影响气动马达运行稳定性的因素
由于叶片式气动马达的使用介质是气体,气体的固有特性使得气动马达在运行过程中,其运行稳定性比液压驱动等要差得多。同时马达的结构设计合理与否、叶片在不同转速下的弯曲变形以及马达输出轴的弹性扭转变形等也是影响马达运行稳定性的原因。本章主要从此马达的结构入手,通过修改其结构参数来达到改善其运行稳定性的目的。
气动马达转子的转速是由通过马达腔室的气体质量流量来决定的。一定压力的空气由气动马达进口进入马达腔室,推动转子旋转,膨胀后的气体由主排气口排出,剩下的气体由副排气口排出。转子在运动后速度出现不稳定说明经过气动马达腔室的气体流量是不均匀的。根据进排气口的结构,我们通过分析认为,如果主排气口横截面积过大,就有可能出现气动马达腔室经过主排气口的时间大于或远大于此腔室内的气体排出时间,这样就会使流经马达腔室的气体流量不均匀,从而使马达出现周期性的波动。一般来说气动马达相邻叶片间腔室在经过主排气口这一段时间内有两个阶段 。第一阶段为降压排气时间阶段。即膨胀后的气体压力降为排气口外的压力即大气
压,在这个阶段中,腔室内的压力骤然下降使得马达转子叶片上有一个与其运动方向相同的力矩作用,马达转子转速会出现一个加速波动。
第二阶段为腔室处于不排气阶段。即腔室内压力已降为排气口外大气压力或略高,腔室内气体的排出由此腔室的体积变化来决定。在这一个阶段中,马达转子已经不受与其运动方向相同的力矩的作用。
因此,如果排气口横截面积过大,气动马达相邻叶片间的腔室经过主排气口时间大于或远大于此腔室内的气体排出时间,那么每个腔室经过主排气口时,马达转子上的叶片所受力矩是不连续的,也就是说每个腔室经过主排气口时就会有一个冲击,从而使得转子速度有一个加速过程,那么转子每转一转就有 z 个波动(z 为叶片数目)(此结论同样适合副排气区)。因此,我们可以通过减小主排气口的横截面积来达到
改善气动马达的运行相对稳定性。依据是腔室在主排气区开始排气时起至下一个腔室开始排气时止的时间与此腔室内气体的压力降为大气压力的时间相等。 据此进行改进气动马达的结构参数。由下表已知,
在 Ps = 0.3MPa和Ps = 0.4MPa时,气动马达的动态特性指标较差,因此,主要考虑在此压力下对叶片式气动马达的结构参数进行修改。
