Пневмомотори - статті про нашу продукцію - основи пневмопривода

Поворотні пневматичні двигуни

У конструкціях дорожніх і деяких інших мобільних машин існує коло завдань, в яких потрібно не лінійне переміщення вихідної ланки виконавчого механізму, а поворот його на заданий кут в діапазоні від 0 до 360 градусів. Для цього застосовують поворотні пневматичні двигуни (пневмодвигатели), найчастіше поршневі або шиберні - пластинчасті.

Мал. 7.1. поворотні пневмодвигатели

Поршневий поворотний пневмодвигун з рейковою передачею (рис. 7.1, а) виконують на базі передачі «шестерня - рейка». Шестерня 3 встановлюється на вихідному валу 4, входить в зачеплення з штоком-рейкою 2, який жорстко пов'язаний з поршнями 1 двох різноспрямованих циліндрів однобічної дії.

При подачі стисненого повітря в робочу порожнину одного з пневмоцилиндров поршні разом зі штоком-рейкою здійснюють прямолінійний рух, яке за допомогою рейкової передачі перетворюється в обертальний (в межах одного обороту) рух вала. Вал пов'язаний з об'єктом, який необхідно повернути на деякий кут (наприклад. З загарбним пристроєм промислового робота).

Очевидно, що поршневі пневмодвигатели можна виконати таким чином, щоб в кінці робочого ходу відбувалося демпфірування, а поршні були забезпечені магнітними вставками з метою забезпечення можливості безконтактного опитування їх положення. У деяких конструкціях передбачається також регулювання кута повороту.

Максимальний крутний момент, що розвивається поршневими поворотними пневмодвигунами, кака правило не перевищує 150 Н-м (при діаметрі поршнів 100 мм).

Пластинчастий (шиберний) поворотний пневмодвигун (рис. 7.1, б) влаштований таким чином, що стиснене повітря впливає на жорстко закріплену на вихідному валу 2 пластину 1 (шибер), розташовану всередині циліндричної розточення 3 в корпусі 4. Щоб запобігти перетікання повітря з однієї робочої порожнини двигуна в іншу пластину виконують з гумовим або пластмасовим покриттям. Кут повороту шибера залежить від розмірів корпусного обмежувача 5 і в стандартних конструкціях становить 90, 180 або 270 градусів. Для установки довільного кута повороту такі пневмодвигатели постачають зовнішніми пересувними упорами. Вони розвивають крутний момент до 250 Н-м.

На принципових пневматичних схемах поршневі і пластинчасті (шиберні) пневмодвигатели позначаються однаковими символами (рис. 7.2).

Мал. 7.2. Умовне графічне позначення поворотних Пневмодвигуни:

а - загальний; б - з демпфуванням в кінці ходу

Оскільки останов обертової маси без демпфірування або при наявності перевантажень створює небезпеку пошкодження шестерні або лопаті, то, вибираючи відповідний поворотний двигун, дуже важливо правильно врахувати моменти інерції приводяться в обертальний рух технологічних об'єктів. Значення їх повинні бути менше вказуються в промислових каталогах гранично допустимих значень для обраного типорозміру пневмодвигателя.

Пневмодвигатели обертального дії, або Пневмомотори, призначені для перетворення потенційної енергії стисненого повітря в механічну роботу і забезпечують необмежену обертальний рух вихідного вала. Як і інші пристрої, що працюють на стиснутому повітрі, Пневмомотори мають ряд переваг, які в багатьох випадках роблять їх використання найкращим з економічної і технічної точок зору. До цих переваг відносяться:

простота регулювання швидкості обертання і крутного моменту;

можливість повного гальмування під навантаженням без шкоди для конструкції і робочих якостей Пневмомотор;

великий ресурс роботи;

нечутливість до несприятливих факторів зовнішнього середовища (пил. волога та ін.);

Існує досить багато варіантів конструктивного виконання Пневмомотор (рис. 7.3), однак не всі вони знайшли широке застосування.

Мал. 7.3. Класифікація Пневмомотор

При експлуатації Пневмомотор істотне значення має такий усталений режим, при якому досягається максимальна продуктивність машини. Цьому режиму відповідають статичні характеристики крутного моменту М, потужності N і загального ККД, що визначаються теоретично або експериментально при постійній частоті обертання п (рис. 7.4).

Як видно на рис. 7 4 потужність Пневмомотор досягає максимального значення Nтах при частоті обертання п0

0,5пх х (де n x x - частота обертання при холостому ході), крутний момент має найбільше значення Мтах при частоті обертання, близької до нуля.

Номінальною частотою обертання Пневмомотор вважають таке її значення, при якому має місце максимум ККД мотора. Для об'ємних двигунів загального призначення ін = (0, 30 ... 0,35) n x x. аібольшая економічність роботи Пневмомотор досягається саме при номінальній частоті обертання, а найбільша технічна ефективність - при максимальній потужності.

Рис.7 4. Основні робочі характеристики Пневмомотор

У паспортних характеристиках Пневмомотор зазвичай вказують максимальну потужність і відповідну їй частоту обертання при робочому тиску стисненого повітря, а також номінальну частоту обертання.

Робочий процес будь-якого Пневмомотор є зворотним по відношенню до робочого процесу компресора відповідного типу. Якщо в компресорі здійснюється процес перетворення механічної енергії обертального руху приводного валу в потенційну енергію стисненого повітря на виході, то в пнев-момоторе, навпаки, енергія стисненого повітря, що надходить на вхід, перетворюється в механічну енергію обертання валу.

Пластинчасті (шиберні) Пневмомотори

Принципова конструктивна схема шиберного (пластинчастого) Пневмомотор (рис. 7.5) практично не відрізняється від раніше розглянутої конструктивної схеми пластинчастого компресора.

Мал. 7.5. шиберний Пневмомотор

При подачі стисненого повітря в робочу камеру Пневмомотор виникають сили, які діють на пластини 3, що обмежують обсяг камери. Внаслідок ексцентричного розташування ротора 1 щодо статора 2 площі пластин різні, тому розрізняються за величиною і діють на них сили. У точці, після проходження якої обсяги робочих камер починають зменшуватися, виконаний отвір для скидання відпрацьованого повітря. Від рівнодіюча всіх прикладених сил виникає крутний момент, що приводить до повороту ротора, в процесі якого збільшуються обсяги частини робочих камер, завдяки чому міститься в цих камерах стиснене повітря розширюється. Чинена при цьому робота розширення перетвориться в додаткову механічну енергію обертання ротора.

Від числа пластин Пневмомотор залежать його коефіцієнт корисної дії (ККД), умови пуску і швидкість розгону (прийомистість), а також рівномірність обертання. Стандартні конструкції мають 3 - 5 пластин, в спеціальних випадках їх число збільшують до 10. Випускаються як реверсивні, так і нереверсивні пластинчасті Пневмомотори.

Часто в конструкцію пластинчастого Пневмомотор входять додаткові вузли: редуктор (зазвичай планетарний), що забезпечує необхідну споживачеві частоту обертання, і відцентровий регулятор. Останній дозволяє обмежити частоту обертання на холостому ходу і забезпечити в певних межах її сталість при коливаннях навантаження.

Пластинчасті Пневмомотори широко застосовують в різноманітних спеціальних пристроях і пристосуваннях, що працюють на стиснутому повітрі.

У корпусі 3 шестерневого Пневмомотор розташовані дві знаходяться в зачепленні шестерні 1 і 2 (зубчасті колеса), причому одна з них закріплена на вихідному валу або виконана заодно з ним, а інша вільно обертається на опорах, встановлених в корпусі (рис .7.6).

Мал. 7.6. шестеренний Пневмомотор

Стиснене повітря, що подається в робочу камеру, діє на бічні поверхні зубів шестерень. Виникаючі при цьому сили, рівні твору тиску стисненого повітря на площу бічної поверхні зуба, викликають поворот шестерень, одна з яких обертається за годинниковою стрілкою, а інша - в протилежному напрямку. Шестерні можуть мати прямі, косі або шевронні зуби. У разі застосування косозубих або шевронних шестерень обсяги робочих камер змінюються в процесі повороту, в зв'язку з чим з'являється можливість використовувати роботу розширення стиснутого повітря.

Максимальна номінальна потужність шестеренних Пневмомотор досягає 70 кВт (для моторів з шевронними шестернями - 330 кВт), номінальна частота обертання зазвичай не перевищує 1000 - 3000 об / хв.

Область застосування шестеренних Пневмомотор досить широка.

Радіально-поршневі Пневмомотори досить складні за конструктивним виконанням, тихохідні (20 - 700 об / хв), мають великі габарити і масу в порівнянні з іншими типами двигунів. При цьому вони забезпечують значну величину крутного моменту, а отже, як не можна краще підходять в тих випадках, коли потрібно долати великі навантаження. Зазвичай вони мають від 4 до 6 поршнів, а діапазон потужностей становить 1 - 20 кВт.

Мал. 7.7. Радіально-поршневий Пневмомотор

У поршневих Пневмомотор поршня за рахунок енергії тиску стисненого повітря повідомляється поступальний рух, яке потім перетворюється механічним шляхом в обертальний рух вихідного вала (рис. 7.7).

Стиснене повітря одночасно подається в дві робочі камери Пневмомотор, наприклад 1 і 2, через крановий розподільник 5, встановлений на вихідному валу. При цьому відповідні поршні, переміщаючись до нижньої «мертвій точці», передають зусилля на колінчатий вал через свої шатуни. Після повороту вала, а разом з ним і розподільника на деякий кут стиснене повітря подається в робочі камери 2 і 3, а відпрацював повітря з камер 4 і 1 скидається в атмосферу також через крановий розподільник. Далі цей цикл повторюється.

Радіально-поршневі Пневмомотори застосовують у великих підйомниках, в приводах різних транспортних засобів.

У турбінних Пневмомотор кінетична енергія потоку стисненого повітря перетворюється в механічну енергію обертання вихідного вала.

Турбінні Пневмомотори дозволяють отримувати дуже високі частоти обертання (80000 - 400000 об / хв) вихідного вала і невеликі крутний момент на ньому в порівнянні з частотами і моментами, що досягаються при використанні, наприклад, поршневих Пневмомотор. Турбінні мотори застосовують для реалізації високошвидкісного руху.

У колійних і будівельних машинах широкого застосування не знайшли.

Пневмомотори, незалежно від їх конструктивного типу, позначають на принципових пневматичних схемах як показано в таблиці 7.1