CN104675439B - 基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达，包括前锤套、衬套、隔片、击锤轴、锤护栏、凸轮锤、气缸筒、转子、气缸外筒、外壳体；所述前锤套、衬套、隔片、击锤轴、锤护栏、凸轮锤、气缸筒、转子、气缸外筒、外壳体依次连接；所述前锤套和外壳体形成一个完整的气动马达外壳整体，将衬套、隔片、击锤轴、锤护栏、凸轮锤、气缸筒、转子、气缸外筒包裹在容置腔中；所述前锤套和外壳体的材质为绝缘性复合工程塑料。实现气动马达自身绝缘功能，同时满足电气设备上带电作业工作中电气绝缘安全距离要求，保护电气设备的安全，保护作业人员人身安全。

Description

基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达

技术领域

本发明涉及一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达。

背景技术

在电气设备上作业中尤其是在带电作业工作中，绝大多数都要使用动力式工器具，而由于在带电作业工作中对电气绝缘的要求很高，应用电动机作为动力的工器具往往不能使用，这是因为该电动机的电源线与其他设备安全绝缘无法处理。因此，在电气设备上带电作业工作中，由于安全所需，基本上都是使用空气动力式工器具。

而目前国际国内生产的气动马达，除油封、密封垫圈等小部件外，其他主要部件均是由金属制成的。其机械性能满足有关技术标准，但气动马达本身没有任何电气绝缘的要求，也就是说气动马达本身在电气上是没有绝缘功能的。

由于气动马达最小长度一般在30厘米以上，而气动马达自身没有电气绝缘功能，所以在电气设备上作业中尤其是在带电作业工作中，很多场合下是不能满足电气绝缘安全距离要求的，对电气设备的安全和作业人员人身安全都承在很大的威胁。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达，其特征在于：包括前锤套、衬套、隔片、击锤轴、锤护栏、凸轮锤、气缸筒、转子、气缸外筒、外壳体；所述前锤套、衬套、隔片、击锤轴、锤护栏、凸轮锤、气缸筒、转子、气缸外筒、外壳体依次连接；所述前锤套和外壳体形成一个完整的气动马达外壳整体，将衬套、隔片、击锤轴、锤护栏、凸轮锤、气缸筒、转子、气缸外筒包裹在容置腔中；所述前锤套和外壳体的材质为绝缘性复合工程塑料。

所述的一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达，其特征在于：所述外壳体的尾部设置有进气口。

所述的一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达，其特征在于：所述衬套、隔片、击锤轴、锤护栏、凸轮锤、气缸筒、转子、气缸外筒均采用绝缘材质。

作为优选方案，所述的一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达，其特征在于：所述前锤套和外壳体采用PA66尼龙加入25%玻璃纤维模具挤压而成。

作为优选方案，所述的一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达，其特征在于：所述衬套、隔片、击锤轴、锤护栏、凸轮锤、气缸筒、转子、气缸外筒均采用PA1010尼龙+10%玻璃纤维+20%碳纤维混合料模具挤压而成。

有益效果：本发明提供的一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达，与传统的金属气动马达相比：全部由工程塑料制成，自身具有电气绝缘性能，解决了传统金属马达自身电气不绝缘问题，能够解决在电气设备上带电作业时，由于气动马达自身的不绝缘而带来的安全问题。同时由于制造马达所用工程塑料配方独特，制成的马达具有质轻、自润滑度高、耐磨、耐冲击、在同等压力和耗气量的条件下动力更大等优点；实现气动马达自身绝缘功能，同时满足电气设备上带电作业工作中电气绝缘安全距离要求，保护电气设备的安全，保护作业人员人身安全。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：前锤套1、衬套2、隔片3、击锤轴4、锤护栏5、凸轮锤6、气缸筒7、转子8、气缸外筒9、外壳体10、进气口11。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达，其特征在于：包括前锤套1、衬套2、隔片3、击锤轴4、锤护栏5、凸轮锤6、气缸筒7、转子8、气缸外筒9、外壳体10、进气口11；所述前锤套1、衬套2、隔片3、击锤轴4、锤护栏5、凸轮锤6、气缸筒7、转子8、气缸外筒9、外壳体10依次连接；所述前锤套和外壳体形成一个完整的气动马达外壳整体，将衬套2、隔片3、击锤轴4、锤护栏5、凸轮锤6、气缸筒7、转子8、气缸外筒9包裹在容置腔中；外壳体10的尾部设置有进气口11。所述前锤套1和外壳体10的材质为绝缘性复合工程塑料。

所述的一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达，其特征在于：所述前锤套和外壳体采用PA66尼龙加入25%玻璃纤维模具挤压而成。PA66尼龙在室温下拉伸强度（70-210MPa）和冲击强度都较高。加入25%玻璃纤维增强后可以提高50％左右，其性能指标达到：拉伸强度145 MPa ，弯曲强度200MPa ，表面电阻率 ISO 167，Ω1014 。

所述的一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达，其特征在于：所述衬套2、隔片3、击锤轴4、锤护栏5、凸轮锤6、气缸筒7、转子8、气缸外筒9均采用PA1010尼龙+10%玻璃纤维+20%碳纤维混合料模具挤压而成。

PA1010具有优良的耐磨性和自润滑性，无油摩擦系数为0.1-0.3，约为合金的1/3，为酚醛树脂的1/4，是一种常用的耐磨性塑料品种，制件中加入少量二硫化钼进一步改进其摩擦性和耐磨性。

碳纤维是一种高性能增强材料，它具有强度高、密度低、耐高温等特性，是一种优异的高强度增强材料。在PA1010尼龙料中加入10%玻璃纤维+20%碳纤维复合的工程材料具有拉伸性强度、刚性强度、耐疲劳度、自润滑性能均优于金属材料。

在PA1010尼龙料中加入玻纤维、碳纤维是以PA1010为基体，碳纤维和玻纤维作为增强材料组成的复合材料，纤维材料的强度和模量比基体材料高很多，而基体材料又能使外加载荷均匀分布并传递给纤维的作用。基体和纤维的配比是及其严格的。研究中在基体中加入碳纤维、玻纤维逐渐增加，复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲弹性模量都随之提高，悬臂梁冲击强度则先提高后降低，绝缘电阻先不受影响，后降低而逐步形成半导体，只有在PA1010尼龙料中加入10%玻璃纤维+20%碳纤维复合时，冲击强度出现最大值，绝缘电阻开始出现下降趋势。这时的混合材料拉伸强度≥180MPa、弯曲强度≥268MPa、弯曲弹性模量≥25000MPa，悬臂梁冲击强度≥60kJ，表面电阻率 ≥1000 Ω，各项强度要求和绝缘要求均满足构件制造的要求。

构件制作流程严格控制，首先将按照配比的PA1010、碳纤维、玻纤维在高混机内混合5min，然后用双螺杆挤出机在260-280℃挤出料条，经过水冷、牵引、切割造粒，用注塑机制备成标准件，再经过精磨成品。

3.以PA1010为基体，加入10%玻璃纤维+20%碳纤维复合的，且各项指标达到：材料拉伸强度≥180MPa、弯曲强度≥268MPa、弯曲弹性模量≥25000MPa，悬臂梁冲击强度≥60kJ，表面电阻率 ≥1000 Ω的高强度工程塑料材料的配方。

该结构的理论基础：

拉伸强度是在拉伸试验中，试样直至断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强 度，其结果以MPa表示。拉伸强度的计算：σt = p /( b×d)式中，σt为拉伸强度（MPa）；p为最大负荷（N）；b为试样宽度（mm）；d为试样厚度（mm）。实际工作中通过拉伸试验机测定。

一般铝合金拉伸强度只有35 Mpa，钢材拉伸强度≥200MPa，所以该配方的工程塑料拉伸强度远大于铝合金，而略小于钢材，而对于电气全绝缘气动马达来说，是不存在拉伸力的。弯曲强度也叫抗弯强度，是指采用简支梁法将材料试样放在两支点上，在两支点间的式样上施加集中载荷，使试样变形直至破裂时的载荷。弯曲强度是材料韧性、脆性的度量。其计算公式为：

σ=3Pl/2bd2

式中P为破坏载荷，l是实验时试样在支点间的跨度，b和d分别是试样的长度和厚度。

弯曲强度是材料力学性质中强度的一条性质．实际工作中通过电子式万能材料试验机测定。

钢材的弯曲强度≤200MPa，所以该配方的工程塑料弯曲强度大于钢材，而对于电气全绝缘气动马达来说，是完全满足的。弹性模量，是表征材料的刚度，即材料抵抗形变的能力.弯曲弹性模量为:应力差σf2－σf1与对应的应变差之比，单位MPa:又称杨氏模量，用E表示单位面积上承受的力，单位MPa。是最重要、最具特征的力学性质，是物体变形难易程度的表征。实际测试是通过模量测试仪测定，其方法采用脉冲激振法，通过合适的外力给定试样脉冲激振信号，当激振信号中的某一频率与试样的固有频率相一致时，产生共振，此时振幅最大，延时最长，这个波通过测试探针传递转换成电讯号送入仪器，测出试样的固有频率，由公式计算得出弹性模量E。

Q345钢材的弹性模量为20600MPa ，该配方的工程塑料弹性模量为25000 Mpa，该配方的工程塑料抵抗形变的能力是大于钢材的，对于电气全绝缘气动马达来说，是完全满足的。

悬臂梁冲击强度即将试样垂直放置，下端被夹持，上端自由，用摆锤冲击试样自由端使试样断裂所需的能量，是用试样单位面积所消耗的冲击功来评价材料的耐冲击性能，应用悬臂梁冲击试验机测定。PA1010尼龙件未加入10%玻璃纤维+20%碳纤维复合的悬臂梁冲击强度经多次试验，其悬臂梁冲击强度均不超过20KJ，在PA1010尼龙件加入10%玻璃纤维+20%碳纤维配方复合后，其悬臂梁冲击强度均≥60kJ，耐冲击强度提高到3倍，而对于电气全绝缘气动马达来说，耐冲击是非常关键的，该配方材料是完全满足的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达，其特征在于：包括前锤套、衬套、隔片、击锤轴、锤护栏、凸轮锤、气缸筒、转子、气缸外筒、外壳体；所述前锤套、衬套、隔片、击锤轴、锤护栏、凸轮锤、气缸筒、转子、气缸外筒、外壳体依次连接；所述前锤套和外壳体形成一个完整的气动马达外壳整体，将衬套、隔片、击锤轴、锤护栏、凸轮锤、气缸筒、转子、气缸外筒包裹在容置腔中；所述前锤套和外壳体的材质为绝缘性工程塑料；所述衬套、隔片、击锤轴、锤护栏、凸轮锤、气缸筒、转子、气缸外筒均采用绝缘材质。

2.根据权利要求1所述的一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达，其特征在于：所述外壳体的尾部设置有进气口。

3.根据权利要求1所述的一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达，其特征在于：所述前锤套和外壳体采用PA66尼龙加入25%玻璃纤维模具挤压而成。

4.根据权利要求1所述的一种基于高强度复合工程塑料的电气全绝缘气动马达，其特征在于：所述衬套、隔片、击锤轴、锤护栏、凸轮锤、气缸筒、转子、气缸外筒均采用PA1010尼龙+10%玻璃纤维+20%碳纤维混合料模具挤压而成。