旋转气缸工作原理及叶片式旋转气缸特点

时间：2022-10-29

旋转气缸工作原理及叶片式旋转气缸特点

旋转气缸定义：

旋转气缸也是气动执行元件的一种。它的作用相当于电动机或液压旋转气缸。即输出力矩，拖动机构作旋转运动。旋转气缸和其他气动元件一样具有许多*特的特点，在许多情况下使用旋转气缸可以降低造价，技术上更趋**。连续回转机构的驱动宜选用旋转气缸驱动，既可无级调速，还能方便实现正反转，适应于恶劣环境，且能带在启动。

旋转气缸按工作原理可分为容积式和透平式：

透平式旋转气缸一般通过喷嘴将空气的流动能直接转变成工作轮的机械能。其优点为能容比大，输出轴速度高，可以改变喷嘴数目来调节功率；缺点为小功率情况下效率低、逆转复杂，在工况急剧变化时会降低效率低速时工作不稳定。

旋转气缸应用：

旋转气缸采用压缩空气驱动，在易燃、易爆、高温、振动、潮湿、粉尘等恶劣条件均能正常工作，且具有过载保护功能，可以直接带负载启动；可长时间满载连续运转。多用于高速、恒负载工况。容积式旋转气缸工作原理和液压旋转气缸相似，按结构形式可分为叶片式、活塞式、齿轮式等。较为常见的是活塞式旋转气缸和叶片式旋转气缸叶片式旋转气缸制造简单、结构紧凑，但低速运动转矩小、低速性能不好，适用于中低功率的机械，目前在矿山及风动工具中应用普遍。高速小转矩宜选用叶片式旋转气缸，当机构旋转速度较高，而转矩较小时，可直接选用叶片式旋转气缸驱动；较高转速可达5×

叶片式旋转气缸结构：

叶片式旋转气缸主要由定子、转子、叶片及壳体构成。在定子上有进-排气用的配气槽孔，转子上铣有长槽，槽内装有叶片，定子两端盖有密封盖，转子与定子偏心安装。这样，沿径向滑动的叶片与壳体内腔构成旋转气缸工作腔室。叶片的数量直接影响旋转气缸的效率，启动性能以及运动的平稳性，通常为3~5个叶片，特殊情况下可达10个。

转子两侧有前后盖板，叶片在转子的槽内可径向滑动，叶片底部通有压缩空气，转子转动是靠离心力和叶片底部气压将叶片紧压在定子内表面上。定子内有半圆形的切沟，提供压缩空气及排出废气。

叶片式旋转气缸工作原理：

旋转气缸工作原理同液压旋转气缸相似。压缩空气从输入口A进入，进入后分为两路，一路经定子两端的密封盖上的槽进入叶片底部(图一中未标出),将叶片推出**在定子内；另路进入由叶片、定子、转子及两端密封盖构成的月牙形密闭空间，作用在工作室两侧的叶片上，产生一个使转子旋转的力。由于转子偏心安装，从而形成了多个镰刀形的工作容腔，两叶片伸出长度不同，使气压力的作用面积不等而产生转矩差，使转子按逆时针方向旋转，心转子转动时，工作室容积发生变化，在相邻工作室的叶片上产生压力差，利用该压力差推动转子转动。叶片与外壳内表面之间的密封在工作过程中靠其本身的离心力来保证，在启动阶段通过引入其底部的压缩空气或利用弹簧来实现。做功后的气体从输出口排出，若改变压缩空气输入方向，即可改变转子的转向

图二所示叶片式旋转气缸采用了不使压缩空气膨胀的结构形式，即非膨胀式，工作原理如上所述。图二所示叶片式旋转气缸采用了保持压缩空气膨胀行程的结构形式。当转子转到排气口C位置时，工作室内的压缩空气进行一次排气，随后其余压缩空气继续膨胀直至转子转到输出口B位置进行二次排气。旋转气缸采用这种结构能有效地利用部分压缩空气膨胀时的能量，提高输出功率。非膨胀式旋转气缸与膨胀式旋转气缸相比，其耗气量大，效率低；单位容积的输出功率大，体积小，重量轻。

叶片式旋转气缸的特点是:①可实现双向转动；②体积小，单位量输出功率很高；③由于泄漏很难避免，因此其效率受到限制；④运转可靠，维护、保护*；⑤无论如何一定要对其进行有效的润滑；⑥功率范围为0.05~20kW;⑦转速范围为200~80000/min;③叶片式旋转气缸启动及低速运转时的特性不好，在转速500r/min以下场合使用，必须要配用减速机构。

叶片式旋转气缸主要应用于矿山机被、气动工具、举升装置、搅拌器、**设备等。

为了便于使旋转气缸适应不同的应用场合，常常给它装上一些辅助装置：如变速机构，用于将其转速降至合适的值，常用的是行星变速的机构。调节机构，用于限制旋转气缸的空载转速，其效果为同样的额定转速，但空载转速较低，负载变化时，转速变化较小。

齿轮式旋转气缸的工作原理是：在齿轮式旋转气缸中，压缩空气作用在两个齿轮的齿侧面上，两个齿轮中，其中一个固定在工作轴上，另一个与其相啮合，使其旋转的力就是压力与齿侧面积的乘积。

齿轮式旋转气缸有双齿轮式和多齿轮式，而以双齿轮式应用得较多。其结构形式包括：直齿式齿轮旋转气缸；斜齿式齿轮旋转气缸；人字齿式齿轮旋转气缸。

直齿式齿轮旋转气缸是完全靠充入的介质的静压力来工作的机械。压缩空气在整个工作过程中无膨胀的过程，也即它的膨胀功没有被利用。斜齿及人字齿式齿轮旋转气缸这两种形式的旋转气缸在工作过程中利用了压缩空气的一部分膨胀功。

齿轮式旋转气缸特点是:①结构简单，工作可靠，对气源质量要求低、耐冲击及惯性小；②单位重量输出功率较高，整体体积小；③转矩脉动较大，耗气量较大，效率较低；④输出功率可达约70kW,人字齿旋转气缸的输出功率甚至可约330kW,转速较低为1000~3000r/min。

齿轮式旋转气缸应用：

主要应用于地下作业、化学工业、冶金工业和重工业领域，用于驱功输送设备、卷扬机等；用于驱动泵及安全保险装置、转炉、混料装置、吹氧枪、转塔及其他种类炉子的驱动以及作为柴油机的启动旋转气缸等。

图为齿轮式旋转气缸结构原理

这种旋转气缸的工作室有一对齿轮构成，压缩空气由对称中心处输入，齿轮在压力的作用下回转。采用直齿轮的旋转气缸可以正反转动，采用人字齿轮或斜齿轮的旋转气缸则不能反转。

如果采用直齿轮的旋转气缸，则供给的压缩空气通过齿轮时不膨胀，因此效率低。当采用人字齿轮或斜齿轮时，压缩空气膨胀60%~70%,提高了效率。

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