真空吸盘的吸力是如何计算的

看过了真空吸盘工作原理这篇技术文章，你一定理解了吸盘的真空吸力实践上是在大气压力的成对存在被打破后，物体相对两侧所遭到的大气压力不再平衡所发生的。那么这个真空吸力到底是如何核算的呢？

打个岔哦，先科普一下简略混杂的概念啊！

*科普1，咱们一般所说的大气压力单位，无论是“bar”、仍是“Pa（帕斯卡）”、或是“Hg（汞柱）”等等实践上都是压强单位，所以确切地来说应该叫做大气压强，而不应该叫做大气压力，因为它不是力的单位，力的单位是N（牛）！还记得咱们初中物理学过的压强与力之间核算的公式吗，F=PS，F是压力，P是压强，S是面积，也便是说压强乘以其效果面积得出的才是压力！压力的单位是N，面积的单位是m²，所以P的单位是N/m²，N/m²便是Pa！

*科普2，咱们经常会说咱们所在的环境是常温常压，常压便是指的一个标准大气压，或是1bar，或是10⁵Pa，咱们也一般把咱们所在的常压压力叫做1公斤。等等，这儿又不对了，公斤但是质量单位啊。那么叫做1公斤力？这又变成了大气压力，还不是咱们所说的大气压强啊。问题出现在哪里呢？想一想咱们刚刚科普过的压强公式，在公式里咱们有了大气压力（1公斤力），也确切地知道常压下的大气压强（1个标准大气压），那么在压力与压强之间转换的时候咱们还短少什么呢？对了！短少面积！所以到这儿，定论就出来了，不清楚的话爽性背下来吧！“在常压下，每平方厘米面积上所遭到的大气压力为1公斤力！”记住了吗？这个总是被咱们忘记的面积指的是平方厘米哦！后边咱们在进行真空吸盘的吸力核算时是要反复用到的，可千万不能忘咯！

好啦，科普完毕，现在咱们再一起来看一下左面这幅图吧。

举例说明，比方咱们现在运用的是一个直径300mm的圆形吸盘，那么理论上它可以发生的最大真空吸力到底是多少呢？最大吸力？那就需求咱们把这个吸盘里面的空气全部都抽光了！那便是100%的真空度？可能吗？（要理解哦，咱们说的是理论上，而实践上高真空最多也只能是99.9999……%，无限接近于100%，而永远不可能达到的哦！）好吧，那咱们现在就按照理论上100%的真空度来继续咯！我换一行写，让你们看得更清楚一些！

物体顶面所受大气压力核算。因为吸盘内的空气被全部抽光了，没有了空气，大气压强就变成0了，那么想想咱们F=PS这个压力的核算公式，用这个0压强再乘以吸盘的面积，不就应该是吸盘因为被抽真空后，吸盘所掩盖区域内当前的大气压力吗！这个数值现在是多少？是0，就对了！

物体底面所受大气压力核算。物体下面可没有吸盘啊，所以底面所遭到的大气压强没有改变，仍是1个标准大气压，但是依据大气压力成对存在，平衡抵消的特性，所以因为物体顶面吸盘内的大气压力改变了，成对存在，平衡抵消的规律被打破了！那么底面这个平衡不掉的大气压力是多少呢？仍是用F=PS这个公式来核算，P仍是1个标准大气压，那S呢？对啦，是吸盘的面积！因为物体顶面上只要吸盘空间内所掩盖面积的大气压力发生了改变，只要这一部分面积和物体底面的大气压力不再平衡，而吸盘空间外的大气压强可仍是1个标准大气压啊！好吧，那咱们用底面这个1标准大气压来乘上吸盘的面积吧。直径300mm的圆形吸盘，它的面积是70650mm²，再换算成平方厘米单位是706.5cm²，为什么要换算成平方厘米呢？记得咱们前面科普2的定论吗？“每平方厘米面积上所遭到的大气压力为1公斤力！”知道了吸盘的面积是多少个平方厘米，当然就知道了这个吸盘面积上所遭到的大气压力是多少公斤力啦！好了，核算结果出来了，这706.5cm²的吸盘面积上在理论上100%真空度下，所遭到的大气压力便是706.5公斤力了！那假如在现实中是50%真空度呢？好吧，打个半数就ok了！简略吗？这下是不是即便连梯形的吸盘你也会算出它的吸力来了呢。

再定论一下吧，物体顶面所遭到的吸盘内向下的大气压力是0，物体底面所遭到的向上的大气压力是706.5公斤力，那么二者的差值便是物体最终遭到向上的706.5公斤力，也便是这个直径300mm的吸盘在100%真空度情况下所可以供给的最大吸力T是706.5公斤力，发现没有，吸盘的吸力原来是个大气压力的差值啊，这又是一个十分十分重要的定论，赶快记下吧！

接下来依据T=G，咱们可以知道这个直径300mm的圆形吸盘理论上最大可以吸起一个706.5公斤的物体呢！但是在实践使用中这样可行吗？安全吗？当然不可！因为这既是理论上的，同时也是临界状态的，假如在这种临界状态下物体遭到任何有使其下落的外力干扰，或是物体在以一定的加速度运动而非匀速运动，那么就有从吸盘上脱落的危险，这便是咱们一般所说的没吸住！怎么办呢？安全系数是必需求进步的！这个办法有两种，咱们换一行再说！

1、因为100%的真空度是理论上的，有点高哦，所以惯例上咱们将核算吸盘吸力的真空度规定为60%，打了个6折，这下吸盘的吸力变小了，安全系数进步了。用句专业点儿的术语来讲，“在一般的实践使用中，吸盘的吸力都是在60%真空度的情况下测定的。”

2、国际上，咱们把左面图中的这种吸盘使用安全系数规定为2，也便是说，咱们把这个理论上最大的706.5公斤力吸力又打了个半数，这下吸盘的吸力又变小了，安全系数又进步了一倍是不。

现在咱们再来看一下刚刚那个直径300mm的圆形吸盘，在惯例的实践使用中咱们把它的吸力确定为多少，真空度上先打个6折，706.5x60%=423.9公斤力，安全系数上再打个半数，423.9/2=211.95公斤力。好啦，这下安全了，以后可不要再用这个吸盘来汲取211.95公斤以上的重物咯。

在右边这幅图里，吸盘是从物体的侧面进行汲取的，这个使用也很常见啊，不弄清楚不可的。吸盘的吸力咱们现已会算了，不过这次吸力的方向可不同了哦，方才是吸力向上，现在是吸力向右了！再进行一下受力剖析吧，仍是以这个300mm直径的吸盘为例，老规矩，换行先！

水平方向上，吸盘吸力T（也便是咱们前面总结的大气压力差值）向右，量化的话也便是说因为吸盘抽真空的效果，物体左边的大气以706.5公斤力将物体向右面向吸盘，那么物体为了在水平方向上可以坚持平衡，天然遭到吸盘支撑面给予物体的一个向左的同等大小的反效果力，也便是支持力N，那么在水平方向上，T=N，平衡了。

竖直方向上，物体遭到向下的重力G，假如想要在竖直方向上坚持平衡而不下降，必定还需求另外一个向上的效果力f用以平衡重力G，也便是需求f=G，那么这个f是什么力呢？没错！便是摩擦力！f=μN这个摩擦力的核算公式还记得吗！μ是摩擦系数，N便是物体遭到的支持力。咱们知道摩擦系数μ是介于0～1之间的，像玻璃相同光滑的外表摩擦系数小一些，像混凝土相同粗糙的外表摩擦系数就大一些，在国际上仍是取了一个平均值作为标准，μ=0.5。 再换一行，咱们把几个公式串起来看看吧。

T=N，f=μN，μ=0.5，再转换得清楚一些，咱们看看f和T之间的关系吧，f=0.5T，是这么说吗。看到没，摩擦力相当于吸力的一半，在这种吸盘侧面汲取物体的使用中，为了保证物体不滑落，吸盘的吸力貌似又被打了个半数！再用这个直径300mm的吸盘来量化一下吧，咱们方才现已确定，在考虑了实践真空度和2倍安全系数的情况下，这个吸盘的吸力是211.95公斤力，那么在用这个吸盘进行侧面汲取物体时，它可以供给保证物体不滑落的最大摩擦力是0.5x211.95=105.975公斤力，也便是说，咱们用这个直径300mm的吸盘，最大只能用来进行105.975公斤以下重物的侧面汲取，理解了吗！

Pro tips:

1、影响真空吸盘吸力大小的因素有两个，真空度和吸盘的面积，这但是个十分十分十分重要的概念，千万千万要熟记哦！

2、直径200mm的圆形吸盘吸力是94.2公斤力（含2倍安全系数），长300mm，宽100mm的矩形吸盘吸力是90公斤力（含2倍安全系数）。假如你的核算结果和我相同，那我就真得没有白码这么多字啦！感谢您的用心哦！