RU200870U1 - Пластинчатый пневматический мотор - Google Patents

Abstract

Полезная модель пневматического мотора относится к области машиностроения, к категории машин объемного принципа действия, а именно пластинчатым пневмомоторам, которые могут применяться в ручном механизированном инструменте: дрелях, многопрофильных шлифовальные машинах, винто- и гайковертах, а также в бытовой технике как миксерах, сабельные пилах и т.д. Кроме того, одним из важных направлений использования устройств этого типа является оборудование средств автоматизации во взрывоопасных производствах, нефтехимии, бумажной промышленности и т.д.Предлагается устройство модифицированного пневмомотора, при работе которого достигается положительный результат путем снижения пульсации крутящего момента. Достижение положительного эффекта за счет ряда технических решений, реализованных в пневмомоторе, содержащем статор с рабочей полостью и каналами для подвода в полость сжатого воздуха и выхлопа отработанного воздуха, расположенный в полости статора вращающийся ротор, установленный в подшипниках торцевых крышек статора, и в продольных пазах которого расположены свободно перемещающиеся в радиальном направлении пластины. Отличительной особенностью этого мотора является то, что полость статора разделена на две равные части неподвижной перегородкой в виде шайбы, закрепленной в статоре и разделяющей на две равные части сечения подводящий и выхлопной воздушные каналы, при этом ротор выполнен из двух частей, жестко соединенных шлицевым валом, проходящим через отверстие в неподвижной перегородке и сопряженные с ней по скользящей посадке обеими частями ротора, причем продольные пазы под установку пластин разных частей ротора расположены со смещением друг относительно друга на угол, равный половине угла между смежными пластинами.

Description

Полезная модель пневматического мотора (далее пневмомотор) относится к области машиностроения к категории машин объемного принципа действия, а именно пластинчатым пневмомоторам, которые могут применяться в ручном механизированном инструменте: дрелях, многопрофильных шлифовальные машинах, винто- и гайковертах, а также в бытовой технике как миксерах, сабельные пилах и т.д. Кроме того, одним из автоматизации во взрывоопасных производствах, нефтехимии, бумажной промышленности и т.д.

Известно устройство пластинчатого пневмомотора фирмы "Atlas Copco" (Швеция), серия LZL [см. Atlas Сорсо Air Motors. LZB, LZL vane motor. Catalog, www.atlascopco.com], внешний вид которого представлен на фиг. 1, а также аналогичные конструкции пластинчатых пневмомоторов [см. Deprag Air Motors Customizeddrive solutions. - 28 p. www.deprag.com; Pneumatic Rotory Actuators and Air Motors. Platform Cataloque PDE2613-TCUK. - Parker pneumatic division Europe; Gardner - Denver Pneumatic Power Motors. Catalog, www.cooperpowertools.com; TONSON Air Motors. Catalog, www.tonson-motor.com; Нормаль машиностроения MH4696-63. Машины ручные пневматические. Двигатели ротационные нереверсивные. Параметры, конструкция и основные размеры; Нормаль машиностроения МН4697-63. Машины ручные пневматические. Двигатели ротационные реверсивные. Параметры, конструкция и основные размер.]. В этом изделии использована схема самой распространенной конструкции пластинчатого пневмомотора (см. фиг. 1 и фиг. 2). Она состоит из статора 1, ротора 2 и торцевых крышек с двух сторон, в которых эксцентрично относительно внутренней поверхности установлен ротор на подшипниках. В продольных пазах ротора установлены пластины 3, которые при вращении под действием центробежных сил перемещаются в радиальном направлении и, соприкасаясь с внутренней поверхностью статора, создают замкнутые изменяемые по объему рабочие камеры. Сжатый воздух подается в камеры через канал 4, а после расширения удаляется в атмосферу через канал 5. Каналы 4 и 5 могут быть выполнены как в статоре, так и в боковых крышках.

Одной из проблем, связанной с использованием пластинчатого пневмомотора вышеуказанной схемы, является наличие пульсаций крутящего момента в пределах одного оборота вала. Возникновение этих колебаний связано с конечным числом рабочих камер пневмомотора, а также с резким изменением давления в камерах при их соединении с питающей или выхлопной магистралями. Колебания крутящего момента могут вызывать вибрации, которые негативно сказываются как на ресурсе самого пневмомотора, так и устройства, где он установлен. Для ручного механизированного инструмента возможно снижение качества обрабатываемых изделий, а также вредное влияние на рабочий персонал.

Также следует отметить, что пластинчатые пневмомоторы имеют наиболее низкий показатель энергоэффективности по сравнению с другими типами пневмомоторов: поршневыми, шестеренными, турбинными. Здесь показателем энергоэффективности является удельный расход сжатого воздуха, т.е. расход на единицу развиваемой мощности на валу пневмомотора. Учитывая, что стоимость пневматической энергии в 5-6 раз выше электрической, этот показатель имеет важное значение. В подтверждение этого фактора на фиг. 3 представлены расчетные графики, иллюстрирующие для модели пневмомотора РП42-55 [см. Нормаль машиностроения МН4696-63. Машины ручные пневматические. Двигатели ротационные нереверсивные] зависимости удельного расхода сжатого воздуха G, мощности N (а) и амплитуды пульсаций крутящего момента М в функции числа пластин z (б).

Из графиков видно, что увеличение числа пластин приводит к значительной потере мощности и росту удельного расхода сжатого воздуха при незначительном снижении амплитуды пульсаций крутящего момента. В источнике информации [см. Chen-Wei Cheng et al. Modeling and Design of Air Vane Motors for Minimal Torque Ripples.// J. of Mechanical Design. 2012, Vol. 134, p. 051003 (1-10).] предлагается конструкция пластинчатого ПМ с некруглым статором, геометрия которого рассчитывается из условия минимизации колебаний крутящего момента. Но это приводит к определенным технологическим проблемам в изготовлении статора с рабочей поверхностью переменной кривизны, в частности, обеспечении требуемой точности профиля и качества обрабатываемой поверхности. Это требует специализированного оборудования и приводит к значительному удорожанию изделия.

Предлагается устройство модифицированного пневмомотора, при работе которого достигается положительный результат путем снижения пульсации крутящего момента.

Устройство полезной модели представлено на фиг. 4. Снижение пульсаций крутящего момента в модифицированной конструкции осуществляется в результате того, что рабочий объем пневмомотора разделен на две равные части, а ротор состоит из двух частей 1 и 2, разделенных перегородкой в виде шайбы 3, плотно установленной в статор 4. В продольные пазы ротора установлены пластины 5 и 6, развернутые на угол π/z, где z - число пластин. Так, для z=4 (см. схему на фиг. 4) этот угол составляет 45°. Подвод сжатого воздуха к камерам и выхлоп осуществляются через каналы в статоре аналогично показанному на фиг. 2.

Достижение положительного эффекта за счет ряда технических решений, реализованных в пнемомоторе, содержащем статор с рабочей полостью и каналами для подвода в полость сжатого воздуха и выхлопа отработанного воздуха, расположенный в полости статора вращающийся ротор, эксцентрично установленный в подшипниках торцевых крышек статора и в продольных пазах которого расположены свободно перемещающиеся в радиальном направлении пластины. Отличительной особенностью этого мотора является то, что полость статора разделена на две равные части неподвижной перегородкой в виде шайбы, закрепленной в статоре и разделяющей на две равные части подводящий и выхлопной воздушные каналы, при этом ротор выполнен из двух частей, жестко соединенных шлицевым валом, проходящим через отверстие в неподвижной перегородке, причем обе части ротора сопряжены с перегородкой по скользящей посадке, а продольные пазы под установку пластин разных частей ротора расположены со смещением друг относительно друга на угол, равный половине угла между смежными пластинами.

Достижение ожидаемого положительного эффекта подтверждено проведенными расчетами, которые иллюстрированы сравнительными графиками работы предлагаемой конструкции пневмомотора и известного устройства (пневмомотор модели РП42-55). На фиг. 5 показаны графики, иллюстрирующие пульсации крутящего момента в номинальном режиме для модели РП42-55 с z=4 (кривая 1) и модифицированного ПМ, также с z=4 (кривая 2), а также ПМ с z=5, соответственно кривые 3 и 4. Можно констатировать существенное уменьшение амплитуды колебаний крутящего момента и удвоение частоты для модифицированного ПМ при незначительном росте удельного расхода сжатого воздуха. Полученный положительный эффект подтверждается также расчетными данными, представленными в таблице 1.

Дополнительно следует отметить, что все детали модифицированного ПМ могут быть изготовлены на том же оборудовании, что и для исходной модели, с обеспечением требуемой точности размеров и чистоты рабочих поверхностей, с последующей сборкой в готовое изделие.

Claims (1)

1. Пластинчатый пневматический мотор, содержащий статор с рабочей полостью и каналами для подвода в полость сжатого воздуха и выхлопа отработанного воздуха, расположенный в полости статора вращающийся ротор, эксцентрично установленный в подшипниках торцевых крышек с эксцентриситетом к оси статора, и в продольных пазах которого расположены свободно перемещающиеся в радиальном направлении пластины, отличающийся тем, что полость статора разделена на две равные части неподвижной перегородкой в виде шайбы, закрепленной в статоре и разделяющей на две равные части подводящий и выхлопной воздушные каналы, при этом ротор выполнен из двух частей, жестко соединенных шлицевым валом, проходящим через отверстие в неподвижной перегородке, причем обе части ротора сопряжены с перегородкой по скользящей посадке, а продольные пазы под установку пластин разных частей ротора расположены со смещением друг относительно друга на угол, равный половине угла между смежными пластинами.

Images