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1、理工学院 毕业设计（论文）外文文献翻译气动马达的设计与研究杜长龙 杨善国 杨秀（机电材料工程学院 中国矿业科技大学，苏州，221008，中国）摘要：气动马达是将压力能转换为机械能的能量转换装置，特点为防爆、负载安全、绝不烧损、无段速度控制、紧急动力驱动、瞬间正逆转向、安装灵活、可在电动马达、油压马达、步进马达、伺服马达不适用场合下使用。多种减速比可供选配。结构简单、体积小、重量轻、操作容易、维修方便。广泛用于搅拌设备、涂装设备、食品药物包装、研磨机、矿井设备及自动生产线等设备上。在对现今气动叶片电机结构原理分析的基础上, ,我们提出了气动叶轮液压马达这一设想，并对此进行了研究。MFT80Y类型
2、的气动马达的构造原理，是旋转剪切机制研究的新项目。它整合了气动叶片电机以及行星齿轮减速装置。旋转剪切机制的数学模型力求优化设计，按照MATLAB优化工具箱的指令而绘制。MFT80Y类型的气动马达的性能，设计优化，经现场试验。 关键词: 锚杆钻机 , 气动马达、优化设计0.简介 由于单电源，重量轻，输出性能优良等特点，气动锚杆钻机已被广泛应用于矿井设备。根据气动马达的不同结构，气动锚杆分为缸电机，齿轮电机，叶片电机三种类型。其中，叶片马达类型结构最优。特点是：尺寸小，输出功率大，低噪音，低扭矩脉动。此外，在叶片顶端磨损和撕裂后，它还可以自动延伸到补偿。本文旨在设计及研究气动锚杆钻机，在强调旋转剪
3、切机构的优化设计同时，介绍样机的研究和工业性试验结果。1.构造原理新设计的MFT-80Y型气动锚杆钻机马达叶片如图1所示。它主要构成旋转剪切机制，推进机制和运行机制。其中，旋转剪切机制是由叶片气动电动机，一个阶段的行星齿轮箱和供水系统构成。;推进机制是由具有两个玻璃纤维伸缩腿和辅助配件的三个阶段构成。运行机制实行一体化操作处理。图1 MFT-80Y型锚杆钻机当压缩空气通过操作阀门的运行机制进入叶片气动时 ，MFT-80Y型锚杆钻机开始旋转，进入工作状态。2扶轮剪切机构气优化设计扶轮剪切机构是气动锚杆钻机的重要组成部分。为了使整个锚杆钻机结构紧凑，并完善其功能，以更好地满足消费者的实际需求，本文
4、将采用现代设计方法对扶轮剪切机构进行参数优化设计。 处于工作状态的气动电机转速通常高达每分钟旋转几千转，而设计的扶轮剪切机构输出转速是每分钟旋转几百转。锚杆钻机通常包括气动马达和速度降低设备。本设计采用单一行为离子叶片气动电机和行星齿轮减速装置。（如图2所示）图2 RSM 的准则 2.1目标函数和设计变量根据实际工程中应用的离子要求,此设计以采用最低数量的扶轮剪切机构为目标。缸体的内半径构成了气缸的容量。气缸的容量主要决定气动电机的尺寸和量。太阳齿轮的体积和整个行星齿轮的体积和影响并决定行星齿轮箱的尺寸和量。那么V = V 1 + V2即可看作扶轮剪切机构优化设计的目标功能。 即：根据它的行星
5、齿轮系统条件之间的关系，气动马达的与齿轮箱输出转动力矩的位移关系公式，以及叶片气动马达的位移公式公式如下：在公式(1)和(2)中R,B、e、Z、p、分别是定子内半径，转子宽度、偏心距离,叶片数量、叶片厚度。表明气动马达的输入和输出空气压力和容积效率之间的差别。m, b , Z a, c, T 分别代表齿轮模数、齿轮宽度、数目、数字太阳齿轮的行星齿轮、输出力矩和剖析行星变速箱的效率。通常情况下,有3个行星齿轮，所以独立参数将会影响容量V，R, B，e,Z, m,b ,Za所以设计变量为：目标函数设计变量可以是:2.2限制性条件2.2.1几何限制（1）根据内部半径为R的定子，转子宽度为B，叶片数，
6、叶片厚度的经验公式，几何限制为：（2）按不削弱齿轮，齿轮宽度，相邻的行星齿轮限值条件，以及齿轮装配条件，几何约束条件为：除上述几何限制外，每个设计变量必须在零以下。 2.2.2属性限制定子叶片气动马达的运用公式,可以写作如下:该公式中是叶片旋转角。（1） 气动马达叶片的相对滑动速度的限制性条件可以直接写为： (2)气动马达的最高线速度的限制条件可直接写为 : (3)听觉接触疲劳强度的限制： （4）听觉根弯曲疲劳强度的限制：综上所述,数学模型的优化设计就是一个最优化的问题，它构成8个变量,以及27个平等和不平等限制条件。如下所示：基于以上优化设计模型(3), 通过 MATLA工具箱，实现了扶轮剪
7、切机构参数最优化。3.性能参数和工业测试通过上述优化方法，我们完成了MFT-80Y型叶片气动马达发动机性能参数:(1)岩硬度 = 8;(2)工作气压0.40 0.63兆帕;(3)额定功率2.6千瓦;(4)额定的离子扭矩80KN;(5)最大扭矩120KN;(6)负荷离子速度0 750 转 /分钟;(7)推动力5 kN。国内两家知名企业已对该样机进行了工业测试，测试结果显示的是:与同一类型的机器相比,它有如下特性：输出功率大、噪音低、岩石钻探能力强，钻井速度快,操作简单。由此可知，采用最优方法设计的MFT-80Y类型叶片电机、结构简单，使用方便，工作性质良好，结构简单而紧凑，,可应用到煤矿等领域。
8、4 总结(1)本文涉及的气动锚杆钻机马达叶片的优点为：体积小、重量轻，结构简单,使用方便，运行稳定。是锚杆中的最优类型。(2)本品第一次整合叶片气动马达与行星变速箱，并采用最优设计方法达到参数最优化，实现该产品的最优设计。(3)此试验表明采用最优设计方法设计的产品取得了令人满意的结果。参考文献：1杨善国.锚杆钻机气动叶片电机的研究D。徐州:中国矿业科技大学.20012 杜长龙.锚杆钻机的设计与研制J.中国矿业科技大学学报.2002(1):92 953杜长龙.矿山机械的应用程序和优化设计的数学模型 M.北京:煤炭工业出版社,1998,124 131Design and research on p
9、neumatic vane motor roofbolterDU Changlong YANG Shanguo YANG Xiu（College of Mechatronic and Material Engineering， China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008 China）Abstract ：Pneumatic motor is will stress can convert mechanical device that converts energy characteristics for explosion-pr
10、oof, load security, never burning, segmentless speed control, emergency driving, instant are reversed to, installation flexible, can be in electric motors, hydraulic motor, stepping motor, servo motor not applicable occasions use. A variety of slow than available for selection. Simple structure, sma
11、ll volume, light weight, easy operation and easy maintenance. Widely used for mixing equipment, coating equipment, food and drug packaging, grinding machine, mining equipment and automatic production line equipment.On the basis of analysis of the present roofbolters structures, the pneumatic vane mo
12、tor roofbolter was proposed and researched. Structure principle of MFT80Y type pneumatic vane motor roofbolter was expounded, a new project of the rotary shearing mechanism with integrating pneumatic vane motor with epicyclic reduction gear unit was carried out, the mathematical model for optimum de
13、sign of the rotary shearing mechanism was set up, and the optimum design for the rotary shearing mechanism was made by MATLAB Optimization Toolbox. Finally, performance of MFT-80 type pneumatic vane motor roofbolter made with optimum method and the onsite experiment were introduced.Keywords： roofbol
14、ter, pneumatic motor, optimum design 0.Introduction Pneumatic roofbolter has now been widely used in the coal mine roadway roofbolting due to the features such as excellent output property，single power and light weight，Pneumatic roofbolters are divided into three types which are cylinder motor type，
15、gear motor type and vane motor type according to the different structure of the pneumatic motor。Among them，vane motor type is the optimum type of structure because it can output greater power with small dimension，and it can automatically extend to compensate after the vane top is worn and torn，and b
16、ecause of its stable operation，low noise and small torque pulsation 。 This article will design and research into pneumatic vane motor roofbolter ，which will emphasize the optimum design of the rotary shearing mechanism and introduce the sample machine and industrial test results。 1. Structure principl
