第六章鉆機氣控制系統(tǒng)(第二講).

1、鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案2013年年7月月鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 執(zhí)行元件的作用是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動執(zhí)行元件的作用是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動工作部件工作。工作部件工作。 氣動系統(tǒng)的執(zhí)行元件主要包括：氣壓缸、氣動馬達、氣動摩氣動系統(tǒng)的執(zhí)行元件主要包括：氣壓缸、氣動馬達、氣動摩擦離合器等。擦離合器等。6.3 執(zhí)行元件鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案6.3.1 6.3.1 氣缸氣缸氣缸是輸出往復(fù)直線運動或擺動運動的執(zhí)行元件。它是鉆機氣控系氣缸是輸出往復(fù)直線運動或擺動運動的執(zhí)行元件。它是鉆機氣控系統(tǒng)中使用較多的執(zhí)行元件之一。統(tǒng)中使用較多的執(zhí)行元件之一。

2、氣缸的分類：氣缸的分類： 按作用方式分為：單作用式和雙作用式；按作用方式分為：單作用式和雙作用式； 按結(jié)構(gòu)形式分為：活塞式、柱塞式、葉片式、膜片式；按結(jié)構(gòu)形式分為：活塞式、柱塞式、葉片式、膜片式； 按功能分為：普通氣缸和特殊氣缸按功能分為：普通氣缸和特殊氣缸( (如沖擊式、回轉(zhuǎn)式以及氣如沖擊式、回轉(zhuǎn)式以及氣液阻尼式等液阻尼式等) )。1.1.單作用式氣缸單作用式氣缸 單作用式氣缸：僅在氣缸的一端有壓縮空氣進入，并推動活塞或單作用式氣缸：僅在氣缸的一端有壓縮空氣進入，并推動活塞或柱塞運動，而活塞或柱塞的返回則需要借助其它外力柱塞運動，而活塞或柱塞的返回則需要借助其它外力( (如彈簧力、如彈簧力、

3、重力等重力等) )才能完成。才能完成。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案常用氣缸的特點o 普通氣缸 普通氣缸圖16-1鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案常用氣缸的特點o沖擊氣缸的工作原理與功能：包含頭腔，尾腔和儲能腔三個工作腔，具有一個帶噴嘴和排氣小孔的中蓋 o 工作原理（工作過程）o 功能及應(yīng)用 儲能腔中蓋排氣小孔尾腔頭腔普通型沖擊氣缸 圖16-5鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案常用氣缸的特點o 緩沖氣缸：當(dāng)氣缸的活塞運動速度較高時（一般為1m/s 左右），在行程的末端將會猛烈撞擊氣缸的前、后端蓋，容易引起氣缸的振動和損壞。在行程末端裝上緩沖裝置緩沖裝置，可減輕或消除端部撞擊緩沖氣缸的緩沖裝置

4、圖16-2鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案常用氣缸的特點o 氣液阻尼缸：由氣缸和液壓缸共同組成的。它以壓縮空氣為能源，利用液壓油的不可壓縮性和對油液流量的控制，使活塞獲得穩(wěn)定的運動，并可調(diào)節(jié)活塞的運動速度 氣液阻尼缸圖16-3鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案常用氣缸的特點o 擺動氣缸：輸出為轉(zhuǎn)矩，可以實現(xiàn)有限角度的往復(fù)擺動運動 擺動氣缸 圖16-4鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 單作用式氣缸一般用于短行程或?qū)钊麠U推力、運動速度要求不單作用式氣缸一般用于短行程或?qū)钊麠U推力、運動速度要求不高的場合。高的場合。2.2.薄膜式氣缸薄膜式氣缸 薄膜式氣缸：利用壓縮空氣使膜片變形來推動活塞桿做直線運

5、動薄膜式氣缸：利用壓縮空氣使膜片變形來推動活塞桿做直線運動的氣缸。的氣缸。 薄膜式氣缸由缸體、膜片、膜盤和活塞桿等組成。薄膜式氣缸由缸體、膜片、膜盤和活塞桿等組成。 膜片形狀有盤形膜片和平膜片兩種。膜片形狀有盤形膜片和平膜片兩種。 膜片材料有：夾織物橡膠、鋼片和磷青銅片。常用的為夾織物橡膜片材料有：夾織物橡膠、鋼片和磷青銅片。常用的為夾織物橡膠，金屬膜片只用于行程較小的膜片式氣缸。膠，金屬膜片只用于行程較小的膜片式氣缸。3.3.回轉(zhuǎn)式氣缸回轉(zhuǎn)式氣缸 回轉(zhuǎn)式氣缸由導(dǎo)氣頭體、缸體、活塞、活塞桿等組成?；剞D(zhuǎn)式氣缸由導(dǎo)氣頭體、缸體、活塞、活塞桿等組成。 回轉(zhuǎn)式氣缸的缸體連同缸蓋及導(dǎo)氣芯可被攜帶回轉(zhuǎn)；活

6、塞和活塞回轉(zhuǎn)式氣缸的缸體連同缸蓋及導(dǎo)氣芯可被攜帶回轉(zhuǎn)；活塞和活塞桿只能作往復(fù)直線運動；導(dǎo)氣頭體外接管路，固定不動。桿只能作往復(fù)直線運動；導(dǎo)氣頭體外接管路，固定不動。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 三位氣缸又稱做“三位繼動器”、“三位氣動作筒”。用于操作有三個工作位置的機構(gòu)。例如用于絞車換檔裝置，由于活塞桿有左、中、右三個位置，所以可獲得絞車I、檔和空檔。三位氣缸的結(jié)構(gòu)如下圖所示。 鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案6.3.2 6.3.2 氣動馬達氣動馬達 氣動馬達：是輸出旋轉(zhuǎn)運動機械能的執(zhí)行元件。氣動馬達：是輸出旋轉(zhuǎn)運動機械能的執(zhí)行元件。 氣動馬達的種類：氣動馬達的種類： 按工作原理可分為：容

7、積式和渦輪式，常用的是容積式。按工作原理可分為：容積式和渦輪式，常用的是容積式。 按結(jié)構(gòu)可分為：齒輪式、葉片式、螺桿式和膜片式。按結(jié)構(gòu)可分為：齒輪式、葉片式、螺桿式和膜片式。氣動馬達的職能符號鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案6.3.3 6.3.3 氣動摩擦離合器氣動摩擦離合器 氣動摩擦離合器：掛合時用于傳遞轉(zhuǎn)矩，摘開時可使主動件與被氣動摩擦離合器：掛合時用于傳遞轉(zhuǎn)矩，摘開時可使主動件與被動件分離，動力被切斷。動件分離，動力被切斷。 圖圖6-26-2所示，為普通型氣胎離合器。采用氣動摩擦離合器，可使所示，為普通型氣胎離合器。采用氣動摩擦離合器，可使工作機啟動平穩(wěn)，換擋方便，并有過載保護作用。工作

8、機啟動平穩(wěn)，換擋方便，并有過載保護作用。 氣動摩擦離合器，俗稱氣離合器。它具有以下特點：氣動摩擦離合器，俗稱氣離合器。它具有以下特點： 傳動柔和，具有彈性、抗沖擊、吸收振動；傳動柔和，具有彈性、抗沖擊、吸收振動； 操作省力、方便、迅速、易于實現(xiàn)遠距離集中控制；操作省力、方便、迅速、易于實現(xiàn)遠距離集中控制； 結(jié)構(gòu)簡單、壽命長；結(jié)構(gòu)簡單、壽命長； 反應(yīng)快；反應(yīng)快； 能準確地控制所傳遞的扭矩；能準確地控制所傳遞的扭矩； 能補償安裝誤差。能補償安裝誤差。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案圖圖6-26-2鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案圖圖6-36-3鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案1 1.通風(fēng)型氣胎離合

9、器 通風(fēng)型氣胎離合器是在普通氣胎離合器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其特點是：隔熱和通風(fēng)散熱性能好，氣胎本身在工作時不承受扭矩；掛合平穩(wěn)、摘開迅速、摩擦片厚、壽命長；易損件少，更換易損件方便；經(jīng)濟性好。 圖6-4所示，為通風(fēng)型氣胎離合器結(jié)構(gòu)示意圖。通風(fēng)型氣胎離合器在結(jié)構(gòu)上的主要特點是，增加了一套散熱傳能裝置。散熱傳能裝置主要由扇形體、承扭桿、板簧和擋板等零件組成。 通風(fēng)型氣胎離合器的氣胎外表面與鋼圈相接觸。摩擦片用鉚釘或平頭螺栓固定在扇形體的內(nèi)側(cè)，扇形體中部有導(dǎo)向槽，槽中裝有承扭桿和以一定予壓力壓在承扭桿上的板簧，承扭桿中部為長方形，兩端為圓柱體。它的兩端伸出扇形體，并插進與鋼圈相連的擋板上的相應(yīng)孔中。

10、鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案圖圖6-46-4 圖6-4所示，為通風(fēng)型氣胎離合器結(jié)構(gòu)示意圖。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 接合時，壓縮空氣進入氣胎，氣胎沿徑向向內(nèi)膨脹，推動扇形體沿著導(dǎo)向槽相對于固定在擋板上的承扭桿向軸心移動，使摩擦片逐漸抱緊摩擦輪，實現(xiàn)掛合。同時板簧也受到壓縮。 由于扇形體和氣胎之間無連接，故摩擦輪與摩擦片工作表面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，不經(jīng)過氣胎，而是經(jīng)過扇形體、承扭桿、擋板、鋼圈等零件來傳遞的。 此外，扇形體將發(fā)熱的摩擦片與氣胎隔開，且扇形體內(nèi)部做成了蜂窩狀結(jié)構(gòu)，即在通風(fēng)孔中鑄有許多小散熱片。在擋板上內(nèi)圈相應(yīng)位置上亦開有通風(fēng)孔槽，使工作過程中產(chǎn)生的熱量能盡快散發(fā)到周圍的空氣中而

11、不影響氣胎。 氣胎的作用只是產(chǎn)生徑向推力和正壓力，不受扭、不受熱。解決了氣胎易燒壞，易老化的難題而大大提高了氣胎的壽命。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 摘開離合器時，除氣胎本身的彈性恢復(fù)原狀外，還有板簧的彈力以及旋轉(zhuǎn)的離心力的作用而使摩擦片迅速脫開摩擦輪，從而減少了因打滑產(chǎn)生的熱量，減輕摩擦片的磨損，提高了摩擦片的使用壽命。 通風(fēng)型氣胎離合器，散熱好、壽命長。但結(jié)構(gòu)比普通型復(fù)雜，高速工作時，離心力對離合器工作能力的影響也相應(yīng)加大，因此，它適用于掛合頻繁，轉(zhuǎn)矩大而轉(zhuǎn)速不太高的場合，如絞車滾筒低速離合器。 鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案2.氣動盤式離合器 圖6-5所示為氣動盤式離合器。這種離合

12、器的工作表面是環(huán)狀平面。工作時，摩擦片沿軸向移動，故又稱為軸向作用式離合器。 按其氣室結(jié)構(gòu)形式不同，分為隔膜型、活塞型和氣囊型。 按摩擦盤數(shù)分，可分為單盤，雙盤或多盤幾種。 圖6-6、圖6-7和圖6-8所示為隔膜型和氣囊型氣動盤式離合器。圖圖6-56-5鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案圖圖6-76-7圖圖6-86-8圖圖6-66-6鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 氣動盤式摩擦離合器特點是耗氣量小、傳遞轉(zhuǎn)矩大。國外鉆機多采用這種離合器。 我國主要發(fā)展胎式氣離合器，也研制盤式離合器，但為數(shù)不多。因為胎式氣離合器綜合技術(shù)經(jīng)濟指標較好，特別是通風(fēng)型胎式離合器的出現(xiàn)，提高了其傳遞扭矩的能力和工作壽命，大有發(fā)展前途。3.氣動摩擦離合器的應(yīng)用 在同一臺鉆機上可根據(jù)其工作條件不同，而采用不同結(jié)構(gòu)類型的離合器。 氣動摩擦離合器的選用原則如下：鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案（1）要求傳遞扭矩不大，掛合不頻繁的場合，如柴油機至變矩器，帶泵，并車處，大多采用普通型胎式離合器，以取其結(jié)構(gòu)簡單，掛合平穩(wěn)柔和，制造和安裝技術(shù)要求低的特點。 氣動盤式摩擦離合器特點是耗氣量小、傳遞轉(zhuǎn)矩大。國外鉆機多采用這種離合器。 （2