CAPITOLUL 4 – MOTOARE PNEUMATICE – ROTATIVE

Motoare pneumatice rotative

Caracterizare

La motoarele pneumatice rotative organul de ieşire este un arbore ce are o mişcare de rotaţie pe un unghi nelimitat. Mişcarea poate fi continuă sau incrementală (pas cu pas).

Clasificare

Din punct de vedere constructiv există mai multe variante de motoare cu mişcare continuă, şi anume: cu palete, cu roţi dinţate, cu pistoane, cu pistoane profilate etc. La acestea se adaugă turbinele pneumatice, care sunt motoare pneumodinamice.

Cele mai întâlnite variante de motoare rotative incrementale sunt cele cu mecanisme cu came şi cele cu angrenaje armonice.

Criterii de alegere

Alegerea variantei constructive de motor pneumatic rotativ se face, de regulă, în funcţie de turaţia nominală (tab.6).

Tabelul 6

Pentru aplicaţiile unde criteriul turaţiei nu este hotărâtor, trebuie luate în considerare alte aspecte, cum sunt:

– posibilităţile de miniaturizare;

– greutatea specifică;

– complexitatea construcţiei;

– preţul de cost;

– randamentul motorului etc.

Aplicaţii

Motoarele pneumatice rotative sunt folosite cu precădere pentru antrenarea sculelor de mână (maşini de găurit, polizoare, maşini de şlefuit, lustruit sau gravat, şurubelniţe etc.), precum şi a unităţilor de găurit, alezat, filetat şi rectificat utilizate în construcţia maşinilor – unelte agregat.

 

Construcţii

Variantele constructive de motoare rotative cele mai folosite în sistemele de acţionare pneumatice sunt cu palete şi respectiv cu roţi dinţate. Acest lucru este o consecinţă a unor avantaje oferite de aceste construcţii, cum sunt: simplitatea constructivă, gabaritul redus, greutatea specifică mică. Puterile dezvoltate de aceste motoare pot varia în domeniul 70…10000 W.

În figura 45 este prezentat principial un motor pneumatic cu palete. Elementele constructive ale motorului sunt:

– statorul 1 în care sunt prelucrate orificiile de alimentare cu aer A şi de evacuare E;

– rotorul 3 în care sunt prelucrate canale radiale sau înclinate în care culisează paletele;

– paletele 2;

– arborele 4, pe care este fixat rotorul prin intermediul unei pene longitudinale.

Figura 45

În plus, în construcţia motorului mai există:

– două capace laterale, nefigurate, care închid statorul , formând împreună cu acesta volumul de lucru, împărţit în mai multe camere de către palete;

– doi rulmenţi cu bile montaţi în capace, care constituie reazemele motorului.

Rotorul 3 este montat excentric în raport cu statorul 1, lucru ce favorizează formarea camerelor active de volume variabile. Paletele se rotesc împreună cu rotorul şi în acelaşi timp culisează radial în canalele practicate în rotor (între poziţiile extreme a şi b). Paletele sunt menţinute în contact cu suprafaţa interioară a statorului de forţele centrifuge ce apar. De aceea este indicat ca acest tip de motor să lucreze cu viteze medii sau înalte.

Pentru menţinerea fermă a contactului dintre palete şi stator chiar şi în cazul unor turaţii mici există şi soluţia aducerii aerului comprimat de pe circuitul de alimentare în spatele paletelor.

Numărul de palete este în general cuprins între 3 şi 10. Un număr mare de palete determină creşterea cuplului motor, diminuarea pulsaţiilor momentului motor şi asigură condiţiile unei porniri mai bune. Pe de altă parte, odată cu creşterea numărului de palete se complică tehnologia de execuţie şi montaj a motorului. Trebuie deci ca numărul de palete să fie stabilit cu discernământ.

În figura 46 este prezentată o secţiune printr-un motor pneumatic rotativ cu roţi dinţate. Aceste motoare se utilizează, cu precădere, pentru puteri şi momente mari, dar pot fi şi miniaturizate fără a ridica probleme din punct de vedere tehnologic.

Figura 46

 Se pot identifica aici următoarele elemente constructive:

– două roţi dinţate cilindrice identice 3 şi 6 în angrenare, a căror dantură este de dreaptă, evolventică sau în V;

– un stator format dintr-un corp central 1 şi două capace plasate la extremităţile corpului (care nu apar în figură); în corpul central, a cărui parte interioară îmbracă cu un joc minimal exteriorul celor două roţi, sunt prevăzute cele două orificii A şi E;

– un arbore 2, solidarizat cu roata 3 prin intermediul penei longitudinale 4, care traversează unul dintre capace printr-un orificiu etanşat;

Momentul util transmis la arborele de ieşire este creat de forţele de presiunea F_p datorate repartizării uniforme a presiunii de alimentare pe flancurile dinţilor ce ies din zona camerei active.

Simbolizare

În figura 47 este prezentat simbolul unui motor pneumatic rotativ.

Figura 47

 Caracteristici

Indiferent de tipul constructiv, caracteristicile funcţionale

ale unui motor pneumatic rotativ au forma din în figura 48.

Figura 48

Notaţiile de mai sus au următoarea semnificaţie:

M – momentul dezvoltat de motor

W – puterea furnizată

n – turaţia arborelui motorului

p – presiunea de alimentare.

Se observă că variaţia momentului cu turaţia este practic liniară. Pe măsură ce momentul scade, turaţia creşte până la valoarea n_g, numită turaţie la mersul în gol.

La turaţii mici momentul motor are valoare mare, ceea ce face posibilă utilizarea acestor motoare în acele aplicaţii unde se doreşte obţinerea unui moment motor cât mai mare. Trebuie subliniat faptul că aceste motoare nu se deteriorează atunci când rotorul se blochează.

Motoarele pneumatice rotative pas cu pas sunt mai puţin utilizate în sistemele de acţionare pneumatice uzuale. În lucrarea [2] sunt prezentate pe larg asemenea construcţii.

Prof. Dr. Ing. Mihai Avram