上節(jié)中（雙活塞缸式氣動真空發(fā)生器改進(jìn)設(shè)計的理論依據(jù)）通過對系統(tǒng)極限真空度和響應(yīng)時間的分析, 發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)階段限制系統(tǒng)主要性能提高的主要原因。因此, 本文提出了采用一個抽氣換向閥來替代原有兩個抽氣單向閥的改進(jìn)設(shè)計, 改進(jìn)后的系統(tǒng)工作原理如圖2 所示, 命名為PVSCTC- 2。

1.動力腔Ⅰ 2.動力腔Ⅱ 3.真空腔Ⅰ 4.真空腔Ⅱ 5.真空容器 6.真空吸盤 7.抽氣換向閥 8.驅(qū)動換向閥

圖2 改進(jìn)后的系統(tǒng)工作原理

       活塞式真空發(fā)生器的抽氣過程采用抽氣換向閥控制時, 不僅消除了抽氣流道中原抽氣單向閥開啟壓力的損失, 也克服了抽氣過程抽氣有效面積逐漸減小的不利影響, 有利于提高系統(tǒng)極限真空度、減少響應(yīng)時間。但在PVSCTC- 2型中依然保留了原兩個排氣單向閥, 這是因為若同樣以換向閥取代兩排氣單向閥, 雖然可使真空腔排氣時余隙容積氣體壓力有所降低, 也減少了回流氣體產(chǎn)生的真空壓力波動, 但當(dāng)活塞反向運動時,大氣氣體也將流入上一次行程中的抽氣腔內(nèi), 反而增加了活塞運動時的阻力, 不利于往復(fù)運動速度的提高, 從而也影響系統(tǒng)的有效抽速; 另外, 若突然停止氣源供氣, 活塞很可能最終停留在行程的一側(cè), 使抽氣換向閥處在換向過程中, 這樣就不能保證真空腔室與真空容器連接的密閉性, 不能維持住真空吸盤處原有的真空度, 導(dǎo)致吸取的工件脫落。所以, 為了避免上述兩點不利影響, 保留了原有兩個排氣單向閥。

       但是, 在此改進(jìn)的同時, 也隨之帶來了不利的影響。由于在具體結(jié)構(gòu)設(shè)計時, 抽氣換向閥是位于動力腔室和真空腔室之間, 靠外側(cè)的真空腔室Ⅱ在抽氣時需繞過整個真空腔體, 不可避免使得余隙容積增大, 這對系統(tǒng)極限真空度有不利影響, 也增大了真空容器中壓力波動。在具體零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計前, 先對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究, 主要參數(shù)如下: 動力腔直徑40 mm, 真空腔直徑40 mm, 活塞桿直徑8 mm, 行程40 mm,供給壓力0.15 MPa。

       圖3 為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后的真空響應(yīng)過程對比。仿真結(jié)果表明, PVSCTC- 2 在系統(tǒng)極限真空度和響應(yīng)時間這兩項主要性能指標(biāo)上都有一定程度提高。同時, 圖3 中PVSCTC- 2的真空響應(yīng)過程也的確出現(xiàn)之前分析的氣體回流產(chǎn)生的真空度波動現(xiàn)象, 這是由結(jié)構(gòu)設(shè)計所造成的, 無法避免, 只能通過盡可能減小真空腔室的余隙容積來減小波動。

圖3 系統(tǒng)改進(jìn)前后真空響應(yīng)過程仿真結(jié)果對比