Материал: 2008

Шестеренные моторы. По способу зацепления зубьев шестеренные моторы подразделяются на моторы с наружным зацеплением, с внутренним зацеплением и промежуточным серповидным элементом, с внутренним зацеплением без промежуточного элемента. Моторы последних двух типов встречаются крайне редко. В шестеренном моторе (рис. 19) сжатый воздух с давлением p1 поступает через входной канал А к зубчатым колесам. Зубья колес, касаясь друг друга в точке b, не дают воздуху пройти в полость канала В. Давление сжатого воздуха воздействует на зубья колес, которые имеют два неуравновешенных участках ab и de, равные участку bc. На этих участках возникают неуравновешенные силы, равные произведению давления сжатого воздуха на площадь неуравновешенных участков зубьев. Эти силы создают крутящие моменты, вращающие колеса в направлениях, показанных стрелками. Отработанный воздух во впадинах между зубьями выходит в полость выхлопного канала В с давлением p2. Поскольку площадь участков ab и bc постоянно меняется, крутящий момент, развиваемый мотором, является пульсирующимМоторы . наружным зацеплением изготовляют с прямыми, косыми и шевронными зубьями. Моторы с прямыми и косыми зубьями работают без расширения сжатого воздуха и без обратного сжатия. Их реверсируют изменением направления подачи сжатого воздуха или механическим путем.

Пластинчатые (ротационные) моторы работают с частичным расширением сжатого воздуха и частичным обратным сжатием.

Рис. 19. Схема шестеренного пневмомотора

На рисунке 20 показана схема самой распространенной конструкции пластинчатого мотора. Он состоит из эксцентрично расположенных статора 1 и ротора 2. В продольных пазах ротора перемещается несколько пластин 3. Статор с торцов закрывается крышками, в которых имеются отверстия для подвода и выхлопа воздуха. Участок ВВ' является впускным, а участок СС' – выхлопным. При движении пластины а от точки А по направлению к впускному отверстию она преодолевает сопротивление сжатого воздуха. Как только пластина а пройдет кромку В, давление по обе ее стороны уравнивается

36

и сохраняется до тех пор, пока она не пройдет кромку В'. Тогда давление сжатого воздуха на пластину с рабочей стороны (со стороны впускного отверстия) начинает превышать давление с другой стороны, и усилие, возникшее вследствие разности давлений, создает крутящий момент, направленный по часовой стрелке.

Рис. 20. Схема пластинчатого пневмомотора

Пластинчатые моторы обладают рядом достоинств по сравнению с другими типами моторов: высокой энергоемкостью (при одинаковой мощности пластинчатые моторы имеют меньшую массу и меньшие размеры), простотой конструкции, плавностью крутящего момента. Недостатки пластинчатых моторов: значительные утечки; повышенное трение, в связи с этим быстрый износ пластин; сильный шум и большой расход смазочного материала. Указанные качества четко определили область применения пластинчатых моторов: они выгодны лишь там, где крайне ограничены размеры и масса. Поэтому наиболее широко их используют для привода ручного пневматического инструмента: сверлильных машин, ключей, гайковертов, щеток напильников, ножниц и др. Моторы применяют как с редуктором, так и без него, в зависимости от того, какая нужна выходная скорость инструмента. Пластинчатые моторы используют также для привода пневматических талей и другихПоршневыеподъемныхмотоустрыойствподразде. ляют на радиально-поршневые с поршнями, движущимися перпендикулярно оси выходного вала, и аксиально-поршневые с поршнями, движущимися параллельно оси выходного вала. Наибольшее распространение получили радиально-поршневые моторы. Обычная схема радиально-поршневого мотора (рис. 21) представляет собой кривошипношатунный механизм с поршнем 2, движущимся в рабочем цилиндре 1, шатуном 3 и коленчатым валом 4, являющимся выходным звеном. В рабочий цилиндр сжатый воздух подается распределительным золотниковым механизмом 8, который приводится в движение от выходного вала через шестерни 5, 6 и шатун 7. Сжатый воздух через золотник поступает в цилиндр и перемещает поршень вниз. Распределитель выполнен таким образом, что примерно на 5/8 длины полного хода поршня полость цилиндра разобщается с впускным

37

каналом. После «отсечки» поршень перемещается вследствие расширения замкнутого объема воздуха. При обратном ходе поршня золотник сообщает рабочую полость с атмосферой. В момент, когда поршень находится на некотором расстоянии от конца хода, золотник перекрывает выходной канал и при дальнейшем движении поршня происходит сжатие оставшегося воздуха. Таким образом, поршневой мотор работает с частичным расширением сжатого воздуха и с частичным обратным сжатием. Поршневой мотор можно изготовить с переменной степенью наполнения, что позволяет регулировать величину крутящего момента. Это достигается изменением фазы распределения (подачи сжатого воздуха) в рабочую камеру. В поршневых моторах применяют распределители двух типов – золотниковые и осевые (крановые). Поршневые моторы, как правило, изготовляют многоцилиндровыми. По способу расположения цилиндров они подразделяются: на звездообразные – с расположением цилиндров по радиусам в одной плоскости; рядные – с расположением цилиндров параллельно друг другу; V-образные – с расположением цилиндров под углом друг к другу. Получили также распространение моторы с поршнями двустороннего действия, в которых сжатый воздух подводится к обеим сторонам поршня. Одноцилиндровый мотор двустороннего действия можно рассматривать как двухцилиндровый мотор одностороннего действия, у которого совмещены оба цилиндра и поршни.

Рис. 21. Схема радиально-поршневого мотора

Типичная конструкция аксиально-поршневого мотора с одноступенчатым редуктором представлена на рисунке 22. В расточках блока цилиндров 2 помещены поршни 3, связанные шатунами 4 с наклонной шайбой 5. Распределительная ось выполнена за одно целое с крышкой 1, имеющей отверстия подвода и отвода воздуха. Сжатый воздух по одному из каналов А подводится в рабочие цилиндры. Усилие от давления сжатого воздуха на

38

поршни через шатун передается на наклонную шайбу 5. Тангенциальная составляющая этого усилия заставляет шайбу и блок поворачиваться, при этом вращается вал 8, который связан фланцем с блоком цилиндров и силовым карданом 9 с наклонной шайбой. Отработанный воздух из рабочих камер выходит через второй канал А в распределительной оси, а также через канал Б в блоке цилиндров. На конце вала 8 нарезаны зубья, находящиеся в зацеплении с зубчатыми колесами 6 планетарного редуктора. Водило 7 редуктора является выходным валом пневмомотора.

Рис. 22. Аксиально-поршневой мотор с одноступенчатым редуктором

Поршневые моторы по сравнению с другими типами моторов обладают рядом достоинств: имеют малую утечку воздуха, легко реверсируются изменением направления потока сжатого воздуха, допускают перегрузку, позволяют изменять степень наполнения. Поршневые моторы применяют для привода машин, лебедок, конвейеров во взрывоопасных цехах и участках, а также для привода сверлильных машин.

Гидродвигатели

Объемные гидродвигатели преобразовывают энергию потока рабочей жидкости в энергию движения выходных звеньев. В зависимости от вида движения выходного звена различают гидродвигатели с возвратнопоступательным движением (гидроцилиндры); с неограниченным вращательным движением (гидромоторы); с ограниченным поворотным движением (с поворотом на угол, не превышающий 360°; поворотные гидродвигатели: шиберные, поршневые и мембранные). Требования к гидродвигателям исполнительных устройств промышленных роботов изложены в ГОСТ 2605885. Гидроцилиндры. Гидроцилиндры (рис. 23) применяют наиболее часто в качестве гидродвигателей, так как их изготовление доступно и на неспециализированных предприятиях. Рабочим звеном гидроцилиндра могут быть поршень 2 (рис. 23, а, б, г), плунжер 2 (рис. 23, в, ж), мембрана 5 (рис. 23, д), сильфон 6 (рис. 23, е), соединенные со штоком 3 и размещенные в корпусе 1.

39

Поршневые и плунжерные гидроцилиндры применяют обычно в силовых приводах, сильфонные и мембранные - во вспомогательных устройствах и системах управления. Принцип работы гидроцилиндров заключается в следующем. При подаче жидкости под давлением в рабочую полость А цилиндра поршень 2 (или плунжер 2) со штоком 3 перемещается (на рисунке – вправо). При этом рабочая жидкость вытесняется из противоположной полости Б цилиндра (рис. 23, б, г) или сжимается пружина 4 (рис. 23, а). При подводе рабочей жидкости в полость Б поршень (рис. 23, б, г) со штоком перемещается влево. По направлению действия рабочей среды различают гидроцилиндры двустороннего действия, у которых движение выходного звена (например, штока) под действием рабочей жидкости возможно в двух противоположных направлениях (рис. 23, б, г, д) и гидроцилиндры одностороннего действия, у которых движение выходного звена под действием рабочей жидкости возможно только в одном направлении, причем возврат может быть осуществлен под действием пружины, силы тяжести или звена механизма (рис. 23, а, в, е, ж). По характеру хода выходного звена цилиндры бывают одноступенчатые, у которых ход выходного звена (штока) равен ходу рабочего звена (поршня), и телескопические (рис. 23, ж), у которых полный ход выходного звена 3 равен сумме ходов всех рабочих звеньев 2. Конструкция телескопического цилиндра представляет собой корпус 1, в котором перемещаются один относительно другого несколько концентрично расположенных поршней 2 и 3. Основными параметрами цилиндров являются номинальное давление Р (МПа); диаметр поршня D (мм); диаметр штока d (мм); ход поршня L (мм).

Рис. 23. Схемы гидроцилиндров:

а) поршневого с односторонним штоком одностороннего действия; б) поршневого

содносторонним штоком двустороннего действия; в) плунжерного; г) поршневого

сдвусторонним штоком двустороннего действия; д) мембранного с односторонним штоком двустороннего действия; е) сильфонного; ж) телескопического

40