惯性气动马达

惯性气动马达

一;惯性气动马达的结构及工作原理原理uan达的工作过程是

气动马达种类较多，从结构形式上分有活塞式、叶片式、齿轮式、旋转汽缸式等，结构各异，但均有一个共同的缺点是功耗较大噪音较大磨损较大。现介绍一种全新结构构形式的气动马达—惯性气动马达，该气动马达工作时克服了上述的几个缺点。惯性气动马达与活塞式气动马达不同点是没有曲轴、连杆。与叶片、齿轮式气动马达不同点是有工作汽缸。与旋转式气动马达不同点是没有椭圆型定子。这种气动马达最大特点是：中心轴不输出动力，动力是通过转动体上的主传动轮输出，这种结构较好的解决了气动马达能耗高、噪音大、磨损大等问题。

惯性气动马达的结构  如附图1。

                        附图1

附图1中，1中轴，2气控开关阀，3中间支架，4气体活接头，5逆止器，6单作用循环汽缸，7汽缸活塞杆活动连接销，8摇杆，9主传动轮，10汽缸弹簧，11上支架，12活动连接销。

附图1中，中轴1二端是被外支架固定，工作时是不能转动的。上支架11、中间支架3、主传动轮9用螺栓连接组成一个整体支架，在上支架11和主传动轮9中心装有轴承，中轴1通过轴承支撑起可以转动的整体支架。中轴1上安装有逆止器5、气体活接头4，逆止器5的内圈通过键固定在中轴1上，逆止器5外圈固定安装了摇杆8，摇杆8可以随逆止器5外圈做单方向转动，中轴1一端有中心孔，与轴的侧孔相通，侧孔处安装有气体活接头4，由中轴1中心孔输入的压缩气体通过侧孔处的气体活接头4引到整体支架上。中间支架3上均布三个活动连接销12，单作用循环汽缸6一端被固定在活动连接销12上，单作用循环汽缸6可以绕活动连接销12做摆动，单作用循环汽缸6的活塞杆一端与摇杆8壁端轴连接。单作用循环汽缸6的活塞杆与摇杆8壁的夹角活动可变。

单作用循环其结构  如附图2

                    附图2

附图2中，1无杆腔端盖，2缸套，3活塞，4有杆腔端盖，5活塞杆，6中心气门弹簧，7中心气门，8弹簧顶针。

与一般单作用汽缸不同的是，该汽缸的有杆腔与无杆腔之间的活塞3有气孔和中心气门7，中心气门7的尾部装置在活塞杆5中，在活塞杆5的孔内有一个中心气门弹簧6，当有杆腔和无杆腔的气体压力接近时，中心气门弹簧6会顶开中心气门7，使有杆腔与无杆腔内的压力趋于一致。气体由无杆腔端盖1进入无杆腔，活塞杆5伸出，压缩气体膨胀做功后，压力下降，中心气门7打开，在外力的作用下，活塞杆5回位，活塞3快要到达无杆腔端盖1时，由弹簧顶针8提前封闭气门，避免撞击。膨胀做功后的气体在有杆腔内被下一次汽缸工作时从有杆腔端盖4排出。这种循环汽缸循环气体件结构有利于提高工作效能。

惯性气动马达的工作过程是：

压缩气体通过中轴上的气体活接头送到转动体上，由机械控制装置和气控阀门组成的气体开关阀为汽缸提供压缩气体。气缸处于初始状态时，活塞贴近与无杆腔端盖位置，中心气门在弹簧顶针和外置的汽缸弹簧作用力作用下处于闭合状态，当气控开关阀开启时，同时为汽缸三只汽缸提供压缩气体，压缩气体由无杆腔端盖输入，活塞杆伸出对外做功，当活塞杆伸出到汽缸行程的1/3.5~1/4.5时，气控开关阀关闭，由压缩气体继续膨胀做功，活塞杆继续伸出向外做功，当压缩气体膨胀到压力与有杆腔压力接近时，在气门弹簧的作用下顶开气门，此时活塞杆在外置汽缸弹簧力的作用下，活塞杆回位，气体由无杆腔进入有杆腔内，活塞接近无杆腔端盖时，弹簧顶针提前封闭中心气门，气体开关阀再次开启，汽缸进入下一周期做功。汽缸做功的大小由进气的压力、进气的行程、有杆腔的背压和膨胀做功的多变指数决定。

汽缸每次的进、排气使活塞杆伸缩做功，由附图1中知道，由上支架、中间支架、传动轮和连接螺杆组成了一个转动支架，转动支架上有汽缸、配气机构、与汽缸连接的摇杆等组成了一个惯量转动体，当汽缸活塞杆伸出做功时，由于活塞杆力作用在摇杆壁上，而摇杆安装在逆止器的外圈上，受逆止器的限制作用，活塞杆的反作用力使整体支架反方向转动，这种转动力通过主传动轮输出。当活塞杆作用到位时，受摇杆壁上回程弹簧力的作用，活塞杆缩会，在活塞杆缩回的过程中，由于整体支架吸收了汽缸做的做功，使整体支架在转动惯量的作用下继续转动，主传动轮继续对外做功，在下一次汽缸做功时，形成汽缸的一个做功周期。汽缸全程做功使整体支架转动55~65°，汽缸回程时，整体支架在惯性力的作用下继续转动55~65°，汽缸工作一个周期，主传动轮对外做功转动角约120°，惯性气动马达的汽缸做功频率如果是120次/min，那惯性气动马达对外转速为40r/min左右，即转速为汽缸做功周期的1/3左右。为使惯性气动马达的工作性能稳定和增大输出功率，汽缸组设置为二个组，每个组有三只汽缸，二组汽缸做功相位错开，减少动力输出的波动幅度。种结构的气动马达，转速较慢，但力矩较大，效能较高。

二：惯性气动马达的工作效能

惯性气动马达的动力输出是通过汽缸活塞杆做功的反作用力来使转动支架转动来实现的，由于整个系统没有采用曲轴、连杆形式，单组汽缸和二组汽缸的动力输出特性如图3

图3的单组汽缸做功时动力输出F-ω图中，汽缸的动力输出线为粗实线，粗实线与坐标线围成的面积为做功输出量，由于汽缸、支架、主传动轮组成的惯量的作用，实际的主传动轮的动力做功输出为虚线与坐标围成的面积，随时间或角度的增加，做功增加。双组汽缸做功时动力输出F-ω图中，二组汽缸错位做功，汽缸的动力输出线为粗实线，粗实线与坐标线围成的面积为倍增的做功输出量，由于汽缸、支架、主传动轮组成的惯量的作用，实际的主传动轮的动力做功输出为虚线与坐标围成的面积，随时间或角度的增加，做功为单组汽缸做功的二倍。这里近似的将汽缸做功等同于主传动轮的动力输出的理由是：汽缸的动力曲线与主传动轮的动力曲线的面积差值很小，由图4、图5所示。

                       图4

       图5 汽缸输出力与摇杆壁受力示意图

图4中汽缸活塞杆与摇杆壁的夹角由大变小，再由小变大往复循环，在夹角为100°时，摇杆壁受力为活塞输出力的98.5%，当活塞杆伸出到最大位置时，夹角约为45°，摇杆壁受力为活塞输出力的70.7%，但由于汽缸膨胀做功至终点位置时，此时汽缸出力的绝对值已经很小了，作功损失比例较大但作功的绝对值仍较小。图5中

细实线为汽缸输出力曲线，粗实线为摇杆壁受力曲线，二根曲线与坐标围成的面积差不超过2%，就是说汽缸活塞杆的输出力有98%作用到摇杆壁或作用到主传动轮上，可见这种马达的做功效能是很高的。

摘自：恒风_新浪博客