trong thực tế cần tính toán thêm hệ số an toàn dựa trên các trạng thái sử dụng.

Áp suất chân không, không phải cứ “càng cao thì càng tốt”. Ngược lại, nếu áp suất chân không cao còn có thể dẫn tới các sự cố không mong muốn như:

• Áp suất chân không nếu cao hơn mức cần thiết, thì sẽ dễ xảy ra việc giác hút bị mòn hay nứt hỏng, làm giảm tuổi thọ của giác hút.
• Áp suất chân không (áp suất cài đặt) cao không chỉ làm tăng thời gian đáp ứng, mà còn làm tăng năng lượng cần thiết để tạo ra chân không.
• Nếu tăng áp suất chân không lớn gấp 2 lần thì chỉ làm cho lực nâng lý thuyết lớn gấp 2 lần, nhưng nếu tăng đường kính giác hút lớn gấp 2 lần thì sẽ làm cho lực nâng lý thuyết lớn gấp 4 lần. Như vậy về mặt hiệu quả và năng suất thì thường người ta sẽ chọn phương án tăng đường kính giác hút.

Ví dụ: Lực nâng lý thuyết = Áp suất × Diện tích

1. Lực mặt cắt ngang và mô men tác dụng lên giác hút chân không

Giác hút chân không yếu trước tác dụng của lực mặt cắt ngang (lực song song với bề mặt hút) và mô men nên cần chú ý vị trí trọng tâm của vật và giảm mô men tác dụng lên giác hút chân không đến mức nhỏ nhất có thể.

Cùng với việc giảm gia tốc trong quá trình chuyển động, cũng cần chú ý đến các yếu tố như áp lực gió và chấn động. Việc áp dụng các biện pháp làm giảm gia tốc trong quá trình chuyển động có thể giúp ngăn vật bị rơi và giúp cải thiện độ an toàn.

Cần tránh việc hút nâng vật từ mặt hút ở phương thẳng đứng (nâng từ phương thẳng đứng) bằng giác hút chân không (Hình 6). Nếu trong trường hợp không thể tránh khỏi, cần phải tính toán đến hệ số an toàn cần thiết.

Lực nâng, mô men, lực theo phương ngang

• Khi nâng vật lên, không chỉ mỗi trọng lượng vật mà các đại lượng như gia tốc, lực cản không khí, chấn động…v.v cũng cần phải lưu ý (hình 1)
• Vì giác hút yếu trước tác dụng của mô men nên hãy lắp đặt sao cho mô men không phát sinh trên vật (hình 2)
• Ngay cả khi nâng vật từ mặt hút ở phương ngang thì khi vận chuyển vật theo phương ngang, vật cũng có thể bị chuyển dịch vị trí (lệch vị trí) tùy thuộc vào độ lớn của gia tốc và hệ số ma sát giữa giác hút và vật. Vì vậy, cần thiết kế sao cho giá trị gia tốc là nhỏ (hình 3)

Giác hút và sự cân bằng của vật

Diện tích mặt hút của giác hút không được lớn hơn diện tích bề mặt của vật. Nếu không sẽ gây ra sự rò rỉ chân không và việc hút vật sẽ trở nên không ổn định.

Hình 4. Chú ý vị trí hút vật

Khi vận chuyển vật có dạng tấm có diện tích lớn bằng nhiều giác hút, cần sắp xếp lắp đặt sao cho bảo đảm được tính cân bằng. Đặc biệt là phần viền ngoài của vật, lắp đặt không khéo sẽ dễ làm cho giác hút bị chìa ra ngoài, vậy nên cần xác định đúng vị trí cho giác hút ở những phần viền này.

Hình 5. Chú ý tính cân bằng của vật

Ngoài ra, trong trường hợp cần thiết, ta sẽ phải lắp thêm bộ phận hỗ trợ để ngăn vật bị rơi (thanh đỡ phòng vật rơi) như ở hình 4 và hình 5.

Tư thế lắp đặt

Về cơ bản, mặt hút sẽ nằm theo phương ngang. Tránh không thực hiện hút nâng vật nếu mặt hút theo phương thẳng đứng hoặc phương nghiêng. Trong trường hợp bất khả kháng, nên dùng thêm giá đỡ và chú ý tính toán hệ số an toàn cần thiết.

Hình 6. Chú ý về tư thế lắp đặt (hút vật)

1. Cách tính lực nâng và đường kính giác hút chân không cần thiết

Những chú ý cần thiết:

• Cài đặt áp suất chân không sao cho nhỏ hơn hoặc bằng áp suất đã ổn định sau khi hút vật.
• Tuy nhiên, trong trường hợp vật có tính chất lưu thông không khí hoặc bề mặt vật là nhám, gồ ghề thì cần phải xem xét đến việc áp suất chân không sẽ bị giảm, vì khi hút sẽ hút luôn cả không khí bên ngoài vào. Do đó, cần phải xác nhận vấn đề này tùy theo quá trình kiểm tra thao tác hút vật.
• Nếu sử dụng Vacuum ejector thì nên cài đặt áp suất chân không khoảng -60kPa.

Ta có thể tính được lực nâng của giác hút theo công thức hoặc bảng lực nâng lý thuyết dưới đây.

Phương pháp dùng công thức tính:

W=P×S×0.1×1/t

Trong đó:

W: Lực nâng (N)

P: Áp suất chân không (kPa)

S: Diện tích mặt giác hút (cm²)

t: Hệ số an toàn (xem hình 6): Nếu hút nâng với mặt hút theo phương ngang: ≥4. Nếu hút nâng với mặt hút theo phương thẳng đứng: ≥8.

Phương pháp dùng bảng lực nâng lý thuyết:

Ta sẽ tính lực nâng lý thuyết không bao gồm hệ số an toàn, qua đường kính giác hút và áp suất chân không. Tiếp theo, ta sẽ tính lực nâng khi có xét hệ số an toàn như sau:

Lực nâng = Lực nâng lý thuyết ÷ t

Bảng lực nâng lý thuyết (lực nâng lý thuyết = P×S×0.1)

Cách tra bảng thuận tiện ở chỗ mình chỉ cần tra rồi chia cho hệ số an toàn. Ngay cả đối với giác hút hình Oval nếu ta dùng công thức tính toán thì phần tính diện tích sẽ mất công hơn một chút. Tuy nhiên đối với các bạn ngại tra bảng và giác hút được sử dụng là hình tròn (tính diện tích đơn giản) thì nhớ công thức trong đầu luôn và chỉ cần bấm máy tính là ra kết quả luôn cũng là một cách tiết kiệm thời gian.

Trên đây, chúng ta đã tìm hiểu về cách chọn giác hút chân không qua các bước cơ bản đầu tiên. Ở bài viết tiếp theo sẽ trình bày cách chọn hình dạng, vật liệu, loại có đệm hay không có đệm của giác hút tùy vào các ứng dụng cụ thể, các bạn hãy cùng chờ đón đọc nhé.

Xin chào và hẹn gặp lại!

 

Tác giả: Đinh Văn Hòa

Tài liệu tham khảo: https://www.smcworld.com/