氣馬達(dá)工作原理與特點(diǎn)

劉明皓

（荊州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州 434200）

1 氣馬達(dá)的分類及特點(diǎn)

氣馬達(dá)是利用壓縮空氣的能量實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，按結(jié)構(gòu)形式可分為葉片式、活塞式、齒輪式等。

最為常用的是葉片式氣馬達(dá)和活塞式氣馬達(dá)，葉片式氣馬達(dá)制造簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)進(jìn)場(chǎng)，但低速起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，低速性能不好，適宜性能要求低或中功率的機(jī)械。目前在礦山機(jī)械及風(fēng)動(dòng)工具應(yīng)用普遍。活塞式氣馬達(dá)在低速情況下有較大的輸出功率，它的低速性能好，適宜載荷較大和要求低速轉(zhuǎn)矩大的機(jī)械，如起重機(jī)、鉸車鉸盤、拉管機(jī)等。

2 葉片式氣馬達(dá)的工作原理

圖1 ：葉片式氣馬達(dá)

如圖1所示，為葉片式氣馬達(dá)的工作原理圖。它的主要結(jié)構(gòu)和工作原理與液壓葉片馬達(dá)相似，主要包括一個(gè)徑向裝有3～10個(gè)葉子的轉(zhuǎn)子，偏心安裝在定子內(nèi)，轉(zhuǎn)子兩側(cè)有后端蓋（圖中未畫出），葉片在轉(zhuǎn)子的徑向槽內(nèi)可自由滑動(dòng)，葉片底部通過(guò)壓縮空氣，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)靠離心力和葉片底部氣壓將葉片緊壓在定子內(nèi)表面上，定子內(nèi)有半圓形的切溝，提供壓縮空氣及排出廢氣。

當(dāng)壓縮空氣從A口進(jìn)入定子腔內(nèi)，會(huì)使葉片帶動(dòng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，廢氣從排氣口C排出，而定子腔內(nèi)殘余氣體則經(jīng)B排出。如需改變氣馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向，則需改進(jìn)、排氣口即可。

氣馬達(dá)的有效轉(zhuǎn)矩與葉片伸出的面積及其供氣壓力有關(guān)。葉片數(shù)目多，輸出轉(zhuǎn)矩雖然較均勻，且壓縮空氣的內(nèi)泄露減少，但卻減少了有效工作腔容積，所以葉片數(shù)目應(yīng)選擇適當(dāng)。為了增強(qiáng)密封性，在葉片式氣馬達(dá)起動(dòng)時(shí)，葉片常靠彈簧或壓縮空氣頂出，使其緊貼在定子的內(nèi)表面。

3 氣馬達(dá)的特點(diǎn)

氣馬達(dá)可以無(wú)級(jí)調(diào)速，只要控制進(jìn)氣閥或排氣閥的開(kāi)閉程度，控制壓縮空氣的流量，就能調(diào)節(jié)馬達(dá)的輸出功率和轉(zhuǎn)速。只要簡(jiǎn)單地用操縱氣閥來(lái)改變進(jìn)排氣方向，即能實(shí)現(xiàn)氣馬達(dá)輸出軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，而且可以瞬時(shí)換向，在正方轉(zhuǎn)換向時(shí)，沖擊很小。氣馬達(dá)換向工作的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是它具有幾乎是瞬時(shí)間升到全速的能力，葉片式氣馬達(dá)可在一轉(zhuǎn)半的時(shí)間內(nèi)升到全速，活塞式氣馬達(dá)可在不到1秒的時(shí)間內(nèi)升至全速。工作安全適用于惡劣的工作環(huán)境，在易燃、易爆、高溫、振動(dòng)、潮濕、粉塵等不利條件下均能正常工作。有過(guò)載保護(hù)作用不會(huì)因過(guò)載而發(fā)生故障，過(guò)載時(shí)馬達(dá)只是降低轉(zhuǎn)速或停車，當(dāng)過(guò)在解除后立即可重新正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并不產(chǎn)生故障。具有較高的啟動(dòng)力矩可以直接帶負(fù)載啟動(dòng)、停止迅速。功率范圍及轉(zhuǎn)速范圍較寬功率小至幾百瓦，大至幾萬(wàn)瓦，轉(zhuǎn)速可以從零一直到25000r/min。可長(zhǎng)時(shí)間滿載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，溫升較小，操縱方便，維修簡(jiǎn)單。

4 氣馬達(dá)的選擇、應(yīng)用及潤(rùn)滑

(1)氣馬達(dá)的選擇。選擇氣馬達(dá)主要從負(fù)載狀態(tài)出發(fā)。在變負(fù)載 場(chǎng)合使用時(shí)，主要考慮的因素是速度的范圍及滿足工作機(jī)構(gòu)所需的轉(zhuǎn)矩；在均衡負(fù)載下使用時(shí)，工作速度則是重要因素。葉片式馬達(dá)比活塞式氣馬達(dá)轉(zhuǎn)速高，當(dāng)工作速度低于空載最大轉(zhuǎn)速的25%時(shí)，最好選用活塞式氣馬達(dá)。至于所選氣馬達(dá)的具體型號(hào)、技術(shù)規(guī)格、外形尺寸等，可參考有關(guān)手冊(cè)及產(chǎn)品樣本。

（2）氣馬達(dá)的應(yīng)用。由氣馬達(dá)的工作特性及特點(diǎn)可見(jiàn)，氣馬達(dá)工作適用于無(wú)級(jí)調(diào)速、啟動(dòng)頻繁、經(jīng)常換向、高溫潮濕、易燃易爆、負(fù)載啟動(dòng)、不便人工操縱及有過(guò)載可能的場(chǎng)合。氣馬達(dá)主要應(yīng)用于礦山機(jī)械、專業(yè)性的機(jī)械制造業(yè)、油田、化工、造紙、煉鋼、船舶、航空、工程機(jī)械等行業(yè)。許多風(fēng)動(dòng)工具如風(fēng)鉆、風(fēng)扳手、風(fēng)砂輪、風(fēng)動(dòng)鏟刮機(jī)等均裝有氣馬達(dá)。隨著氣壓傳動(dòng)的發(fā)展，氣馬達(dá)的應(yīng)用將日趨廣泛。

（3）氣馬達(dá)的潤(rùn)滑。潤(rùn)滑是氣馬達(dá)正常工作不可缺少的一環(huán)，氣馬達(dá)得到正確良好的潤(rùn)滑后，可在兩次檢修期間至少實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)2500～3000h。一般應(yīng)在氣馬達(dá)操縱閥前配置油霧器，并經(jīng)常補(bǔ)油，以使霧狀油混入壓縮空氣后再進(jìn)到馬達(dá)之中，從而得到不間斷的，良好潤(rùn)滑。

[1]陸全龍，劉明皓.液壓與氣動(dòng)[M].北京:科學(xué)出版社，2005，（8）.