赣工机械空气动力研究室-气动马达的应用可能性

本文考虑了旋转气动马达的设计和尺寸确定的分析程序，以考虑其可能的应用。

一、简介

在技术实践中，它经常用于驱动满足某些特定标准的旋转执行器连续运行的设备（例如，在爆炸性环境中的安装需要仅使用满足 ATEX 指令的组件）。

例如，常用的同步或异步电动机。驱动各种输送机实际上是不可用的。

该问题的解决方案是使用气动旋转马达，由于其特性，它符合使用标准。

气动马达在某些特性上超过了电力驱动。

•紧凑性：仅占同等效率电动机结构尺寸的 1/3 左右；  

•重量轻：它们的重量约为同等功率电动机重量的 1/5；  

•非电火花：通常符合 ATEX 规范（可用于即将爆炸的环境中）；  

•坚固的设计：经久耐用，即使在极端条件下也可以使用；  

•易维护性：组装和安装相对容易；  

•过载能力：高负载能力，无任何停机损坏风险；  

•易于控制：气压或流量控制的步进调节的可能性；  

•简单反转的可能性：大多数旋转执行器都提供两种旋转方向使用的版本。  

2.旋转气动马达

旋转气动马达是一种将压缩空气能量转换为无限转数的机械旋转运动的机构的组件（因此与所谓的摆动执行器不同，它们的输出设计达到最大 360°）。

各个方面的分摊方法如图1所示。

在应用旋转气动马达之前，必须根据规定的边界条件对其进行选择和尺寸确定。

3.气动马达选择标准

气动马达选型需注意：

气动马达的结构设计；

用过的材料；

旋转方向；

确定工作压力

所需功率的计算；

工作点（间隔）的确定；

驱动控制方式的确定；

用油适宜性评价；

辅助设备的选择；

连接条件和形式；

噪声级；

耐用性、可靠性和维护性。

气动马达的结构设计

旋转式气动马达有多种设计；其中最著名的是叶片、活塞、齿轮和涡轮，

叶片旋转气动马达

最常用的旋转气动马达类型。它们有两种变体：非膨胀型，图 2a) 和膨胀型（不完全膨胀），图 2b)。

工作原理如图所示。由于转子2和机体3偏心定位，机体表面的离心力或弹簧力被压叶片（必须是润滑油气溶胶）。

活塞旋转气动马达

这种类型的特点是，与其他设计类型相比，具有脉动扭矩曲线和转速。

尽管扭矩是所有设计中最高的，但带有轴向活塞驱动装置的版本相对较少。

设计径向活塞排列较为常见；它们有两种变体：作为气缸的星形排列（总是奇数），连杆夹紧偏心安装在与配重相连的轴上，上图。

所描述的系统转换直线运动在旋转时被设计为驱动轴的中心配合。多冲程径向驱动，

用过的材料

回转式气动驱动器的材料种类繁多；钢体（包括不锈钢）到塑料外壳。

特定应用中特定材料的使用在分配中或根据应用产生的普遍接受的限制来确定（例如，为食品工业使用而设计的驱动主体使用不锈钢）。

旋转方向

旋转气动马达设计为单向旋转或反向旋转。

如果您选择一个旋转方向的气动马达，则必须在订购时定义旋转方向。反向驱动设计允许与顺时针方向的旋转连接，反之亦然。

电机设计及其旋转的含义也显示了一个气动符号

确定工作压力

搜索气动马达必须承受车间使用的压力范围。

车间中的压缩空气分配系统和清洁方法必须符合驱动器制造商设定的标准。如有需要，必须对现有的压缩空气分配系统进行必要部件的补充，或提出新的压缩空气分配系统的局部布置，以满足规定的要求。

需要注意的是，工作压力的范围以及它们的波动率会影响气动马达在运行中的正确功能。

3.5. 所需功率的计算

气动旋转马达的计算非常复杂，因为根据气体的可逆变化定律，即波义耳-马里奥特定律，体积和压力是直接相关的。

在短时间后线性执行器上的电机输出稳定（他的强度取决于活塞表面和压力的大小）。在旋转空气马达的情况下，情况很复杂，因为在气动马达启动后，压缩空气在他体内不断循环，因此，在此活动期间，我们必须考虑压降。此外，旋转气动马达属于动态气动机构，因此优先使用由伯努利方程产生的动能部分。

解决噪声级

旋转气动马达的噪音水平问题是已知的。其水平取决于所使用的气动马达类型（设计）以及降噪途径

除了合适的消音器的位置，最终噪音的水平也决定了消音器的类型。

关于驱动器产生的噪音水平的值最终决定了他的应用程序。

3.12。耐用性、可靠性和维护

旋转气动马达具有相当的坚固性，并且在所有版本和设计中都具有极好的容错性。

为了确保高耐用性和可靠性，必须遵守某些规则：

• 是否需要确保足够的压缩空气质量（过滤、干燥）；

• 如果您使用压缩空气润滑，必须遵守制造商规定的最佳油量值（油量以一立方米压缩空气中的滴数引用，不宜超过此值） ;

• 在使用无油压缩空气的情况下，必须缩短维护周期；

• 执行维护活动时应使用原始服务包（由电机制造商提供）；

• 在驱动连接上选择具有足够内径的软管，需要牢记其长度的限制（最大 3 m）；

• 以额定速度（工作点）使用气动马达；

• 为了经济地使用气动旋转马达，有必要监控压缩空气消耗的总值，并避免因回路泄漏造成的损失（享受合适的连接元件和定期检查接头的密封性）。

4.应用的可能性

作为气动马达部署的应用领域，可以提及：

• 工业生产（作为连续工作装置的驱动单元，例如输送机的驱动单元）；

• 手动工具（螺丝刀、扭力扳手、磨床、角磨机、刀具、铣床等）；

• 医疗保健（例如牙钻或刀具的驱动器、手术钻的驱动器、诊断设备的驱动器等）；

• 食品工业;

• 化学工业;

• 造纸业；

• 申请在水下和其他地方工作。

气动执行器的应用可能性有两种：固定式和非固定式。

作为固定装置，使用气动马达作为各种输送机等的动力源。

非固定式应用主要在手动工具领域（磨床、钻头、动力刀具、铣床等）。

制造气动马达的材料发挥了重要作用。例如，在食品工业、造纸工业、化学、制药和医疗环境中的应用通常使用不锈钢。当应用于医学诊断（磁共振成像等）时，就像使用玻璃陶瓷的材料一样。

在具有爆炸风险的应用中，例如优先使用符合 ATEX 指令的不锈钢材料。

当然，在不希望存在油雾的环境中（例如牙钻），应选择不需要油来运行的气动马达变体。

显然，他所在领域的每个应用都不允许使用任何设计的气动马达（例如，牙钻使用涡轮气动马达）。

设计人员应了解不同类型气动马达的特性，并通过特定应用的边界条件选择最合适的驱动器变体。

5.结论

主要得益于它们的巨大优势，气动旋转马达在技术实践中的应用广泛。存在几乎不可能使用其他类型驱动器的操作。

它们的应用领域非常多；然而，除了某些例外，欧洲市场并不像应有的那样普遍（与美国市场相反）。

也许只是在使用电动旋转执行器的传统中，并且缺乏对气动旋转执行器所提供的好处的了解。