12 Строение и принцип действия пневматических двигателей, используемых в ручных машинах.

Пневматические двигатели преобразуют энергию сжатого воздуха в механическую энергию. Они работают от специально подготовленного сжатого воздуха, который поступает через рукав, присоединенный к компрессорной станции. Как правило, пневматические двигатели встроенного типа, т.е. они составляют неотъемлемую часть ручной машины.

По принципу действия пневматические двигатели подразделяются на поршневые, ротационные (роторные) и турбинные [7].

На рис. 2.23, а приведена схема действия поршневого пневматического двигателя со свободным поршнем. Преобразование возвратно-поступательного движения поршней в вращательное осуществляется с помощью кулисных, кулачковых и кривошипно-шатунных механизмов с золотниковым распределением воздуха. Сжатый воздух поступает через канал 3 в наружный распределитель 2, который регулирует его поступления в рабочий цилиндр 1. Если канал открыт, то сжатый воздух поступает в цилиндр и приводит в движение поршень 10 ,который через шатун 9 вращает коленвал 8. Вращение вала через зубчатую передачу 6 и 7    передается эксцентрику 5 и с помощью шатуна 4 превращается в вращательно-поступательное движение золотника 2. При достижении золотником крайнего нижнего положения открывается канал рабочей полости цилиндра, и сжатый воздух будет выходить в атмосферу. Дальнейшее движение поршня 10 вверх происходит за счет аналогичного поршня в другом (параллельно расположенном) цилиндре, с которым он связан коленчатым валом. При обратном движении поршень начинает выталкивать воздух, который остался в рабочей полости цилиндра, а затем цикл повторяется.

Поршневые пневмодвигатели из-за значительной массы и больших габаритных размеров применяют в ручных машинах тяжелых режимов работы, где требуется значительная мощность и пусковой момент при небольшой частоте вращения. Мощность таких двигателей составляет 0,4...4 кВт, а частота вращения 400…2000 об/мин.

Наибольшее распространение для привода ручных машин получили пневматические ротационные (пластинчатые) двигатели (рис. 2.23, б). Эти двигатели характеризуются плавностью вращения, простотой конструкции и имеют значительно меньшую массу. На 1 кВт мощности пластинчатого двигателя приходится около 1 кг его массы, в то время как у поршневого более 10 кг.

Принцип действия двигателя: в роторе 16 в радиальных прорезях размещены 4 пластины (лопатки) 15. Ротор опирается на 2 шарикоподшипника, гнезда которых расположены эксцентрично относительно внутренней цилиндрической полости статора 11. В статоре просверлены отверстия 13 для всасывания воздуха и выпускные отверстия 12. Для уравновешивания давления воздуха в рабочей полости и под лопатками в теле ротора предусмотрены каналы 14. Под действием сжатого воздуха ротор начинает вращаться, а затем под действием центробежной силы лопатки перемещаются и прижимаются к внутренней поверхности статора, создавая замкнутое пространство в камерах ротора, что приводит к увеличению крутящего момента.

Несмотря на простоту конструкции, малую массу и габариты, отсутствие деталей, между которыми происходит трение, а также сравнительно большой срок работы, турбинные пневматические двигатели имеют ограниченное применение в ручных машинах и используются в тех случаях, когда на шпинделе машины необходимо получить высокую частоту вращения и незначительный крутящий момент, например, в сверлильных машинах с диаметром сверла до 4 мм и в шлифовальных машинах с диаметром круга до 40 мм.

Для ручных пневматических машин используются турбинные двигатели мощностью до 400 Вт с частотой вращения 15000 об/мин. Иногда такие двигатели называют микротурбинными.