山东省（春季高考）机电技术类 《液压与气压传动》项目九任务三 45分钟专题训练卷

山东省（春季高考）机电技术类《液压与气压传动》45分钟专题训练卷专辑，共208份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《机械基础》《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《液压与气压传动》 项目九：气动基本回路 任务三：典型真空吸附回路 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 真空度是用来衡量什么的（ ） A. 气体流量 B. 系统中的真空程度 C. 真空系统的压力 D. 气体压力 【答案】B 【解析】真空度是用来衡量系统中的真空程度的参数。 2. 下列不属于真空吸附回路常见故障的是（ ） A. 真空度不足 B. 吸盘漏气 C. 真空泵过载 D. 液压油污染 【答案】D 【解析】液压油污染是液压系统的常见故障，真空吸附回路以空气为介质，不存在该故障。 3. 真空吸附回路中，释放物体时通常需要（ ） A. 增大真空度 B. 向吸盘通入压缩空气 C. 关闭真空阀，让空气进入吸盘 D. 更换吸盘 【答案】C 【解析】释放物体时，关闭真空阀，使大气进入吸盘，消除负压，物体在重力或外力作用下脱离吸盘。 4. 真空泵真空吸附回路中，为维持稳定的真空度，通常需要（ ） A. 频繁开关真空泵 B. 配备真空罐 C. 增大吸盘面积 D. 降低压缩空气压力 【答案】B 【解析】真空罐为系统提供一定的低压容积。当系统存在少量泄漏或吸盘容积变化时，真空罐可起缓冲作用，减小压力波动，维持真空度相对稳定，并减少真空泵的频繁启停。因此选B。 5. 当绝对压力低于大气压力时，习惯上称为出现（ ） A. 正气压 B. 负气压 C. 真空 D. 低气压 【答案】C 【解析】当绝对压力低于大气压力时，习惯上称为出现真空。 6. 真空吸附回路中，真空阀的主要作用是（ ） A. 调节真空度大小 B. 控制真空的通断 C. 增加空气流量 D. 过滤杂质 【答案】B 【解析】真空阀通过开启或关闭，控制真空通路的通断，实现吸附与释放物体的动作切换。 7. 计算真空吸附力时，若真空度以吸盘内绝对压力表示，不需要考虑的参数是（ ） A. 真空度 B. 吸盘面积 C. 物体的密度 D. 大气压力 【答案】C 【解析】当真空度以吸盘内绝对压力表示时，真空吸附力的计算式为F＝（p大气－p吸盘内绝对）×A，其中p大气为大气压力，p吸盘内绝对为吸盘内绝对压力，A为吸盘有效面积。物体密度不参与吸附力的计算，因此选C。 8. 真空发生器真空吸附回路的响应速度比真空泵回路（ ） A. 慢 B. 快 C. 相同 D. 无法比较 【答案】B 【解析】真空发生器结构简单，无需复杂的真空储存和输送过程，响应速度更快，适合需要快速吸附和释放的场合。 9. 真空系统中，真空发生器的作用是（ ） A. 控制气体流速 B. 监测气体压力 C. 制造真空 D. 利用真空吸附物体 【答案】C 【解析】真空发生器通过不同的工作原理产生真空。 10. 真空系统的组成中，哪个元件用于利用真空吸附物体（ ） A. 压力开关 B. 压力顺序阀 C. 真空吸盘 D. 真空发生器 【答案】C 【解析】真空吸盘利用真空吸附物体，实现搬运或固定等功能。 11. 真空系统中，真空吸盘的主要功能是（ ） A. 控制气体流速 B. 监测气体压力 C. 制造真空 D. 利用真空吸附物体 【答案】D 【解析】真空吸盘利用真空吸附物体，实现搬运或固定等功能。 12. 下列场景中，更适合采用真空泵真空吸附回路的是（ ） A. 小型电子元件的快速抓取 B. 大型玻璃的长时间搬运 C. 食品包装的短周期分拣 D. 小型纸箱的快速码垛 【答案】B 【解析】真空泵回路能提供稳定的高真空度和大流量，适合大型物体的长时间吸附，其余场景更适合真空发生器回路。 13. 在气动系统中，哪种元件利用真空吸附物体（ ） A. 压力开关 B. 压力顺序阀 C. 真空发生器 D. 真空吸盘 【答案】D 【解析】真空吸盘利用真空吸附物体，实现搬运或固定等功能。 14. 真空度和压力的关系是（ ） A. 真空度越高，压力越低 B. 真空度越低，压力越低 C. 真空度与压力无关 D. 真空度越高，压力越高 【答案】A 【解析】真空度表示系统中的真空程度，真空度越高，表示真空程度越大，压力越低。 15. 在工业生产中，以下零件不适合使用真空吸附的是（ ） A. 塑料膜 B. 薄的纸张 C. 铁板 D. 铝箔 【答案】B 【解析】真空吸附主要要求工件表面能够与吸盘形成较好的密封。铁板表面通常较致密、平整，可使用真空吸盘搬运。薄纸张可能存在透气性，且容易变形、破损，难以保持稳定真空，因此相对不适合直接采用真空吸附。故选B。 16. 当被吸附物体表面不平整时，应选择______的真空吸盘。（ ） A. 硬质材料 B. 柔软弹性材料 C. 小型吸盘 D. 大孔径吸盘 【答案】B 【解析】柔软且有弹性的吸盘能更好地贴合不平整表面，保证密封性，提高吸附可靠性。 17. 在气动系统中，真空吸盘的作用是（ ） A. 控制气体流速 B. 监测气体压力 C. 制造真空 D. 利用真空吸附物体 【答案】D 【解析】真空吸盘利用真空吸附物体，实现搬运或固定等功能。 18. 哪种元件通过不同的工作原理产生真空（ ） A. 真空发生器 B. 压力顺序阀 C. 压力开关 D. 真空吸盘 【答案】A 【解析】真空发生器利用压缩空气在喷嘴和扩散管中的高速流动形成低压区，从而在吸气口产生真空，常见原理为文丘里效应。真空吸盘只利用已形成的真空吸附工件，压力顺序阀和压力开关均不用于产生真空。故选A。 19. 真空发生器的工作原理主要基于（ ） A. 帕斯卡定律 B. 文丘里效应 C. 伯努利原理 D. 阿基米德原理 【答案】B 【解析】真空发生器利用文丘里效应，当压缩空气流过狭窄通道时，速度增大，压力降低，从而产生真空。 20. 真空泵真空吸附回路中，过滤器的作用是（ ） A. 防止杂质进入真空泵，保护设备 B. 增加真空度 C. 控制空气流量 D. 降低噪音 【答案】A 【解析】空气中的杂质若进入真空泵，会加剧其磨损，过滤器可过滤杂质，延长真空泵使用寿命。 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某真空吸附装置采用直径为40 mm的圆形吸盘，真空表显示真空度为60 kPa。设当地大气压为100 kPa，吸盘与工件表面密封良好，重力加速度取9.8 m/。（1）计算单个吸盘的理论吸附力。（2）若采用4个吸盘均匀吊运工件，安全系数取2，计算允许吊运工件的最大质量。 【答案】（1）吸盘有效面积为 。单个吸盘理论吸附力为 。（2）4个吸盘的总理论吸附力为 。允许吊运工件的最大质量为 。 【解析】真空度60 kPa即压差为60000 Pa。吸盘面积A=π×0.042/4=1.256×10^-3 ，单个吸附力F=ΔpA=75.36 N。4个吸盘经安全系数2折减后，最大质量为4F/(2g)=15.38 kg。 22. 某自动搬运设备需竖直提升质量为12 kg的工件，提升加速度为1.5 m/。设备采用直径为32 mm的圆形吸盘，工作真空度为70 kPa，安全系数取2，重力加速度取9.8 m/。（1）计算提升工件所需的实际提升力。（2）计算单个吸盘在该真空度下的理论吸附力。（3）计算至少需要配置多少个吸盘，并判断4个吸盘是否满足要求。 【答案】（1）实际提升力为 。考虑安全系数后的设计吸附力为 。（2）吸盘有效面积为 。单个吸盘理论吸附力为 。（3）所需吸盘数量为 ，至少应配置5个吸盘。4个吸盘总吸附力为 ，不满足要求。 【解析】提升时需克服重力并提供加速度，F1=m(g+a)=135.6 N，按安全系数2，设计吸附力为271.2 N。单个吸盘吸附力为70000×π×0.0322/4=56.27 N，需向上取整配置5个；4个仅225.08 N，不足。 23. 某真空吸附回路设置真空储气罐。储气罐容积为8 L，初始绝对压力为30 kPa；被吸附工件的真空腔容积为2 L，初始绝对压力为100 kPa。真空泵停止后，储气罐与真空腔连通，忽略温度变化和管路容积。（1）计算连通后的系统绝对压力。（2）计算连通后的真空度，并判断其是否满足真空度不低于50 kPa的要求。（3）若仍保持储气罐初始绝对压力为30 kPa，计算满足上述要求所需的最小储气罐容积。 【答案】（1）连通后的绝对压力为 。。（2）连通后的真空度为 。真空度为56 kPa，高于50 kPa，满足要求。（3）设最小储气罐容积为 ，则 。解得 ，。 【解析】等温连通后按气体量守恒，p=(p1V1+p2V2)/(V1+V2)=44 kPa，对应真空度100-44=56 kPa，满足不低于50 kPa的要求。令连通后压力为50 kPa，解(30V+200)/(V+2)=50，得储气罐最小容积5 L。 24. 某真空吸附生产线共有6个工位，每个工位使用1个真空发生器。单个真空发生器的压缩空气耗气量为60 L/min，每次吸附动作的工作时间为0.4 s，每个工位每分钟完成15次吸附动作。压缩空气耗量均按标准状态计。（1）计算单个真空发生器每分钟的实际耗气量。（2）计算6个工位每分钟的总耗气量。（3）若压缩空气供给系统预留20%的流量余量，计算压缩机的最小供气量，并计算该生产线每小时的耗气量。 【答案】（1）单个真空发生器每分钟工作时间为 。实际耗气量为 。（2）6个工位总耗气量为 。（3）压缩机最小供气量为 。生产线每小时耗气量为 。 【解析】单个发生器每分钟工作时间为0.4×15=6 s，占1 min的1/10，实际耗气量为60×6/60=6 L/min。6个工位总耗气量36 L/min；预留20%后压缩机供气量至少43.2 L/min，每小时耗气2.16 。 25. 某机械手真空吸附回路的真空腔容积为12 L，初始绝对压力为100 kPa，要求抽至40 kPa。真空泵在真空腔处的有效抽速为18 L/min，抽气过程视为等温过程，忽略泄漏。（1）计算真空泵将真空腔从100 kPa抽至40 kPa所需的时间。（2）若生产节拍要求抽真空时间不超过6 s，计算真空泵所需的最小有效抽速。（3）若按计算抽速预留20%的选型余量，计算真空泵的额定抽速应不低于多少。 【答案】（1）抽气时间为 。。（2）6 s等于0.1 min，所需最小有效抽速为 。。（3）真空泵额定抽速应为 。真空泵额定抽速应不低于132 L/min。 【解析】等温恒抽速抽气时间为t=(V/S)ln(p0/p1)=12/18×ln(100/40)=0.611 min，即36.7 s。若限时6 s=0.1 min，最小有效抽速S=12/0.1×ln(2.5)=109.96 L/min；加20%余量后额定抽速不低于132 L/min。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某自动上下料装置采用真空发生器、真空过滤器、真空开关和4个吸盘组成真空吸附回路，用于搬运质量为35 kg的钢板。每个吸盘直径为40 mm，系统稳定真空度为65 kPa，吸盘有效吸附系数为0.85，取重力加速度 。设备要求吸附安全系数不小于2。（1）计算单个吸盘的有效吸附力和4个吸盘的总有效吸附力。（2）计算现有回路的吸附安全系数，并判断其是否满足设备要求。（3）若保持真空度和吸盘规格不变，至少需配置多少个吸盘？说明真空开关在该回路中的主要作用。 【答案】（1）单个吸盘面积为 。单个吸附力为 。4个吸盘总有效吸附力为 。（2）钢板重力为 。安全系数为 。安全系数小于2，不满足设备要求。（3）所需吸盘数量为 ，至少应配置10个吸盘。真空开关用于检测回路真空度，真空度不足时输出信号，禁止机械手提升或发出报警。 【解析】单个吸盘有效力为65000×(π×0.042/4)×0.85=69.39 N，4个合计277.56 N。钢板重力343 N，安全系数277.56/343=0.81，小于2。满足要求需2×343/69.39向上取整，即10个吸盘；真空开关用于低真空报警或提升联锁。 27.（5分）某自动搬运装置采用4个直径为40 mm的真空吸盘吸取钢板。真空发生器稳定工作时，真空表显示为−60 kPa，钢板质量为48 kg。取重力加速度 ，吸取作业的安全系数取2。（1）计算4个吸盘能够提供的理论总吸附力。（2）判断该真空吸附回路能否满足钢板搬运要求。（3）若保持真空度不变，说明一种可行的改进措施。 【答案】（1）单个吸盘有效面积为：。单个吸盘理论吸附力为：。4个吸盘理论总吸附力为：。（2）钢板重力为：。所需最小吸附力为：。理论总吸附力小于所需最小吸附力，不能满足搬运要求。（3）可增加吸盘数量或增大吸盘直径，以提高总有效吸附面积和吸附力。 【解析】表压−60 kPa表示压差为60000 Pa。单个吸盘吸附力为60000×π×0.042/4=75.36 N，4个总力301.44 N。钢板重力为470.4 N，按安全系数2需940.8 N，现有回路不足；可增加吸盘数量或增大吸盘直径。 28.（5分）某包装生产线的真空吸附回路中，真空发生器经单向阀向5 L真空储气罐抽气，储气罐再连接吸盘。真空发生器停止工作后，储气罐内绝对压力为31 kPa，环境大气压为101 kPa。由于吸盘密封边缘轻微磨损，回路泄漏量为10 L/min，泄漏持续6 s。假设温度不变，泄漏量按标准大气状态计量。真空开关设定为真空度低于55 kPa时动作。（1）计算泄漏6 s后储气罐内的绝对压力和真空度。（2）判断真空开关是否动作。（3）分析该回路应采取的两项改进措施。 【答案】（1）6 s内进入储气罐的空气量为 。初始罐内空气折算为标准状态体积：。泄漏后空气总量为 。泄漏后绝对压力为 。泄漏后真空度为 。（2）真空度49.79 kPa低于设定值55 kPa，真空开关应动作。（3）更换或调整磨损的吸盘密封边缘，降低泄漏量。采用真空开关控制真空发生器自动补气，并设置真空不足报警或禁止提升联锁。 【解析】6 s泄漏空气量为10×6/60=1 L。初始气体折算标准状态为31×5/101=1.535 L，泄漏后总量2.535 L，罐压为2.535×101/5=51.21 kPa，真空度49.79 kPa。其低于55 kPa，开关应动作；应修复密封并设置自动补抽、报警联锁。 29.（5分）某电子元件分拣设备采用真空发生器、真空罐、单向阀和真空压力开关组成真空吸附回路。真空罐容积为6 L，抽真空前罐内压力为101 kPa绝对压力，要求达到−70 kPa表压后方可允许机械手取件。真空发生器在该工况下的有效抽气量为24 L/min，按标准大气压101 kPa计算，忽略管路容积和泄漏。（1）计算真空罐从初始状态抽至设定真空度时，需要抽出的等效标准空气体积。（2）计算达到设定真空度所需的理论时间，并判断能否满足设备8 s内完成抽真空的要求。（3）说明单向阀安装在真空发生器与真空罐之间的主要作用。 【答案】（1）达到−70 kPa表压时，真空罐内绝对压力为：。需要抽出的等效标准空气体积为：。（2）有效抽气量为：。理论抽气时间为：。理论时间大于8 s，不能满足设备节拍要求。（3）单向阀可在真空发生器停止供气或失去真空时，阻止真空罐内空气倒流，保持吸盘处的真空度。 【解析】−70 kPa表压对应绝对压力31 kPa。需抽出标准状态空气量为6×(101−31)/101=4.16 L。发生器抽气量24 L/min=0.4 L/s，理论时间为4.16/0.4=10.4 s，大于8 s。单向阀用于防止发生器侧倒流，维持真空罐真空度。 30.（10分）某搬运机械手采用“真空发生器＋单向阀＋真空储气罐＋吸盘＋破真空阀”的典型真空吸附回路。工件放置时，真空发生器停止供气，破真空阀向吸盘侧通入压缩空气，使工件快速脱离。已知吸盘及连接管路的容积为0.80 L，释放前回路真空度为60 kPa，环境大气压为101 kPa。破真空阀的有效供气流量为120 L/min，流量按标准大气状态计量，忽略管路阻力和空气压缩影响。（1）计算使吸盘侧压力恢复至大气压理论上需要补入的空气量和最短通气时间。（2）若控制程序将破真空阀通气时间设为0.30 s，判断该设定是否能够使工件脱离。（3）说明破真空阀与真空发生器在动作顺序上应满足的要求，并提出一项防止工件抖动的措施。 【答案】（1）释放前吸盘侧绝对压力为 。需补入的标准状态空气量为 。最短通气时间为 。（2）设定通气时间0.30 s大于理论最短时间0.238 s，能够使吸盘侧压力恢复至接近大气压，工件可脱离。（3）应先停止真空发生器供气或关闭真空通路，再延时开启破真空阀，避免真空与破真空同时作用。可在破真空支路设置节流阀，调节破真空气流，减小工件脱离时的冲击和抖动。 【解析】释放前绝对压力为101−60=41 kPa，恢复至大气压需补入标准空气量(101−41)×0.80/101=0.475 L。流量120 L/min时最短通气时间为0.475×60/120=0.238 s，0.30 s足够。应先停真空再开破真空阀，并可用节流阀减小脱离冲击。 31.（10分）某机械手真空吸附回路设有10 L真空罐和真空压力开关。工件被吸起后，真空发生器停止工作，真空罐初始真空度为−80 kPa表压。检测发现系统存在泄漏，泄漏量折算为标准状态空气流量为12 L/min。机械手从吸取工件到放置工件需要3 s，环境大气压取101 kPa，工艺要求放置前真空度不得低于−65 kPa表压。忽略吸盘容积和温度变化。（1）计算3 s后真空罐内的绝对压力及对应的表压。（2）判断该回路在机械手搬运过程中能否满足真空度要求。（3）结合真空吸附回路，提出两项降低工件掉落风险的措施。 【答案】（1）初始绝对压力为：。3 s内漏入的标准空气体积为：。压力升高值为：。3 s后绝对压力为：。对应表压为：。（2）3 s后真空度约为−73.94 kPa，仍低于−65 kPa表压要求，能够满足搬运过程的真空度要求。（3）可检查并更换老化吸盘、密封圈及破损气管，降低系统泄漏量。可设置真空压力开关联动报警或自动补抽控制，在真空度下降到设定值时及时启动真空发生器。 【解析】初始绝对压力为101−80=21 kPa。3 s漏入标准空气0.6 L，10 L罐内压力升高101×0.6/10=6.06 kPa，故末压27.06 kPa，表压−73.94 kPa，仍满足不低于−65 kPa要求。可修复吸盘、密封圈和气管，并设置真空开关联动报警或自动补抽。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 山东省（春季高考）机电技术类《液压与气压传动》45分钟专题训练卷专辑，共208份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固机电技术类理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加机电技术类高考的学生。 与本专辑配套的还有山东省春季高考考试《机械制图》《机械基础》《金属加工基础》45分钟专题训练卷专辑，欢迎同学和老师们下载使用。 山东省（春季高考）机电技术类 《液压与气压传动》 项目九：气动基本回路 任务三：典型真空吸附回路 时间：45分钟 总分：100分 班级＿＿＿＿　姓名＿＿＿＿　学号＿＿＿＿　成绩＿＿＿＿ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题2分，共40分） 1. 真空度是用来衡量什么的（ ） A. 气体流量 B. 系统中的真空程度 C. 真空系统的压力 D. 气体压力 2. 下列不属于真空吸附回路常见故障的是（ ） A. 真空度不足 B. 吸盘漏气 C. 真空泵过载 D. 液压油污染 3. 真空吸附回路中，释放物体时通常需要（ ） A. 增大真空度 B. 向吸盘通入压缩空气 C. 关闭真空阀，让空气进入吸盘 D. 更换吸盘 4. 真空泵真空吸附回路中，为维持稳定的真空度，通常需要（ ） A. 频繁开关真空泵 B. 配备真空罐 C. 增大吸盘面积 D. 降低压缩空气压力 5. 当绝对压力低于大气压力时，习惯上称为出现（ ） A. 正气压 B. 负气压 C. 真空 D. 低气压 6. 真空吸附回路中，真空阀的主要作用是（ ） A. 调节真空度大小 B. 控制真空的通断 C. 增加空气流量 D. 过滤杂质 7. 计算真空吸附力时，若真空度以吸盘内绝对压力表示，不需要考虑的参数是（ ） A. 真空度 B. 吸盘面积 C. 物体的密度 D. 大气压力 8. 真空发生器真空吸附回路的响应速度比真空泵回路（ ） A. 慢 B. 快 C. 相同 D. 无法比较 9. 真空系统中，真空发生器的作用是（ ） A. 控制气体流速 B. 监测气体压力 C. 制造真空 D. 利用真空吸附物体 10. 真空系统的组成中，哪个元件用于利用真空吸附物体（ ） A. 压力开关 B. 压力顺序阀 C. 真空吸盘 D. 真空发生器 11. 真空系统中，真空吸盘的主要功能是（ ） A. 控制气体流速 B. 监测气体压力 C. 制造真空 D. 利用真空吸附物体 12. 下列场景中，更适合采用真空泵真空吸附回路的是（ ） A. 小型电子元件的快速抓取 B. 大型玻璃的长时间搬运 C. 食品包装的短周期分拣 D. 小型纸箱的快速码垛 13. 在气动系统中，哪种元件利用真空吸附物体（ ） A. 压力开关 B. 压力顺序阀 C. 真空发生器 D. 真空吸盘 14. 真空度和压力的关系是（ ） A. 真空度越高，压力越低 B. 真空度越低，压力越低 C. 真空度与压力无关 D. 真空度越高，压力越高 15. 在工业生产中，以下零件不适合使用真空吸附的是（ ） A. 塑料膜 B. 薄的纸张 C. 铁板 D. 铝箔 16. 当被吸附物体表面不平整时，应选择______的真空吸盘。（ ） A. 硬质材料 B. 柔软弹性材料 C. 小型吸盘 D. 大孔径吸盘 17. 在气动系统中，真空吸盘的作用是（ ） A. 控制气体流速 B. 监测气体压力 C. 制造真空 D. 利用真空吸附物体 18. 哪种元件通过不同的工作原理产生真空（ ） A. 真空发生器 B. 压力顺序阀 C. 压力开关 D. 真空吸盘 19. 真空发生器的工作原理主要基于（ ） A. 帕斯卡定律 B. 文丘里效应 C. 伯努利原理 D. 阿基米德原理 20. 真空泵真空吸附回路中，过滤器的作用是（ ） A. 防止杂质进入真空泵，保护设备 B. 增加真空度 C. 控制空气流量 D. 降低噪音 二、计算题（本大题共5小题，每题4分，共20分） 21. 某真空吸附装置采用直径为40 mm的圆形吸盘，真空表显示真空度为60 kPa。设当地大气压为100 kPa，吸盘与工件表面密封良好，重力加速度取9.8 m/。（1）计算单个吸盘的理论吸附力。（2）若采用4个吸盘均匀吊运工件，安全系数取2，计算允许吊运工件的最大质量。 22. 某自动搬运设备需竖直提升质量为12 kg的工件，提升加速度为1.5 m/。设备采用直径为32 mm的圆形吸盘，工作真空度为70 kPa，安全系数取2，重力加速度取9.8 m/。（1）计算提升工件所需的实际提升力。（2）计算单个吸盘在该真空度下的理论吸附力。（3）计算至少需要配置多少个吸盘，并判断4个吸盘是否满足要求。 23. 某真空吸附回路设置真空储气罐。储气罐容积为8 L，初始绝对压力为30 kPa；被吸附工件的真空腔容积为2 L，初始绝对压力为100 kPa。真空泵停止后，储气罐与真空腔连通，忽略温度变化和管路容积。（1）计算连通后的系统绝对压力。（2）计算连通后的真空度，并判断其是否满足真空度不低于50 kPa的要求。（3）若仍保持储气罐初始绝对压力为30 kPa，计算满足上述要求所需的最小储气罐容积。 24. 某真空吸附生产线共有6个工位，每个工位使用1个真空发生器。单个真空发生器的压缩空气耗气量为60 L/min，每次吸附动作的工作时间为0.4 s，每个工位每分钟完成15次吸附动作。压缩空气耗量均按标准状态计。（1）计算单个真空发生器每分钟的实际耗气量。（2）计算6个工位每分钟的总耗气量。（3）若压缩空气供给系统预留20%的流量余量，计算压缩机的最小供气量，并计算该生产线每小时的耗气量。 25. 某机械手真空吸附回路的真空腔容积为12 L，初始绝对压力为100 kPa，要求抽至40 kPa。真空泵在真空腔处的有效抽速为18 L/min，抽气过程视为等温过程，忽略泄漏。（1）计算真空泵将真空腔从100 kPa抽至40 kPa所需的时间。（2）若生产节拍要求抽真空时间不超过6 s，计算真空泵所需的最小有效抽速。（3）若按计算抽速预留20%的选型余量，计算真空泵的额定抽速应不低于多少。 三、综合应用题（本大题共6小题，共40分） 26.（5分）某自动上下料装置采用真空发生器、真空过滤器、真空开关和4个吸盘组成真空吸附回路，用于搬运质量为35 kg的钢板。每个吸盘直径为40 mm，系统稳定真空度为65 kPa，吸盘有效吸附系数为0.85，取重力加速度 。设备要求吸附安全系数不小于2。（1）计算单个吸盘的有效吸附力和4个吸盘的总有效吸附力。（2）计算现有回路的吸附安全系数，并判断其是否满足设备要求。（3）若保持真空度和吸盘规格不变，至少需配置多少个吸盘？说明真空开关在该回路中的主要作用。 27.（5分）某自动搬运装置采用4个直径为40 mm的真空吸盘吸取钢板。真空发生器稳定工作时，真空表显示为−60 kPa，钢板质量为48 kg。取重力加速度 ，吸取作业的安全系数取2。（1）计算4个吸盘能够提供的理论总吸附力。（2）判断该真空吸附回路能否满足钢板搬运要求。（3）若保持真空度不变，说明一种可行的改进措施。 28.（5分）某包装生产线的真空吸附回路中，真空发生器经单向阀向5 L真空储气罐抽气，储气罐再连接吸盘。真空发生器停止工作后，储气罐内绝对压力为31 kPa，环境大气压为101 kPa。由于吸盘密封边缘轻微磨损，回路泄漏量为10 L/min，泄漏持续6 s。假设温度不变，泄漏量按标准大气状态计量。真空开关设定为真空度低于55 kPa时动作。（1）计算泄漏6 s后储气罐内的绝对压力和真空度。（2）判断真空开关是否动作。（3）分析该回路应采取的两项改进措施。 29.（5分）某电子元件分拣设备采用真空发生器、真空罐、单向阀和真空压力开关组成真空吸附回路。真空罐容积为6 L，抽真空前罐内压力为101 kPa绝对压力，要求达到−70 kPa表压后方可允许机械手取件。真空发生器在该工况下的有效抽气量为24 L/min，按标准大气压101 kPa计算，忽略管路容积和泄漏。（1）计算真空罐从初始状态抽至设定真空度时，需要抽出的等效标准空气体积。（2）计算达到设定真空度所需的理论时间，并判断能否满足设备8 s内完成抽真空的要求。（3）说明单向阀安装在真空发生器与真空罐之间的主要作用。 30.（10分）某搬运机械手采用“真空发生器＋单向阀＋真空储气罐＋吸盘＋破真空阀”的典型真空吸附回路。工件放置时，真空发生器停止供气，破真空阀向吸盘侧通入压缩空气，使工件快速脱离。已知吸盘及连接管路的容积为0.80 L，释放前回路真空度为60 kPa，环境大气压为101 kPa。破真空阀的有效供气流量为120 L/min，流量按标准大气状态计量，忽略管路阻力和空气压缩影响。（1）计算使吸盘侧压力恢复至大气压理论上需要补入的空气量和最短通气时间。（2）若控制程序将破真空阀通气时间设为0.30 s，判断该设定是否能够使工件脱离。（3）说明破真空阀与真空发生器在动作顺序上应满足的要求，并提出一项防止工件抖动的措施。 31.（10分）某机械手真空吸附回路设有10 L真空罐和真空压力开关。工件被吸起后，真空发生器停止工作，真空罐初始真空度为−80 kPa表压。检测发现系统存在泄漏，泄漏量折算为标准状态空气流量为12 L/min。机械手从吸取工件到放置工件需要3 s，环境大气压取101 kPa，工艺要求放置前真空度不得低于−65 kPa表压。忽略吸盘容积和温度变化。（1）计算3 s后真空罐内的绝对压力及对应的表压。（2）判断该回路在机械手搬运过程中能否满足真空度要求。（3）结合真空吸附回路，提出两项降低工件掉落风险的措施。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $