叶片式气动马达的结构特点及工作原理

　　气动系统以其价廉价、简单、抗污染能力强等特点,在工业自动化中得到愈来愈广泛的应用"气动系统的执行机构分为气缸和气动马达两种形式,气动马达按结构形式可分为:叶片式气动马达、活塞式气动马达和齿轮式气动马达等几种形式。

　　目前,叶片式气动马达广泛应用于矿山及风动工具中，叶片式气动马达,其工作性能的好坏可以借助于对其动态特性的分析来评价,并据此来达到优化结构设计目的，所以很有必要对其的原理性能进行研究。

　　1、 叶片式气动马达的结构特点

　　叶片式气动马达由定子、转子、叶片和配气盘四大部分所组成。定子和转子偏心安装(偏心距为e),叶片均匀分布在转子的四周,并安装在转子的径向槽内,并随着转子的旋转在转子槽内径向伸出或缩进。

　　根据所需性能的要求不同,叶片的数目也不尽相同,一般叶片的数量为 3-10 个,本科题所选用的叶片式气动马达的叶片数目为 7 个.进、排气口布置在定子上,马达应具有正反转功能,且性能相同,其两个进气口是对称布置的,主排气口在两个进气口的正中央,其结构为两条宽为D的狭长圆弧槽，并有主排气口、副排气口之分。其结构示意图如图 2.4 所示:

　　1-进气口,2-主排气口,3-副排气口,4-定子,5-转子,6-叶片,e-偏心距,o-转子中心,o1-定子中心

　　图 2.4 叶片式气动马达的结构简图

　　在图 2.4 中,我们规定从进气口 1 进气马达旋转方向为正向,此时排气口 2 为主排气口,排气口 3 为副排气口，反之,从进气口 3 进气时,马达转向就为反向,此时排气口 2 为主排气口,排气口 1 为副排气口。

　　2、 叶片式气动马达的工作原理

　　1)工作腔室的划分

　　为便于分析,结合其结构特点,我们将马达的各种腔室作如下划分:由图 2.4 我们知道:叶片式气动马达在旋转过程中,两任意相邻叶片所构成的腔室在转动一周经历如下五个过程: ①.进气过程;②.膨胀过程;③.主排气过程;④.压缩过程;.⑤副排气过程,其中存在四个临界位置:①进气终了位置(气体膨胀开始位置),即叶片刚离开进气口与前相邻叶片构成的腔室,如图 2.5 中的 a 腔,②膨胀终了位置(主排气开始位置),即叶片刚到达主排气口与后相邻叶片构成的腔室,如图 2.5 中的 b 腔,③主排气终了位置(气体压缩开始位置),即叶片刚离开主排气口与前相邻叶片构成的腔室,如图 2.5 中的 c 腔,④压缩终了位置(副排气开始位置),即叶片刚到达副排气口与后相邻叶片构成的腔室,如图 2.5 中的 d 腔.

　　图 2.5 叶片式气动马达腔室临界位置示意图

　　2)叶片式气动马达工作原理

　　在图 2.2、图 2.4 和图 2.5 中,开启手动换向阀,具有一定压力的气体经气控换向阀到达配气盘,此时,具有一定压力的气体分两路进入马达:第一路,压力气体进入制动腔室,推开制动活塞;第二路,压力气体由马达进气口 1 进入马达腔室。

　　压力气体对叶片产生压力,克服一定的摩擦力推动马达转子旋转,在腔室后叶片离开进气口 1 时,腔室处于临界位置a,随着马达的旋转,腔室内的压力气体进行绝热膨胀对外做功,当此腔室的前叶片到达主排气口 2 时,此时此腔室绝热膨胀结束,处于临界位置b ,随着马达的旋转,腔室进入主排气区进行主排气，当此腔室的后叶片离开主排气口 2 时,此腔室主排气结束,进入临界位置c,随后,此腔室进行绝热压缩阶段。当腔室的前叶片到达副排气口 3 时,此腔室处于临界位置d ,随着马达的旋转,腔室进入副排气区进行副排气。当腔室的后叶片离开副排气口 3 时,此腔室副排气结束,从而进入下一轮循环。如此周而复始,叶片式气动马达就能连续不断地旋转并向外输出转速和转矩。