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赣工机械空气动力技术-空气马达如何工作?-叶片式气动马达

来源:赣工机械 发布日期:2022-08-19

空气马达如何工作?


涡轮气动马达与叶片气动马达


空气马达如何使用空气来启动气动马达?

这个问题的答案在于空气启动器配备的气动马达类型。有两种类型的电机在行业中占主导地位:叶片电机和涡轮电机。这两种类型的电机工作原理相似,但它们使用空气的方式不同,因此,在相似的条件和相似的输入下,它们的性能通常会有所不同。本文将概述每种马达类型的具体属性,讨论差异,并根据空气启动系统中可用的容量和压力推荐使用哪种类型的气动马达

叶片气动马达

叶片气动马达由五个主要部件组成:转子、叶片、马达外壳、内缸和一组端板(前部和后部)。在启动循环开始后,空气通过进气口被引导到马达外壳中,然后进气口将空气引导通过马达外壳内圆柱体中的一系列槽以及端板上的一系列小进气孔。端板上的孔引导空气,因此当空气被引入时,将导致插入转子槽中的叶片从它们在转子槽内的静止位置移位。由于突然引入空气,叶片被迫离开转子,它们与内部气缸接触并停止进一步延伸。一旦叶片完全展开,通过内部气缸中的槽移动的空气开始在叶片后面形成压力。随着更多的空气继续流入外壳,空气对叶片施加的压力越来越大,迫使它们移动转子,以便在空气寻找出口时压力可以平衡。空气出口是另一系列切入内部气缸的槽,这些槽被现在旋转的转子和叶片间歇性地覆盖和露出。因此,当叶片充当桨叶并捕捉空气时,空气的力转换为旋转扭矩和功率,从而转动用于转动空气启动器齿轮的转子随着更多的空气继续流入外壳,空气对叶片施加的压力越来越大,迫使它们移动转子,以便在空气寻找出口时压力可以平衡。空气出口是另一系列切入内部气缸的槽,这些槽被现在旋转的转子和叶片间歇性地覆盖和露出。因此,当叶片充当桨叶并捕捉空气时,空气的力转换为旋转扭矩和功率,从而转动用于转动空气启动器齿轮的转子随着更多的空气继续流入外壳,空气对叶片施加的压力越来越大,迫使它们移动转子,以便在空气寻找出口时压力可以平衡。空气出口是另一系列切入内部气缸的槽,这些槽被现在旋转的转子和叶片间歇性地覆盖和露出。因此,当叶片充当桨叶并捕捉空气时,空气的力转换为旋转扭矩和功率,从而转动用于转动空气启动器齿轮的转子

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关于叶片马达,要记住的一个关键概念是它的工作原理是正排量随着叶片被气压推向内部气缸的侧面,它们会形成气穴,当空气流入外壳时,空气就会被困在这些气穴中。随着叶片后面的压力增加,它不能被释放,直到压力做一些正功以使叶片移动通过出口槽。这种设计控制了空气的流动,延迟了它的排气能力,直到它移动了转子。随着转子加速,电机需要更多的空气量,因为出口孔被叶片覆盖的时间更少,从而使空气更容易逸出。  

涡轮马达

涡轮马达由四个主要部件组成:喷嘴、涡轮叶轮、中心轴和马达外壳。当空气流入外壳时,它通过切入喷嘴外边缘的槽被导向涡轮叶轮。这些槽的目的是将空气以特定角度引导到转子中,从而最大限度地提高涡轮叶轮捕获空气势能的能力。与喷嘴类似,涡轮叶轮也有切入其外边缘的槽,然而,喷嘴中的槽的目的是引导空气,涡轮叶轮中的槽的目的是捕捉空气,因此迫使涡轮转动。每个插槽的形状都像一个桶,旨在在空气通过插槽并从启动器中排出之前暂时捕捉空气。

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与叶片马达不同,涡轮马达不是根据容积式原理工作的。在涡轮机中,空气不断进入出口,但其势能通过引导气流来捕获。喷嘴的形状旨在将空气引导到转子叶片中,以便气流将做使转子旋转的工作。在启动周期的初始时刻,虽然进入气动马达的空气量仍然很低,但转子对空气流动能力的阻碍非常小,导致很少或根本没有做功。但是,一旦达到转子开始旋转的阈值,转子将持续要求均匀的体积,以达到所需的扭矩和功率,直至启动器的最大输出。 

根据空气系统能力选择气动马达类型

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上面描述的性能曲线给出了叶片和涡轮马达使用空气方式不同的广泛示例。红色箭头指向的曲线表明,在相同的 PSI 下,叶片电机需要增加空气量(或流量)以增加小齿轮速度和产生扭矩的潜力,而涡轮电机需要相同的空气量,无论是否与其性能水平无关。这在实际应用中意味着什么?在可用于启动的空气量有限的情况下,叶片电机是启动的绝佳选择。查看叶片电机性能曲线,可以看到与涡轮启动器的需求相比,叶片马达以相对较少的空气量产生巨大的扭矩。另一方面,在空气量不是问题的情况下,例如在可能使用管道气体而不是储存空气的应用中,涡轮机可以提供相当大的优势,特别是在发动机需要长曲轴循环的情况下。在较长的一段时间内(大约 8 秒以上),涡轮机设计比叶片设计效率更高,因为涡轮机启动器无论运行多长时间或需要多少工作都需要均匀的空气流动。 

红衣主教谷的一般经验法则:

叶片马达在低容量下产生大量扭矩,但需要不断增加的容量才能完成更多工作

涡轮启动器在体积阈值以下不工作,但一旦达到阈值,无论做了多少工作,都需要均匀的体积

应用程序:

有限的启动空气量和较短的曲轴周期 = 叶片启动器

大量或无限量的启动空气和更长的曲轴周期 = 涡轮启动器

在为特定应用选择启动器时,启动器如何工作,即它如何使用空气,是一个重要的考虑因素。注意叶片和涡轮启动器之间的差异可以避免很多麻烦和不必要的支出。尽管涡轮技术在技术上比叶片技术更新,但在某些应用中,两种风格都比另一种具有优势。不幸的是,选择启动器的过程并不总是像弄清楚启动器如何使用空气那么简单。显然,还有其他缓解情况,如空气清洁度、空间和适合度、压力等,会影响决策过程。即将发布的博客文章将开始讨论这些要素,并探讨柴油发动机与天然气发动机(往复式和涡轮)的启动要求。   

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