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1、复速级冲击涡轮式气动马达设计计算李富成（东北大学机械学院，辽宁沈阳!!"""#）摘要：介绍了复速级冲击涡轮式气动马达的结构组成、工作原理，分析了气体在喷咀及动叶轮内的流动，并举例说明了该马达的主要参数设计计算。关键词：复速级冲击涡轮式气动马达；喷咀；动叶轮；导流器；设计计算中图分类号：$%!&’()!文献标识码：*通常，冲击涡轮式气动马达分为两类：一类是仅有一个动叶轮的单速级冲击涡轮式气动马达，这类马达输出功率比较小，马达出口动能损失较大，效率比较低。另一类是两个动叶轮串联在同一个输出轴上的复速级冲击涡轮式气动马达，它充分利用了气体动能，
2、其输出功率大，效率高。这两类气动马达，体积小，重量轻，转速高。在易燃易爆场合，复速级冲击涡轮式气动马达用作局部排水、通风的原动机，也用图!作高转速大功率的原动机。内气体状态变化如下所示：!组成及工作原理!"、""!!、"!!!、"+!喷咀!!动叶轮+!复速级冲击涡轮式气动马达结构示意图!!、"&!!、",导流器&!动叶轮,!大气。和工作原理见图!，该种马达由喷咀!、动叶轮+和,、导流器&、轮盘’、机壳-及输+单位质量压缩气体对马达所出轴#等部分组成。+和,具有相同的叶片做的功数，同时固结在’上，再通过键)与输出轴!./压缩气体对气动马达所
3、做的绝热理#联接在一起。!、&固定在-上一起组成固论功可用下式表示：定部件。$%!"!!!++工作原理：具有绝对压力!、绝对速#0%1!（1）2+（""1"&）"!"!!度""的压缩气体自喷咀!的进口流入，流%!"!!%1!!++0·[!1（）%]2（""1"&）出时其压力降为!!，速度升高为"!，然后%1!!"!"+依次通过动叶轮+、导流器&和动叶轮,，（!）$从马达出口流出。这种马达利用气体动能冲式中#———!./压缩气体对气动马达所做击动叶轮做功，输出功率和扭矩。气动马达的绝热理论功，34./万方数据凿岩机械气动工具，+"""（+）
4、+&!———气体绝热指数5!’&2"!———气动马达进气绝对压力，"#若已知’、"，则有((·’!!———进气气体密度，$%&’($).!（/）$）（*）)·"!!)"!（&#$!$式中(———气动马达的耗气量，$%&2#———气体常数，对压缩空气，’———气动马达额定输出功率，$6#)*+,-./0（&$%·1）———气动马达绝热总效率，$!———进气绝对温度，1""———排气绝对压力，"#")"*·"+.———排气气体密度，$%&’("*———内部绝热总效率!.———气动马达机械效率，)"（&#$）（(）"+!...$———排气绝对温
5、度，1"+)!-7!4!-7(.与输出功率’和动叶轮速度系数,%———进气速度，’&2"8!有关，其关系见表.。%&———排气速度，通常%&)3!4表!名称数值’（$6）!9,(3,9(3./9,.(59,3,(93,8!9.!!!9.,3!9*,3!9(*3!9(+"*!9*!!93*!93/!95.!953"!9.+!4!9.+5!9/5+4!9/+/!9/+54!93!*!93/74!935,!93+34!95!3"!9.+(!9/,5!9/7/!933+!9373,8由下式表述：大部分静压能转变为动能；,8)-.&%.（3）（*）
6、把高速气体平稳地导入第一段动叶式中-———动叶轮*或/平均半径.处轮的入口。.’的圆周速度，’&2喷咀如图*所示，#.:为喷咀安装角度，%.———动叶轮*进口处或喷咀出口处通常#.:).!;4*!;气流速度，’&2(喷咀内气体流动分析及有关几何参数假设流过喷咀的气体为理想气体，喷咀内气体变化过程是绝热膨胀过程，喷咀入口可以是各种形状，其入口直接与进气管道相连接。每个收缩形喷咀大小、形状均彼此相同，各个喷咀均匀布置在第一段动叶轮的进口侧。喷咀的主要作用是：（.）将绝对静压力为"的压缩气体的绝图"!万方数据*/凿岩机械气动工具，*!!!（*）
7、喷咀内绝热流动，有：动，以图!中的平均半径,的圆柱面有代表-$"#&#!"%!$性，因此着重讨论气体在以,-为半径的圆柱!!"#·[!%（）"]’!&（(）!"%!!&#&面上的流动。%由于通过气动马达的耗气量为$，则：若将圆柱面展开成平面，则气体的流动%%$&#$)&&（*）就变成在平面上流动了。图/就是气体在以%式中$———流过单个喷咀的气体量，+,)-&,-为半径的圆柱面上的流动展成在平面上&&———喷咀数目，一般地，&&#!./流动的示意图。从左至右依次是第一段动叶则!!"还可表示为：轮、导流器、第二段动叶轮的部分叶片断面。%!!
8、"#$&（)!!’!"）（0）$式中’!"———喷咀出口(")"的面积，1由上式可得：%’!"#$&（)!!!!"）（2）同理可得：%’&#$&（)!&!&）（!&）$式中’———喷咀的进口面
