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活塞式氣動馬達氣缸的工作循環五個過程
[2020-07-27]

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活塞式氣動馬達氣缸的工作循環可以簡化為五個過程,即壓縮氣體進入氣缸、氣體膨脹、一次排氣、餘氣壓縮和二次排氣,缸內高壓氣體的變化過程如圖3-1所示。氣缸在進氣一次排氣和二次排氣過程與外界有氣體交換,在膨脹階段和餘氣壓縮階段,配氣閥隔絕了氣缸與外界的工質氣體流動。

圖3-1中0-1段,活塞在上止點向下運動,配氣閥未打開,缸內是一個餘氣膨脹的過程;活塞在位置2-3段時,氣缸從1點開始以壓力P1進氣,作用在活塞上的氣體壓力通過連杆驅動曲軸旋轉輸出扭矩,2-3 段為定壓作功階段;在3-4段,配氣閥關閉,氣缸內壓縮氣體由壓力P1自由膨脹至P′,3-4 段為氣體絕熱膨脹作功階段;4-5段為絕熱排氣階段,一次排氣閥瞬間開啟,壓力瞬間降到P2;當活塞從位置5至下止點6再返回5 的過程中,排氣閥開啟,缸內氣體開始排出,壓力將至大氣壓P2,5-6段為定壓排氣階段;在5-7段配氣閥關閉,氣缸內餘氣在活塞的上移作用下開始壓縮至壓力P3,5-7 段為絕熱壓縮階段;在7-8段,二次排氣閥瞬間開啟,氣體衝出氣缸,壓力瞬間降到P2,可近似為等容膨脹;在8-1段排氣閥開啟,缸內氣體壓力接近於外界大氣壓力P2。馬達缸體在一循環周期內,進入缸體內壓縮氣體的總壓力能W 為圖3-1 中由 1-2-3-4-5-7-8-1 所圍成的麵積,即

由式(3-1)可知,在工作過程中,保持氣缸結構尺寸和氣源壓力不變的前提下,適當提高缸體內壓縮氣體在膨脹過程的輸出功是提高氣動馬達有效輸出扭矩和有效功率的重要環節。由圖3-1 可以看出,提高缸體內壓縮氣體在膨脹過程輸出功的兩個基本途徑是提高缸內氣體壓力和增大膨脹體積,其中膨脹體積,即氣體體積膨脹比由馬達缸體結構和配氣閥配氣相位決定,缸內氣體壓力是由馬達缸內壓縮氣體的瞬時狀態決定。

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