气动马达的设计分析探讨
气动马达是气动工具的必不可少的一个重要动力部件.现国内外先进气动工具的气动马达基本采用小型叶片式结构形式.关于叶片式气动马达的设计计算,国内外有许多文章介绍,大都应用很复杂的公式,计算起来较麻烦.在消化吸收西德波殊公司气动工具时,我们应用“弯角面积函数”对叶片式气动马达进行设计计算,计算过程大为简化方便,并通过试验验证基本上准确.
现以常用气动工具中的气砂轮为例,对气动马达的设计及其相关技术进行分析探讨.
气动马达的工作原理如图9所示.
已知条件:
气缸半径:R=13.75mm=l.375cm
转子半径:r=11.25mm=l.125em
叶片长度:l=40.5mm=4.05em
叶片厚度:b=2.smm=0.25em
叶片数:Z=5
进气起始角:峪一。进启一250
进气终止角:中。=中进闭=730
排气起始角:中:=中排启=1980
排气终止角:中;=,排闭二3110
弯角面积函数:s(r树,查表可得.
计算如下:
1,偏心距
e=R一r=13.75一11.25=2.smm=025em
.2相邻叶片间角度又
又=3600/z=3600/5=720
3.转子半径r与偏心距e比值
r/,e=11,25/2.5=4.5澎5
图9气马达工作原理图
4.考虑管路压力及工具气道压力损失,取总压力损失为30%〔l〕,则进人气缸的绝对
气压为:
p;=px(l一300,0)=7x7000/=4.9kgr/emZ
5.应用`弯角面积函数表.求一个叶片在各阶段所作的功
通过对前面的计算过程分析以及型式试验结果的验证可知:
①应用`弯角面积函数”进行叶片式气动马达设计计算是可行的,尤其适用于消化吸收国外
先进气动工具的叶片式气动马达的设计计算分析.
②由于叶片式气动马达原则上(可以说基本上)是由压缩空气直接作用在叶片上来驱动
的,因此提高其功率途径关键是尽最大可能利用压气直接冲击叶片作正功(A,),即尽可能
增大进气终止角(中进闭).
③气动马达虽则理论上也从压气膨胀中获得一部分动力功(AZ),但膨胀决不是主要来
源,因为它不是实数的.能安全可利用的最大膨胀值约仅为20%(3).此外,由于非膨胀式
气马达单位体积输出功率大,具有小型、重量轻的长处.虽则耗气量大些,但在实际使
用中更受欢迎,所以在设计小型功率气动马达时应尽量减小排气开启角。
④摩擦负功A6占总功A的10%,在制造过程中应尽可能提高转子、叶片、气缸的表
面光洁度,消除毛刺.
⑤一个叶片克服死点泄漏压力作负功(AS)与零部件加工装配质量密切相关的漏损系
数(中)都直接影响气动马达的功率,在批量生产过程中,为确保产品质量,尽可能提高气动马达关键件—转子、气缸、叶片及前后端盖的形位精度与表面光洁度,并保证整机装配质量
