如何控制氣動(dòng)馬達(dá)-綜合指南

如何控制氣動(dòng)馬達(dá)

流體動(dòng)力用戶不應(yīng)忽視氣動(dòng)馬達(dá)在某些應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)勢，在這些領(lǐng)域，氣動(dòng)馬達(dá)的性能可能優(yōu)于電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)。氣動(dòng)馬達(dá)可在惡劣環(huán)境下工作，例如極熱或極冷、腐蝕性、易燃或易爆環(huán)境。氣動(dòng)馬達(dá)可通過簡單的閥門進(jìn)行控制，可立即反轉(zhuǎn)，無限期停轉(zhuǎn)而不會(huì)損壞，并可安裝在任何位置運(yùn)行。

小型葉片式和活塞式馬達(dá)的功率最高可達(dá) 3 HP。大型活塞馬達(dá)的功率最高可達(dá) 25 HP。雖然大多數(shù)馬達(dá)最適合高速、低扭矩應(yīng)用，但至少有一種新設(shè)計(jì)已推出，適用于低速、高扭矩操作。

它們確實(shí)有一定的局限性。它們的效率低于其他電機(jī)。它們的速度調(diào)節(jié)能力較差；也就是說，它們根據(jù)負(fù)載改變速度。如果負(fù)載發(fā)生變化，它們的速度也會(huì)發(fā)生變化。

單旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方向控制
最簡單的啟?？刂剖侨魏晤愋偷碾p向閥 - 球閥、閘閥、截止閥、塞閥、閥芯，放置在馬達(dá)入口的空氣供應(yīng)中。

 如果氣動(dòng)馬達(dá)停止時(shí)必須排除兩個(gè)端口上的空氣阻塞，則可以像圖中這樣連接三通閥。

為了在空氣關(guān)閉后更快速地停止，可以如圖所示連接四通閥、止回閥和針閥。在正常運(yùn)行期間（電磁閥通電），氣動(dòng)馬達(dá)排出的大部分廢氣將通過止回閥和四通閥相對不受限制地排入大氣。在停止時(shí)（電磁閥斷電），廢氣不再能夠通過止回閥，而是被迫通過針閥，并且可以根據(jù)需要進(jìn)行限制。

可逆馬達(dá)的方向控制
氣動(dòng)馬達(dá)的方向控制與氣缸不同。氣缸可以在行程的每個(gè)末端在壓力下停止在正向止動(dòng)裝置上。對于氣動(dòng)馬達(dá)，應(yīng)在停止時(shí)從兩個(gè)端口移除壓力，以避免由于內(nèi)部泄漏而造成過多的空氣浪費(fèi)。這需要一個(gè) 3 位 4 通閥，其中氣壓被阻擋在中性位置，根據(jù) 應(yīng)用需求，可以是封閉中心（圖 4） 或浮動(dòng)中心 （圖 5） 。

圖 4. 封閉中心閥。

圖 5. 浮動(dòng)中心閥。

氣動(dòng)馬達(dá)的扭矩和速度控制
氣動(dòng)馬達(dá)的扭矩與入口和出口之間的壓力差成正比。
運(yùn)行扭矩。 馬達(dá)啟動(dòng)后，軸上的輸出扭矩達(dá)到最大值，然后隨著速度的增加而急劇下降，直到馬達(dá)達(dá)到自由運(yùn)行速度時(shí)變?yōu)榱恪?在此速度下沒有扭矩輸出，因?yàn)樗信ぞ囟荚趦?nèi)部消耗以克服摩擦和氣流損失。

當(dāng)馬達(dá)與負(fù)載耦合時(shí)，它會(huì)根據(jù)負(fù)載所需的扭矩盡可能快地旋轉(zhuǎn)負(fù)載。如果負(fù)載減少，馬達(dá)就會(huì)提高速度，直到其扭矩再次與負(fù)載要求相匹配。如果負(fù)載增加，馬達(dá)就會(huì)減速，直到其扭矩輸出與負(fù)載要求再次匹配。在這方面，氣動(dòng)馬達(dá)的作用非常像氣缸；其速度會(huì)隨著負(fù)載的減少或增加而增加或減少。

失速扭矩。 當(dāng)氣動(dòng)馬達(dá)運(yùn)行時(shí)，如果軸負(fù)載逐漸增加，馬達(dá)將繼續(xù)降低其速度，直到達(dá)到最大扭矩點(diǎn)，大約為 25 至 100 RPM。由于這是它可以產(chǎn)生的最大扭矩，因此扭矩負(fù)載的任何進(jìn)一步增加都會(huì)導(dǎo)致其突然失速。

啟動(dòng)扭矩。 氣動(dòng)馬達(dá)的啟動(dòng)扭矩相當(dāng)?shù)?，不到其最大運(yùn)行扭矩的 75%。通過適當(dāng)?shù)墓苈吩O(shè)計(jì)和調(diào)整，在啟動(dòng)時(shí)使馬達(dá)暴露在比其正常運(yùn)行壓力更高的壓力下，可以增加啟動(dòng)扭矩。

增加啟動(dòng)扭矩。圖 6。 大多數(shù)氣動(dòng)馬達(dá)應(yīng)用都需要速度控制閥來設(shè)定馬達(dá)在負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的速度。提高啟動(dòng)扭矩的關(guān)鍵是將速度控制置于馬達(dá)出口，或?qū)⒖赡鏆鈩?dòng)馬達(dá)置于節(jié)流模式。

圖 6中顯示的壓力表讀數(shù)  是在施加氣壓后但電機(jī)啟動(dòng)前。由于還沒有空氣流動(dòng)，速度控制閥上不會(huì)出現(xiàn)壓力下降，馬達(dá)端口上會(huì)出現(xiàn)全線壓力。因此，啟動(dòng)扭矩是全線壓力的函數(shù)。

圖6. 啟動(dòng)時(shí)的壓力關(guān)系（無氣流）。

圖 7. 當(dāng)氣動(dòng)馬達(dá)達(dá)到全速時(shí)，由于氣流導(dǎo)致速度控制閥兩端的壓力下降，馬達(dá)兩端的壓力將降至正常運(yùn)行值。因此，運(yùn)行扭矩是管線壓力減去速度控制閥兩端壓力下降的函數(shù)。

為了充分利用這種增加啟動(dòng)扭矩的方法，允許空氣啟動(dòng)流向馬達(dá)的控制閥應(yīng)該是快速開啟型，就像電磁閥一樣，而不是操作員可以逐漸打開的閥門。

圖 7. 氣動(dòng)馬達(dá)達(dá)到全速（全氣流）時(shí)的壓力關(guān)系。

可逆馬達(dá)的扭矩和速度控制
圖 8。 可逆氣動(dòng)馬達(dá)的完整控制管路將包括四通閥上游的壓力調(diào)節(jié)器。這可控制最大啟動(dòng)、運(yùn)行和失速扭矩，并防止過大壓力到達(dá)馬達(dá)。

大多數(shù)小型氣動(dòng)馬達(dá)的設(shè)計(jì)工作壓力不超過 100 PSI。例如，如果調(diào)節(jié)器設(shè)置為 120 PSI，這將允許流量控制閥的壓降為 20 PSI，同時(shí)仍能為馬達(dá)提供滿負(fù)荷工作壓力。啟動(dòng)扭矩為 120 PSI，運(yùn)行扭矩為 100 PSI。

該回路應(yīng)包括一對在馬達(dá)管路中作為節(jié)流速度控制器連接的流量控制閥。

與封閉式中心四通閥相比，浮動(dòng)中心閥可以通過防止馬達(dá)停止時(shí)壓力被困在閥門和馬達(dá)之間來提供更大的啟動(dòng)扭矩。

圖 8. 可逆氣動(dòng)馬達(dá)的扭矩和速度控制。