氣動齒輪斜軸馬達的流量核算與試驗研討

氣動齒輪斜軸馬達具有防爆、結構簡略、裝置保護便利等長處,因而在礦山鉆機中得到廣泛運用。但是因為空氣的可緊縮性,氣動馬達的功能比液壓馬達有很大的不確定性。本文依據氣壓傳動理論和氣動齒輪馬達的結構和特色,依照流體力學辦法核算了氣動齒輪馬達靜態的流量,并通過試驗進行了驗證,為氣動齒輪馬達的優化規劃供給了根底。

1 　氣動齒輪斜軸馬達的作業原理( 圖1)

氣動齒輪馬達的作業原理是:當緊縮空氣進入馬達的進氣腔后,因為嚙合點半徑NO1 和NO2 永遠小于齒頂圓半徑O1A ,因而在齒面上發生如箭頭所示的不平衡推力,該推力要相對于軸線O1 和O2 發生轉矩,然后推進齒輪滾動對外做功。

圖1 　氣動齒輪馬達原理

2 　氣動齒輪斜軸馬達的理論流量

氣動齒輪馬達的耗氣量(流量) 由兩部分組成:理論流量和走漏流量。馬達的理論流量是指不計及馬達的走漏流量的情況下,單位時間內推進馬達做功所需

的流量。氣腔容積的巨細確定馬達排量,進而可求出

理論流量,馬達的幾許排量是馬達轉1 圈所需的規范

情況下的氣體體積,這與馬達的幾許尺度和進排氣壓

力有關。

　　齒輪氣腔容積的核算: 依據齒輪嚙合理論,單個

齒輪氣腔的幾許面積等于該齒輪的總面積減去齒面

積,齒面積能夠依據幾許學和積分原理[1 ]核算得到。

1 對齒所圍住的氣腔面積為:

( m Zcosα0) 2 πZ+ 2 invα0 -14

( Zcosα0 - Z +2 X″)m2 Zcosα0πZ+ 2 invα0

(1)式中: A I 為1 個齒的面積; De 為齒頂圓直徑; Df為齒根圓直徑; m 為齒輪模數; Z 為齒輪齒數;α0 為分度圓的壓力角; X′為齒頂高系數; X″為齒頂高系數與

頂隙系數之和。

由此得出馬達的排量為V = 2 ZA b 。式中b 為馬達齒輪長度(m) 。

馬達滾動時,氣體在馬達氣腔內停留時間很短,此

進程可按絕熱進程考慮,由氣態方程:

p1 V 1

κ = p0 V 0

κ (2)

氣動齒輪馬達的理論流量為:

QV1 = nV 0 = n ( p1/ p0) 1/κV 1 = 2 Znε1/κb·A (3)式中: n 為馬達轉速, r/ min ; p1 為馬達進氣壓力,Pa ; p0 為馬達出口壓力, Pa ; V 1 為進氣壓力下的氣體體積,m3 ; V 0 為規范大氣壓下的氣體體積,m3 ;ε為壓力比,ε= p1/ p0 ; Z 為齒輪齒數;κ為空氣比熱容比,κ= 1. 4 。