２００６年增刊

梁前超，等：双转子气动电机的结构设计与分析

第１９卷

与一般传动的齿轮不同，齿轮式气动电机齿上

的应力很小，齿的根切对于齿根的减弱没有实际意

义，所以齿轮转子齿数按以下条件选取：

８≤Ｚ≤２０。

（４）

齿轮转子模数的选取，必须符合国家标准系

列，其适合范围为：

４≤Ｍ≤１６。

（５）

齿轮转子宽度的选取根据有关资料：

ｂ／Ｄａ＝１．２～１．３。

式中：Ｄａ为齿顶圆直径。

所以ｂ＝（１．２～１．３）Ｄａ＝（１．２～１．３）（ｚ＋２）

Ｍ：

即１．２（Ｘ，＋２）Ｍ≤ｂ≤１．３（Ｚ＋２）Ｍ。

（６）

根据有关资料，在斜齿式气动电机中，转子的

螺旋角一般在以下范围内选取：

６。≤口≤１１。。

（７）

以２．２

ｋＷ、１５

ｋＷ齿轮为例来看齿轮口参数

的比较。螺旋角口取值太小或太大都是不合适的。

如果不适当地采用小角度，如取ｐ＝２。～４。，则转

子因没有降低比压和实际上没有增加重叠系数，并

不比直齿齿轮电机有优越性。采用大的螺旋角，如

取口＝２５。～３０。或者更大，同样也不适当。因为在

这样的角度情况下，虽然得到好的重叠系数，但极

端地增加了齿的纵向滑动，因此降低了电机的效

率。而且具有大螺旋角的转子会引起大量的压气漏

损，也使轴向力急剧加大。我们制造了一台２．２

ｋＷ，口＝１６。２０’的电机，效果不太好，轴向力太

大，易产生卡死现象，启动较为困难。所以对于斜

齿轮电机的转子螺旋角的选择，更使转子从一端到

另一端在齿的前面或者它的后面达到线接触，并由

接触线防止从进气腔到排气腔的漏损。否则，气体

漏损将是很大的。

实践证明：合适的螺旋角取值范围应为口＝６。

～１１。，螺旋角口是在分度圆上。一般情况下小的

角度值对应于较大的转子长度，而大的角度则对应

于短的长度。

３功率匹配设计

最大功率的选取与最高转速之间的关系试验曲

线见实验报告。一般气动电机的最大扭距在低速

时，最大功率在１／２最大转速处。因此应根据实际

负载情况选取气动电机的工作范围。

４气体流道及流体力学计算

应采用计算流体力学ＣＦＤ进行流道设计。根

据气电机的设计资料即几何参数，运用计算流体力

学ＣＦＤ方法和手段，对气流通道内流场和气动性

能进行研究，计算气动电机的功率、效率等指标。

适用于ＣＦＤ流体动力分析的ＣＡＤ最优几何建

模，ＣＡＤ几何建模结果向网络划分软件的导人；

流场控制体的构建与描述；流体动力建模及流场控

制体ＲＡＮＳ方程的最佳离散化方法，端流模型、初

始条件和边界条件的选取和确定。数值计算的处理

分析等。最后得出气体通道的ＣＡＤ造型，用于实

际制造。我们进行了两种２．２ｋＷ气动电机的气道

设计，如图１所示。结果表明（ａ）中的效率正常

且ｎ＝３

０００ｒ／ｍｉｎ，Ｎｅ＝２．２

ｋＷ，而（ｂ）中的流

道较大，但属非流线型，气道发热，噪声大，效率

极低，发出气体干扰噪声，乃＝２

２００ｒ／ｍｉｎ，Ｎ＝

１．１

ｋＷ，达不到３

０００

ｒ／ｍｉｎ转速。

气流

｝勿ｐ沁过巡

霪

一场匿

臣

沁一燃

霪

（ａ）正常流线型流道

Ａ

Ｂ

一锈匿

霪

瓯一燃

５结论

（ｂ）非正常流线型流道

图１气动电机流道示意图

以２．２

ｋＷ和１５

ｋＷ双转子气动电机的设计为

例，讨论了双转子斜齿轮气动电机转子齿轮的主要

参数计算，对１５ｋＷ气动电机的结构设计和气流

道设计作了初步的分析、探讨。对海军舰艇动力系

统中使用的气动电机的维修管理具有重要意义。

参考文献

［１］崔勇，章小苑，等．斜齿式气马达齿轮转子参数的设

计计算［Ｊ］．凿岩机械气动工具，２００１，（１）．

收稿日期：２００６—０５

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