第六章鉆機氣控制系統(tǒng)(第二講)

第六章

鉆機氣控制系統(tǒng)天津石油職業(yè)技術學院徐建功2013年7月執(zhí)行元件的作用是將壓縮空氣的壓力能轉換為機械能，驅動工作部件工作。

氣動系統(tǒng)的執(zhí)行元件主要包括：氣壓缸、氣動馬達、氣動摩擦離合器等。6.3執(zhí)行元件6.3.1氣缸

氣缸是輸出往復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。

氣缸的分類：

按作用方式分為：單作用式和雙作用式；

按結構形式分為：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(如沖擊式、回轉式以及氣—液阻尼式等)。

1.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、重力等)才能完成。常用氣缸的特點普通氣缸

常用氣缸的特點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工作原理（工作過程）功能及應用常用氣缸的特點緩沖氣缸：當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，可減輕或消除端部撞擊常用氣缸的特點氣——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，并可調節(jié)活塞的運動速度常用氣缸的特點擺動氣缸：輸出為轉矩，可以實現(xiàn)有限角度的往復擺動運動

單作用式氣缸一般用于短行程或對活塞桿推力、運動速度要求不高的場合。

2.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動的氣缸。

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。

3.回轉式氣缸

回轉式氣缸由導氣頭體、缸體、活塞、活塞桿等組成。

回轉式氣缸的缸體連同缸蓋及導氣芯可被攜帶回轉；活塞和活塞桿只能作往復直線運動；導氣頭體外接管路，固定不動。

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。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、Ⅱ檔和空檔。三位氣缸的結構如下圖所示。

6.3.2氣動馬達

氣動馬達：是輸出旋轉運動機械能的執(zhí)行元件。

氣動馬達的種類：

按工作原理可分為：容積式和渦輪式，常用的是容積式。

按結構可分為：齒輪式、葉片式、螺桿式和膜片式。氣動馬達的職能符號6.3.3氣動摩擦離合器

氣動摩擦離合器：掛合時用于傳遞轉矩，摘開時可使主動件與被動件分離，動力被切斷。

圖6-2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。

氣動摩擦離合器，俗稱氣離合器。它具有以下特點：

①傳動柔和，具有彈性、抗沖擊、吸收振動；

②操作省力、方便、迅速、易于實現(xiàn)遠距離集中控制；

③結構簡單、壽命長；

④反應快；

⑤能準確地控制所傳遞的扭矩；

⑥能補償安裝誤差。圖6-2圖6-31.通風型氣胎離合器

通風型氣胎離合器是在普通氣胎離合器的基礎上發(fā)展起來的。其特點是：隔熱和通風散熱性能好，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；經濟性好。圖6-4所示，為通風型氣胎離合器結構示意圖。通風型氣胎離合器在結構上的主要特點是，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側，扇形體中部有導向槽，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孔中。圖6-4圖6-4所示，為通風型氣胎離合器結構示意圖。

接合時，壓縮空氣進入氣胎，氣胎沿徑向向內膨脹，推動扇形體沿著導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生的轉矩，不經過氣胎，而是經過扇形體、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，且扇形體內部做成了蜂窩狀結構，即在通風孔中鑄有許多小散熱片。在擋板上內圈相應位置上亦開有通風孔槽，使工作過程中產生的熱量能盡快散發(fā)到周圍的空氣中而不影響氣胎。氣胎的作用只是產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。摘開離合器時，除氣胎本身的彈性恢復原狀外，還有板簧的彈力以及旋轉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。通風型氣胎離合器，散熱好、壽命長。但結構比普通型復雜，高速工作時，離心力對離合器工作能力的影響也相應加大，因此，它適用于掛合頻繁，轉矩大而轉速不太高的場合，如絞車滾筒低速離合器。

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。按其氣室結構形式不同，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6-5圖6-7圖6-8圖6-6氣動盤式摩擦離合器特點是耗氣量小、傳遞轉矩大。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經濟指標較好，特別是通風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，而采用不同結構類型的離合器。氣動摩擦離合器的選用原則如下：（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，以取其結構簡單，掛合平穩(wěn)柔和，制造和安裝技術要求低的特點。氣動盤式摩擦離合器特點是耗氣量小、傳遞轉矩大。國外鉆機多采用這種離合器。（2）傳遞扭矩大，工作繁重的總離合器以及工作扭矩大，掛合頻繁的絞車低速離合器，轉盤離合器