看過了真空吸盤工作原理這篇技術(shù)文章，你一定明白了吸盤的真空吸力實(shí)際上是在大氣壓力的成對(duì)存在被打破后，物體相對(duì)兩側(cè)所受到的大氣壓力不再平衡所產(chǎn)生的。那么這個(gè)真空吸力到底是如何計(jì)算的呢？
打個(gè)岔哦，先科普一下容易混淆的概念??！
*科普1，我們通常所說的大氣壓力單位，無論是“bar”、還是“Pa（帕斯卡）”、或是“Hg（汞柱）”等等實(shí)際上都是壓強(qiáng)單位，所以確切地來說應(yīng)該叫做大氣壓強(qiáng)，而不應(yīng)該叫做大氣壓力，因?yàn)樗皇橇Φ膯挝?，力的單位是N（牛）！還記得我們初中物理學(xué)過的壓強(qiáng)與力之間計(jì)算的公式嗎，F(xiàn)=PS，F(xiàn)是壓力，P是壓強(qiáng)，S是面積，也就是說壓強(qiáng)乘以其作用面積得出的才是壓力！壓力的單位是N，面積的單位是m2，所以P的單位是N/m2，N/m2就是Pa！
*科普2，我們經(jīng)常會(huì)說我們所處的環(huán)境是常溫常壓，常壓就是指的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，或是1bar，或是105Pa，我們也通常把我們所處的常壓壓力叫做1公斤。等等，這里又不對(duì)了，公斤可是質(zhì)量單位啊。那么叫做1公斤力？這又變成了大氣壓力，還不是我們所說的大氣壓強(qiáng)啊。問題出現(xiàn)在哪里呢？想一想我們剛剛科普過的壓強(qiáng)公式，在公式里我們有了大氣壓力（1公斤力），也確切地知道常壓下的大氣壓強(qiáng)（1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓），那么在壓力與壓強(qiáng)之間轉(zhuǎn)換的時(shí)候我們還缺少什么呢？對(duì)了！缺少面積！所以到這里，結(jié)論就出來了，不清楚的話干脆背下來吧！“在常壓下，每平方厘米面積上所受到的大氣壓力為1公斤力！”記住了嗎？這個(gè)總是被我們遺忘的面積指的是平方厘米哦！后面我們在進(jìn)行真空吸盤的吸力計(jì)算時(shí)是要反復(fù)用到的，可千萬不能忘咯！
好啦，科普完畢，現(xiàn)在我們再一起來看一下左邊這幅圖吧。
舉例說明，比如我們現(xiàn)在使用的是一個(gè)直徑300mm的圓形吸盤，那么理論上它能夠產(chǎn)生的最大真空吸力到底是多少呢？最大吸力？那就需要我們把這個(gè)吸盤里面的空氣全部都抽光了！那就是100%的真空度？可能嗎？（要明白哦，我們說的是理論上，而實(shí)際上高真空最多也只能是99.9999……%，無限接近于100%，而永遠(yuǎn)不可能達(dá)到的哦?。┖冒?，那我們現(xiàn)在就按照理論上100%的真空度來繼續(xù)咯！我換一行寫，讓你們看得更清楚一些！
物體頂面所受大氣壓力計(jì)算。由于吸盤內(nèi)的空氣被全部抽光了，沒有了空氣，大氣壓強(qiáng)就變成0了，那么想想我們F=PS這個(gè)壓力的計(jì)算公式，用這個(gè)0壓強(qiáng)再乘以吸盤的面積，不就應(yīng)該是吸盤因?yàn)楸怀檎婵蘸?，吸盤所覆蓋區(qū)域內(nèi)當(dāng)前的大氣壓力嗎！這個(gè)數(shù)值現(xiàn)在是多少？是0，就對(duì)了！
物體底面所受大氣壓力計(jì)算。物體下面可沒有吸盤啊，所以底面所受到的大氣壓強(qiáng)沒有變化，還是1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，但是依據(jù)大氣壓力成對(duì)存在，平衡抵消的特性，所以由于物體頂面吸盤內(nèi)的大氣壓力改變了，成對(duì)存在，平衡抵消的規(guī)律被打破了！那么底面這個(gè)平衡不掉的大氣壓力是多少呢？還是用F=PS這個(gè)公式來計(jì)算，P還是1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，那S呢？對(duì)啦，是吸盤的面積！因?yàn)槲矬w頂面上只有吸盤空間內(nèi)所覆蓋面積的大氣壓力發(fā)生了變化，只有這一部分面積和物體底面的大氣壓力不再平衡，而吸盤空間外的大氣壓強(qiáng)可還是1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓??！好吧，那我們用底面這個(gè)1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓來乘上吸盤的面積吧。直徑300mm的圓形吸盤，它的面積是70650mm2，再換算成平方厘米單位是706.5cm2，為什么要換算成平方厘米呢？記得我們前面科普2的結(jié)論嗎？“每平方厘米面積上所受到的大氣壓力為1公斤力！”知道了吸盤的面積是多少個(gè)平方厘米，當(dāng)然就知道了這個(gè)吸盤面積上所受到的大氣壓力是多少公斤力啦！好了，計(jì)算結(jié)果出來了，這706.5cm2的吸盤面積上在理論上100%真空度下，所受到的大氣壓力就是706.5公斤力了！那如果在現(xiàn)實(shí)中是50%真空度呢？好吧，打個(gè)對(duì)折就ok了！簡單嗎？這下是不是即使連梯形的吸盤你也會(huì)算出它的吸力來了呢。
再結(jié)論一下吧，物體頂面所受到的吸盤內(nèi)向下的大氣壓力是0，物體底面所受到的向上的大氣壓力是706.5公斤力，那么二者的差值就是物體最終受到向上的706.5公斤力，也就是這個(gè)直徑300mm的吸盤在100%真空度情況下所能夠提供的最大吸力T是706.5公斤力，發(fā)現(xiàn)沒有，吸盤的吸力原來是個(gè)大氣壓力的差值啊，這又是一個(gè)非常非常重要的結(jié)論，趕快記下吧！
接下來根據(jù)T=G，我們可以知道這個(gè)直徑300mm的圓形吸盤理論上最大可以吸起一個(gè)706.5公斤的物體呢！但是在實(shí)際應(yīng)用中這樣可行嗎？安全嗎？當(dāng)然不行！因?yàn)檫@既是理論上的，同時(shí)也是臨界狀態(tài)的，如果在這種臨界狀態(tài)下物體受到任何有使其下落的外力干擾，或是物體在以一定的加速度運(yùn)動(dòng)而非勻速運(yùn)動(dòng)，那么就有從吸盤上脫落的危險(xiǎn)，這就是我們通常所說的沒吸??！怎么辦呢？安全系數(shù)是必須要提高的！這個(gè)方法有兩種，我們換一行再說！
1、因?yàn)?00%的真空度是理論上的，有點(diǎn)高哦，所以常規(guī)上我們將計(jì)算吸盤吸力的真空度規(guī)定為60%，打了個(gè)6折，這下吸盤的吸力變小了，安全系數(shù)提高了。用句專業(yè)點(diǎn)兒的術(shù)語來講，“在一般的實(shí)際應(yīng)用中，吸盤的吸力都是在60%真空度的情況下測定的。”
2、國際上，我們把左邊圖中的這種吸盤應(yīng)用安全系數(shù)規(guī)定為2，也就是說，我們把這個(gè)理論上最大的706.5公斤力吸力又打了個(gè)對(duì)折，這下吸盤的吸力又變小了，安全系數(shù)又提高了一倍是不。
現(xiàn)在我們再來看一下剛剛那個(gè)直徑300mm的圓形吸盤，在常規(guī)的實(shí)際應(yīng)用中我們把它的吸力認(rèn)定為多少，真空度上先打個(gè)6折，706.5x60%=423.9公斤力，安全系數(shù)上再打個(gè)對(duì)折，423.9/2=211.95公斤力。好啦，這下安全了，以后可不要再用這個(gè)吸盤來吸取211.95公斤以上的重物咯。
怎么樣？看得眼花了沒，不過還有右邊這幅圖沒看呢，再堅(jiān)持一下吧。
在右邊這幅圖里，吸盤是從物體的側(cè)面進(jìn)行吸取的，這個(gè)應(yīng)用也很常見啊，不弄清楚不行的。吸盤的吸力我們已經(jīng)會(huì)算了，不過這次吸力的方向可不同了哦，剛才是吸力向上，現(xiàn)在是吸力向右了！再進(jìn)行一下受力分析吧，還是以這個(gè)300mm直徑的吸盤為例，老規(guī)矩，換行先！
水平方向上，吸盤吸力T（也就是我們前面總結(jié)的大氣壓力差值）向右，量化的話也就是說由于吸盤抽真空的作用，物體左側(cè)的大氣以706.5公斤力將物體向右推向吸盤，那么物體為了在水平方向上能夠保持平衡，自然受到吸盤支撐面給予物體的一個(gè)向左的同等大小的反作用力，也就是支持力N，那么在水平方向上，T=N，平衡了。
豎直方向上，物體受到向下的重力G，如果想要在豎直方向上保持平衡而不下降，必然還需要另外一個(gè)向上的作用力f用以平衡重力G，也就是需要f=G，那么這個(gè)f是什么力呢？沒錯(cuò)！就是摩擦力！f=μN這個(gè)摩擦力的計(jì)算公式還記得嗎！μ是摩擦系數(shù)，N就是物體受到的支持力。我們知道摩擦系數(shù)μ是介于0～1之間的，像玻璃一樣光滑的表面摩擦系數(shù)小一些，像混凝土一樣粗糙的表面摩擦系數(shù)就大一些，在國際上還是取了一個(gè)平均值作為標(biāo)準(zhǔn)，μ=0.5。 再換一行，我們把幾個(gè)公式串起來看看吧。
T=N，f=μN，μ=0.5，再轉(zhuǎn)換得清楚一些，我們看看f和T之間的關(guān)系吧，f=0.5T，是這么說嗎?？吹?jīng)]，摩擦力相當(dāng)于吸力的一半，在這種吸盤側(cè)面吸取物體的應(yīng)用中，為了保證物體不滑落，吸盤的吸力貌似又被打了個(gè)對(duì)折！再用這個(gè)直徑300mm的吸盤來量化一下吧，我們剛才已經(jīng)認(rèn)定，在考慮了實(shí)際真空度和2倍安全系數(shù)的情況下，這個(gè)吸盤的吸力是211.95公斤力，那么在用這個(gè)吸盤進(jìn)行側(cè)面吸取物體時(shí)，它能夠提供確保物體不滑落的最大摩擦力是0.5x211.95=105.975公斤力，也就是說，我們用這個(gè)直徑300mm的吸盤，最大只能用來進(jìn)行105.975公斤以下重物的側(cè)面吸取，明白了嗎！
Pro tips:
1、影響真空吸盤吸力大小的因素有兩個(gè)，真空度和吸盤的面積，這可是個(gè)非常非常非常重要的概念，千萬千萬要熟記哦！
2、直徑200mm的圓形吸盤吸力是94.2公斤力（含2倍安全系數(shù)），長300mm，寬100mm的矩形吸盤吸力是90公斤力（含2倍安全系數(shù)）。如果你的計(jì)算結(jié)果和我一樣，那我就真得沒有白碼這么多字啦！感謝您的用心哦！
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