葉片式氣動馬達的工作基本原理.docx

葉片式氣動馬達的工作基本原理(圖) 一、葉片式氣動馬達的工作基本原理 葉片式氣馬達的原理見圖1。葉片式氣馬達主要由定子1、轉(zhuǎn)子2、葉片3及4等零件構(gòu)成。定子上有進、排氣用的配氣槽或孔，轉(zhuǎn)子上銑有長槽，槽內(nèi)有葉片。定子兩端有密封蓋，密封蓋上有弧形槽與進、排氣孔A、B及葉片底部相通。轉(zhuǎn)子與定子偏心安裝，偏心距為e。這樣由轉(zhuǎn)子的外表面、葉片（兩葉片之間）、定子的內(nèi)表面及兩密封端蓋就形成了若干個密封工作容積。 圖1葉片式氣馬達原理圖 說明：（1定子；2轉(zhuǎn)子；3、4葉片）壓縮空氣由A孔輸入時，分為兩路：一路經(jīng)定子兩端密封蓋的弧形槽進入葉片底部，將葉片推出。 葉片就是靠此氣壓推力及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的離心力的綜合作用而保證運轉(zhuǎn)過程中較緊密地抵在定子內(nèi)壁上。壓縮空氣另一路經(jīng)A孔進入相應(yīng)的密封工作容積。如圖42.3-1，壓縮空氣作用在葉片3和4上，各產(chǎn)生相反方向的轉(zhuǎn)矩，但由于葉片3伸出長（與葉片4伸出相比），作用面積大，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大于葉片4產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子在相應(yīng)葉片上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩差作用下按逆時針方向旋轉(zhuǎn)，做功后的氣體由定子孔C排出，剩余殘氣經(jīng)孔B排出。改變壓縮空氣的輸入方向（如由B孔輸入），則可改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向。 葉片式氣馬達多數(shù)可雙向回轉(zhuǎn)，有正反轉(zhuǎn)性能不同和正反轉(zhuǎn)性能相同兩類。圖42.3-2為正反轉(zhuǎn)性能相同的葉片式馬達特性曲線。這一特性曲線是在一定工作壓力（例如0.5MPa）下做出的，在工作壓力不變時，它的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及功率均依外加載荷的變化而變化。 當(dāng)外加載荷轉(zhuǎn)矩為零時，即為空轉(zhuǎn)，此時轉(zhuǎn)速達最大值nmax，馬達輸出功率為零。當(dāng)外加載荷轉(zhuǎn)矩等于氣馬達最大轉(zhuǎn)矩Tmax時，氣馬達停轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為零，此時輸出功率也為零。當(dāng)外加載荷轉(zhuǎn)矩等于氣馬達最大轉(zhuǎn)矩的一半時，其轉(zhuǎn)速為最大轉(zhuǎn)速的一半。此時馬達輸出功率達最大值Pmax。一般說來，這就是氣馬達的額定功率。 圖2 葉片式氣馬達特性曲線 說明：在工作壓力變化時，特性曲線的各值將隨之有較大的變化。說明葉片式氣馬達具有較軟的特性。 二、活塞式氣動馬達的工作基本原理 常用活塞式氣馬達大多是徑向連桿式的，圖3為徑向連桿活塞氣馬達工作原理圖。壓縮空氣由進氣口（圖中未畫出）進入配氣閥套1及配氣閥2，經(jīng)配氣閥及配氣閥套上的孔進入氣缸3（圖示進入氣缸I和），推動活塞4及連桿組件5運動。通過活塞連桿帶動曲軸6旋轉(zhuǎn)。曲軸旋轉(zhuǎn)的同時，帶動與曲軸固定在一起的配氣閥2同步轉(zhuǎn)動，使壓縮空氣隨著配氣閥角度位置的改變進入不同的缸內(nèi)（圖示順序為、），依次推動各個活塞運動，各活塞及連桿帶動曲軸連續(xù)運轉(zhuǎn)。與此同時，與進氣缸相對應(yīng)的氣缸分別處于排氣狀態(tài)。 圖3徑向活塞式氣馬達 1配氣閥套；2配氣閥；3氣缸體；4活塞；5連桿組件；6曲軸圖42.3-4為一小型活塞式氣馬達的特性曲線。可見活塞式氣馬達也具有軟特性的特點。特性曲線各值隨馬達工作壓力的變化有較大的變化，工作壓力增高，馬達的輸出功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均大幅度增加；當(dāng)工作壓力不變時，其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及功率均隨外加載荷的變化而變化。其基本情況與葉片式氣馬達大致相同。 圖4活塞式氣馬達特性曲線 a）功率曲線；b）轉(zhuǎn)矩曲線 三、擺動式氣動馬達的工作原理 擺動式氣馬達雖稱為馬達，其輸出卻不是連續(xù)回轉(zhuǎn)運動，而是在一定角度范圍內(nèi)的回轉(zhuǎn)運動，即某一角度內(nèi)的擺動。當(dāng)然這一角度可據(jù)需要設(shè)計，可以在360以內(nèi)，也可大于360 擺動式氣馬達可分為葉片式和活塞式兩類。 1、葉片式擺動氣馬達圖5為葉片式擺動氣馬達原理圖。有單葉片（見圖5a）和雙葉片（見圖5b）兩種。由馬達體、葉片、轉(zhuǎn)子（輸出軸）、定子及兩側(cè)端蓋組成。葉片與轉(zhuǎn)子（輸出軸）固定在一起，壓縮空氣作用在葉片上，在馬達體內(nèi)繞中心擺動，帶動輸出軸擺動，輸出一定角度內(nèi)的回轉(zhuǎn)運動。 圖5葉片式擺動氣馬達 a）單葉片式；b）雙葉片式單葉片式擺動角度小于360，一般在240280左右；雙葉片式擺動角度小于180，一般在150左右。尺寸相同時，雙葉片式的輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)是單葉片式擺動馬達輸出轉(zhuǎn)矩的2倍。這種氣馬達由于葉片與缸體內(nèi)壁接觸線較長，需要較好的密封，密封件的阻力損失較大。 2、活塞式擺動氣馬達活塞式擺動氣馬達有齒輪齒條式、螺桿式、曲柄式等多種。其基本原理是利用某些機構(gòu)（如齒輪齒條、螺桿、曲柄等）將活塞的直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成一定角度內(nèi)的回轉(zhuǎn)運動輸出。 圖6活塞式擺動氣馬達 a）齒輪齒條式；b）螺桿式圖6為活塞式擺動氣馬達原理圖。其中圖6a為齒輪齒條式擺動氣馬達，活塞帶動齒條從而推動與齒條嚙合的齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪軸輸出一定角度內(nèi)的回轉(zhuǎn)運動；圖6b為螺桿式擺動氣馬達，活塞內(nèi)孔與一螺桿嚙合，當(dāng)活塞往復(fù)運動時，螺桿就輸出回轉(zhuǎn)運動（一定角度內(nèi)的擺動）。以上兩種活塞式擺動馬達的擺動角度可以在360以內(nèi)，也可以大于360，可據(jù)需要設(shè)計。齒輪齒條式擺動氣馬達密封性較好，機械損失也較?。宦輻U式密封性可做到較好，但加工難度稍大，機械損失也較大。 氣馬達的特點 各類型式的氣馬達盡管結(jié)構(gòu)不同，工作原理有區(qū)別，但大多數(shù)氣馬達具有以下特點： 1）可以無級調(diào)速。只要控制進氣閥或排氣閥的開度，即控制壓縮空氣的流量，就能調(diào)節(jié)馬達的輸出功率和轉(zhuǎn)速。 2）能夠正轉(zhuǎn)也能反轉(zhuǎn)。大多數(shù)氣馬達只要簡單地用操縱閥來改變馬達進、排氣方向，即能實現(xiàn)氣馬達輸出軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并且可以瞬時換向。在正反向轉(zhuǎn)換時，沖擊很小。氣馬達換向工作的一個主要優(yōu)點是它具有幾乎在瞬時可升到全速的能力。葉片式氣馬達可在一轉(zhuǎn)半的時間內(nèi)升至全速；活塞式氣馬達可以在不到一秒的時間內(nèi)升至全速。 3）工作安全。適用于惡劣的工作環(huán)境，在易燃、易爆、高溫、振動、潮濕、粉塵等不利條件下均能正常工作。 4）有過載保護作用，不會因過載而發(fā)生故障。過載時，馬達只是轉(zhuǎn)速降低或停轉(zhuǎn)，當(dāng)過載解除，立即可以重新正常運轉(zhuǎn)，