如何控制气动马达-综合指南

如何控制气动马达

流体动力用户不应忽视气动马达在某些应用领域的优势，在这些领域，气动马达的性能可能优于电动机或液压马达。气动马达可在恶劣环境下工作，例如极热或极冷、腐蚀性、易燃或易爆环境。气动马达可通过简单的阀门进行控制，可立即反转，无限期停转而不会损坏，并可安装在任何位置运行。

小型叶片式和活塞式马达的功率最高可达 3 HP。大型活塞马达的功率最高可达 25 HP。虽然大多数马达最适合高速、低扭矩应用，但至少有一种新设计已推出，适用于低速、高扭矩操作。

它们确实有一定的局限性。它们的效率低于其他电机。它们的速度调节能力较差；也就是说，它们根据负载改变速度。如果负载发生变化，它们的速度也会发生变化。

单旋转电机的方向控制
最简单的启停控制是任何类型的双向阀 - 球阀、闸阀、截止阀、塞阀、阀芯，放置在马达入口的空气供应中。

 如果气动马达停止时必须排除两个端口上的空气阻塞，则可以像图中这样连接三通阀。

为了在空气关闭后更快速地停止，可以如图所示连接四通阀、止回阀和针阀。在正常运行期间（电磁阀通电），气动马达排出的大部分废气将通过止回阀和四通阀相对不受限制地排入大气。在停止时（电磁阀断电），废气不再能够通过止回阀，而是被迫通过针阀，并且可以根据需要进行限制。

可逆马达的方向控制
气动马达的方向控制与气缸不同。气缸可以在行程的每个末端在压力下停止在正向止动装置上。对于气动马达，应在停止时从两个端口移除压力，以避免由于内部泄漏而造成过多的空气浪费。这需要一个 3 位 4 通阀，其中气压被阻挡在中性位置，根据 应用需求，可以是封闭中心（图 4） 或浮动中心 （图 5） 。

图 4. 封闭中心阀。

图 5. 浮动中心阀。

气动马达的扭矩和速度控制
气动马达的扭矩与入口和出口之间的压力差成正比。
运行扭矩。 马达启动后，轴上的输出扭矩达到最大值，然后随着速度的增加而急剧下降，直到马达达到自由运行速度时变为零。 在此速度下没有扭矩输出，因为所有扭矩都在内部消耗以克服摩擦和气流损失。

当马达与负载耦合时，它会根据负载所需的扭矩尽可能快地旋转负载。如果负载减少，马达就会提高速度，直到其扭矩再次与负载要求相匹配。如果负载增加，马达就会减速，直到其扭矩输出与负载要求再次匹配。在这方面，气动马达的作用非常像气缸；其速度会随着负载的减少或增加而增加或减少。

失速扭矩。 当气动马达运行时，如果轴负载逐渐增加，马达将继续降低其速度，直到达到最大扭矩点，大约为 25 至 100 RPM。由于这是它可以产生的最大扭矩，因此扭矩负载的任何进一步增加都会导致其突然失速。

启动扭矩。 气动马达的启动扭矩相当低，不到其最大运行扭矩的 75%。通过适当的管路设计和调整，在启动时使马达暴露在比其正常运行压力更高的压力下，可以增加启动扭矩。

增加启动扭矩。图 6。 大多数气动马达应用都需要速度控制阀来设定马达在负载下运行时的速度。提高启动扭矩的关键是将速度控制置于马达出口，或将可逆气动马达置于节流模式。

图 6中显示的压力表读数  是在施加气压后但电机启动前。由于还没有空气流动，速度控制阀上不会出现压力下降，马达端口上会出现全线压力。因此，启动扭矩是全线压力的函数。

图6. 启动时的压力关系（无气流）。

图 7. 当气动马达达到全速时，由于气流导致速度控制阀两端的压力下降，马达两端的压力将降至正常运行值。因此，运行扭矩是管线压力减去速度控制阀两端压力下降的函数。

为了充分利用这种增加启动扭矩的方法，允许空气启动流向马达的控制阀应该是快速开启型，就像电磁阀一样，而不是操作员可以逐渐打开的阀门。

图 7. 气动马达达到全速（全气流）时的压力关系。

可逆马达的扭矩和速度控制
图 8。 可逆气动马达的完整控制管路将包括四通阀上游的压力调节器。这可控制最大启动、运行和失速扭矩，并防止过大压力到达马达。

大多数小型气动马达的设计工作压力不超过 100 PSI。例如，如果调节器设置为 120 PSI，这将允许流量控制阀的压降为 20 PSI，同时仍能为马达提供满负荷工作压力。启动扭矩为 120 PSI，运行扭矩为 100 PSI。

该回路应包括一对在马达管路中作为节流速度控制器连接的流量控制阀。

与封闭式中心四通阀相比，浮动中心阀可以通过防止马达停止时压力被困在阀门和马达之间来提供更大的启动扭矩。

图 8. 可逆气动马达的扭矩和速度控制。