第六章鉆機氣控制系統(tǒng)(第三講)

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 氣控制元件的作用：調節(jié)壓縮空氣的壓力、流量、方向以及氣控制元件的作用：調節(jié)壓縮空氣的壓力、流量、方向以及發(fā)送信號，以保證氣動執(zhí)行元件按規(guī)定的程序正常動作。發(fā)送信號，以保證氣動執(zhí)行元件按規(guī)定的程序正常動作。 氣動系統(tǒng)的控制元件就是各種氣控制閥。氣動系統(tǒng)對氣閥的氣動系統(tǒng)的控制元件就是各種氣控制閥。氣動系統(tǒng)對氣閥的要求是：靈敏性高，反應快，耐用性好，壽命長；制造維修容要求是：靈敏性高，反應快，耐用性好，壽命長；制造維修容易。易。 氣控制元件按其功能分為：氣控制元件按其功能分為：壓力控制閥、流量控制閥、方向壓力控制閥、

2、流量控制閥、方向控制閥?？刂崎y。6.4 控制元件鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案6.4.1 6.4.1 壓力控制閥壓力控制閥 壓力控制閥的功能壓力控制閥的功能：控制系統(tǒng)中壓縮空氣的壓力控制系統(tǒng)中壓縮空氣的壓力, ,以滿足系統(tǒng)對不同以滿足系統(tǒng)對不同壓力的需要壓力的需要. . 壓力控制閥的工作原理壓力控制閥的工作原理： ：利用壓縮空氣作用在閥芯的力和彈簧力平：利用壓縮空氣作用在閥芯的力和彈簧力平衡的原理，控制壓縮空氣的壓力，進而控制執(zhí)行元件動作順序。衡的原理，控制壓縮空氣的壓力，進而控制執(zhí)行元件動作順序。 壓力閥主要有：減壓閥、溢流閥、順序閥、調壓繼電器。壓力閥主要有：減壓閥、溢流閥、順序閥、調壓

3、繼電器。1.1.減壓閥（調壓閥）減壓閥（調壓閥） ：降壓穩(wěn)壓作用：降壓穩(wěn)壓作用 作用：將出口壓力調節(jié)在比進口壓力低的調定值上，并能使輸出作用：將出口壓力調節(jié)在比進口壓力低的調定值上，并能使輸出壓力保持穩(wěn)定。壓力保持穩(wěn)定。 減壓閥又稱調壓閥，分為直動式和先導式兩種。減壓閥又稱調壓閥，分為直動式和先導式兩種。 減壓閥用在壓縮空氣配制裝置內，不管供氣孔進入的壓縮空氣的減壓閥用在壓縮空氣配制裝置內，不管供氣孔進入的壓縮空氣的氣壓多大、流量如何，經過減壓閥后，都能給出穩(wěn)定的和減小了的氣壓多大、流量如何，經過減壓閥后，都能給出穩(wěn)定的和減小了的氣壓供給氣控系統(tǒng)。在上、下儲氣罐之間裝上減壓閥，可以使輸出氣壓供

4、給氣控系統(tǒng)。在上、下儲氣罐之間裝上減壓閥，可以使輸出氣罐壓力保持穩(wěn)定，不產生氣罐壓力保持穩(wěn)定，不產生( (或較少產生或較少產生) )壓力波動，從而保證了各壓力波動，從而保證了各個控制閥件性能恒定。個控制閥件性能恒定。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 減壓閥結構如圖6-9所示，其進氣壓力由調節(jié)元件調定。壓縮空氣經導閥和內閥的間隙進入執(zhí)行機構，當執(zhí)行機構內的氣壓上升至某一數(shù)值時，使導閥上表面承受氣體壓力大于上頂?shù)膹椈闪?，因而導閥向下移動，于是閥門關閉了進氣間隙。進氣口停止進氣，出氣口的工作氣壓就保持恒壓。 調節(jié)尾部的螺釘可以改變減壓后的氣體壓力。圖圖6-96-9鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案調壓

5、閥：調壓閥：減壓和穩(wěn)壓減壓和穩(wěn)壓 減壓閥是氣動系統(tǒng)中必不可少必不可少的一種調壓元件,減壓閥是出口壓力出口壓力控制閥芯的運動.調壓閥圖17-15調整手柄調壓彈簧下彈簧座膜片閥芯閥套阻尼孔閥口復位彈簧鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 調壓閥是基本控制元件，如將控制手柄改為手輪、腳踏板等，可構成手輪調壓閥、腳踏板調壓閥、以及高低壓氣瓶中的減壓閥。如圖6-10。圖圖6-106-10鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 調壓閥的結構圖如圖6-11所示，工作原理如圖6-12所示。圖圖6-126-12圖圖6-116-11鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 在這時，I、E、A各孔互不相通，不進氣，也不放氣。對應手柄

6、的凸輪的各個位置都有一個對應的供氣量，可在出口E的氣路上接一壓力表觀察之，這 就是調壓過程。實際上，是一降壓過程，即根據實際需要將壓力調得比總供氣管線的壓力低一些。圖圖6-126-12鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 向右轉動手柄凸輪時，彈簧(3)伸長，最終將使下鋼珠與下座脫離，執(zhí)行機構和膠皮隔膜上部的壓縮空氣，通過已打開的空心管子從A孔中放空，此為放氣過程。 通過調節(jié)其尾部的調節(jié)螺釘，可以調節(jié)其出口壓力。圖圖6-126-12鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 雙向調壓閥： 雙向調壓閥的進氣、調壓、放氣與單向調壓閥一樣。不同在于“雙向”與“單向”之別。對那些需要相互制約的控制，如F200鉆機絞車

7、滾筒軸的高低速離合器等都采用這種雙向調壓閥。 圖圖6-136-13鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 圖6-13是雙向調壓閥的工作原理圖，主體部分與單向調壓閥完全相同，左右兩個頂桿閥由兩個相位不同的凸輪 (凸輪與中間主凸輪固結在一起，并由同一手柄驅動) 通過機械杠桿控制。顯然，當左開關打開進氣時，E1孔和I孔相通，則右開關關閉，E2孔和A2孔相通，同理，當右開關進氣時，I孔和E2孔相通，則左開關關閉，E1孔和A1孔相通。圖示的位置為左開關(左頂桿閥)進氣，右開關(右頂桿閥)放氣狀態(tài)。圖圖6-136-13鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案2.2.溢流閥溢流閥 作用：當系統(tǒng)壓力超過調定值時，使部分壓縮

8、空氣從排氣口溢出，作用：當系統(tǒng)壓力超過調定值時，使部分壓縮空氣從排氣口溢出，并在溢流過程中保持系統(tǒng)中的壓力基本穩(wěn)定，從而起過載保護作用并在溢流過程中保持系統(tǒng)中的壓力基本穩(wěn)定，從而起過載保護作用( (又稱安全閥又稱安全閥) )。 溢流閥分直動式和先導式兩種。按其結構可分為：活塞式、膜片溢流閥分直動式和先導式兩種。按其結構可分為：活塞式、膜片式和球閥式。式和球閥式。3.3.順序閥順序閥 作用：順序閥依靠氣路中的壓力的作用來控制執(zhí)行機構按順序動作用：順序閥依靠氣路中的壓力的作用來控制執(zhí)行機構按順序動作。作。4.4.調壓繼氣器調壓繼氣器 作用：來自主氣路的定壓壓縮空氣通過調壓繼氣器后，可以輸出作用：來

9、自主氣路的定壓壓縮空氣通過調壓繼氣器后，可以輸出相應的壓力可變的壓縮空氣至執(zhí)行元件。相應的壓力可變的壓縮空氣至執(zhí)行元件。 調壓繼氣器的控制氣是由調壓閥供給壓力可變的壓縮空氣。調壓繼氣器的控制氣是由調壓閥供給壓力可變的壓縮空氣。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 調壓繼氣器的結構如圖6-14所示，它有供氣孔I、送氣孔E、控制孔C、排氣孔A。圖圖6-146-14鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案6.4.2 6.4.2 流量控制閥流量控制閥 流量控制閥的作用：通過改變閥的通氣面積來控制執(zhí)行流量控制閥的作用：通過改變閥的通氣面積來控制執(zhí)行元件進氣或排氣的流量，以調節(jié)執(zhí)行機構的運動速度。元件進氣或排氣的流量

10、，以調節(jié)執(zhí)行機構的運動速度。 流量控制閥也稱為調速閥。流量控制閥也稱為調速閥。 由于氣體的可壓縮性，氣動系統(tǒng)中的流量只能采用節(jié)由于氣體的可壓縮性，氣動系統(tǒng)中的流量只能采用節(jié)流的方式進行控制。任何一個流量閥都有節(jié)流部分，大流的方式進行控制。任何一個流量閥都有節(jié)流部分，大多為可調的?？諝饬鹘浶】谆蚩p隙也必然產生顯著的壓多為可調的?？諝饬鹘浶】谆蚩p隙也必然產生顯著的壓力降。力降。 流量控制閥主要包括：節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、排氣節(jié)流量控制閥主要包括：節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、排氣節(jié)流閥和行程節(jié)流閥。流閥和行程節(jié)流閥。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 節(jié)流閥： 節(jié)流閥的結構如圖6-15所示。它由閥體、針形閥等組

11、成。 調節(jié)針形閥的位置，即可控制氣體流量。此閥用于鉆機總離合器的進氣管路上和其它氣路中，使離合器掛合較為柔和。圖圖6-156-15鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案節(jié)流閥節(jié)流閥：通過改變閥的通流面積通流面積來調節(jié)流量節(jié)流閥的工作原理節(jié) 流 閥 的 結 構 圖圖 1 7 - 2 3節(jié)流閥的工作原理圖17-22節(jié)流閥節(jié)流閥的圖形節(jié)流閥的圖形符號符號鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案節(jié)流閥節(jié)流閥鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案節(jié)流閥的應用節(jié)流閥的應用圖1 7 - 2 4節(jié)流閥的應用鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案排氣節(jié)流閥排氣節(jié)流閥: : 不僅具有不僅具有節(jié)流調速節(jié)流調速的作用，而且還能起到的作用，而且

12、還能起到降低排放氣流噪聲降低排放氣流噪聲的的作用作用 由于節(jié)流口后有消聲氣，所以排氣節(jié)流閥只能安裝在排氣口。 調節(jié)排出氣體的流量以控制執(zhí)行元件的速度。A排 氣 節(jié) 流 閥圖 1 7 - 2 5鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案柔性節(jié)流閥：柔性節(jié)流閥：通過調節(jié)閥桿夾緊柔韌的橡膠管而產生節(jié)流作用通過調節(jié)閥桿夾緊柔韌的橡膠管而產生節(jié)流作用鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案o快速放氣閥：加快氣缸排氣腔排氣，以提高氣缸運動速度o快速放氣閥通常裝在換向閥與氣缸之間，使氣缸的排氣不需要通過換向閥而快速完成，從而加快了氣缸往復運動的速度o快速往復運動回路 快 速 排 氣 閥圖 1 7 - 6c )圖 快速排氣閥鉆

13、井機械電子教案鉆井機械電子教案快速放氣閥快速放氣閥 快速排氣閥主要裝氣胎、氣盤、氣缸等執(zhí)行元件的進口管線上，用于迅速排放出它們的壓縮空氣，提高傳動系統(tǒng)的起、停靈敏度，延長摩擦元件的壽命。該閥是利用導閥和閥心在進放壓縮空氣的作用下進行工作?？焖倥艢忾y安裝在靠近氣胎離合器的位置，可以減少離合器的打滑現(xiàn)象。 快速排氣閥在工作進氣進氣時，導閥和閥心由壓縮空氣推向放氣外殼一端，導閥和外殼貼合密封，將進氣和放氣通道截斷，使壓縮空氣進入執(zhí)行元件。排氣排氣時（即進氣中斷），在執(zhí)行元件內壓縮空氣的作用下，導閥和閥心被推向進氣外殼一端，此時導閥和閥心將進氣通路堵死，放氣通路打開，執(zhí)行元件內壓縮空氣迅速排入大氣中。

14、鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案6.4.3 6.4.3 方向控制閥方向控制閥 方向控制閥的作用：控制壓縮空氣的流動方向或氣流的通斷，從方向控制閥的作用：控制壓縮空氣的流動方向或氣流的通斷，從而實現(xiàn)執(zhí)行元件的換向。而實現(xiàn)執(zhí)行元件的換向。 方向控制閥一般采用閥芯切換進、出氣通道，達到氣路換向的目方向控制閥一般采用閥芯切換進、出氣通道，達到氣路換向的目的。的。 方向控制閥的種類與液壓方向閥類似，種類很多。按操縱方式分方向控制閥的種類與液壓方向閥類似，種類很多。按操縱方式分為手動和氣控兩種。常用的有手動兩通閥、單向閥、三通旋塞閥、為手動和氣控兩種。常用的有手動兩通閥、單向閥、三通旋塞閥、氣控二位三通閥

15、氣控二位三通閥( (兩用繼氣器兩用繼氣器) )等。等。 1.1.單向閥單向閥 作用：只允許氣流向一個方向流動。作用：只允許氣流向一個方向流動。 單向閥包括：單向閥、梭閥和快速排氣閥。單向閥包括：單向閥、梭閥和快速排氣閥。（1 1）單向閥：氣流正向通過，反向則不通。）單向閥：氣流正向通過，反向則不通。鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案了解：了解：單向閥單向閥：氣流只能向一個方向流動而不能反向流動通過的閥 單向閥多與節(jié)流閥組合起來控制執(zhí)行元件的運動速度 AAa ) 關 閉 狀 態(tài)b開 啟 狀 態(tài)圖 1 7 - 1單 向 閥 工 作 原 理 圖PP單向閥工作原理圖單 向 閥圖 17-2AAPP單向閥鉆

16、井機械電子教案鉆井機械電子教案（2 2）梭閥：若有兩個輸入口，一個輸出口，并要求兩個輸入口不）梭閥：若有兩個輸入口，一個輸出口，并要求兩個輸入口不允許相通時，就可梭閥進行控制。當兩個輸入口同時進氣時，壓力允許相通時，就可梭閥進行控制。當兩個輸入口同時進氣時，壓力高的輸入口與輸出相通，低壓口則自動關閉。高的輸入口與輸出相通，低壓口則自動關閉。（3 3）快速排氣閥：用于將氣胎、氣盤、氣缸等執(zhí)行元件內壓縮空）快速排氣閥：用于將氣胎、氣盤、氣缸等執(zhí)行元件內壓縮空氣迅速排放出來，提高傳動系統(tǒng)的啟、停靈敏度，延長摩擦零件的氣迅速排放出來，提高傳動系統(tǒng)的啟、停靈敏度，延長摩擦零件的壽命。壽命。鉆井機械電子教

17、案鉆井機械電子教案梭閥梭閥（或門）相當于兩個單向閥的組合 鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案梭閥在手動自動換向回路中的應用回路或門在手動-自動換向回路中的應用圖17-4圖17-4 或門在手動自動換向回路中的應用鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案2.2.換向閥換向閥 作用：通過改變氣流通道來改變氣流方向，以改變執(zhí)行元件的運作用：通過改變氣流通道來改變氣流方向，以改變執(zhí)行元件的運動方向。動方向。（1 1）二位三通轉閥（二通氣開關）二位三通轉閥（二通氣開關） 作用：用于控制離合器的進氣或放氣，從而決定執(zhí)行機構的工作作用：用于控制離合器的進氣或放氣，從而決定執(zhí)行機構的工作與否。與否。鉆井機械電子教案鉆井機

18、械電子教案 二通氣開關的結構如圖6-16所示，它由主體、滑閥、蓋、轉軸、手柄等主要零件組成。 在主體上有通進氣管線的孔I，有與執(zhí)行機構管線相連的孔E，還有與大氣相通的孔A。蓋與本體用圓柱頭螺釘連結，蓋內裝有轉軸、滑閥、彈簧等零件，轉軸的四方端頭與手柄套相配合。圖圖6-166-16鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 當手柄轉動時，轉軸當手柄轉動時，轉軸也轉動，轉軸帶動滑閥也轉動，轉軸帶動滑閥轉動，當手柄處于不同轉動，當手柄處于不同位置時，滑閥也有不同位置時，滑閥也有不同位置，因而可以得到不位置，因而可以得到不同工作狀態(tài)。當進氣孔同工作狀態(tài)。當進氣孔I I和和E E孔相通時，通大氣孔相通時，通大氣孔

19、孔A A被堵住，這時所控被堵住，這時所控制的離合器處于進氣狀制的離合器處于進氣狀態(tài)。當態(tài)。當E E孔和大氣孔孔和大氣孔A A相相通時，進氣孔通時，進氣孔I I被堵住，被堵住，這時離合器處于放氣狀這時離合器處于放氣狀態(tài)。態(tài)。圖圖6-166-16鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案（2）三位五通轉閥(三通氣開關) 作用：三通氣開關是控制兩個相互有聯(lián)鎖關系的氣離合器的，也就是說這兩個氣離合器不允許同時進氣。如圖6-17所示。三通氣開關的結構、原理和二通氣開關基本相同。所不同的是它有兩個通大氣孔A1和A2，兩個通執(zhí)行機構的送氣孔E1和E2。圖圖6-176-17圖圖6-166-16鉆井機械電子教案鉆井機械電

20、子教案 利用手柄不同的操作位置，可以得到三個不同的工作狀態(tài)：一是I進氣，E1通氣，E2與大氣相通；二是I進氣，E2通氣，E1與大氣孔相通；三是E1、E2氣孔被堵住均不能進氣，且E1與A1相通，E2與A2相通，均處于放氣狀態(tài)。圖圖6-176-17圖圖6-166-16鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案（3）二位三通按鈕閥 作用：只要按下按鈕，就可從氣路中分配壓縮空氣至需要供氣處，或將某控制機構的壓縮空氣放入大氣。它用于防碰天車氣路中氣路和剎車氣缸放氣。其結構如圖6-18所示。圖圖6-186-18鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 如圖6-19 梭示，按扭閥它有常開和常閉兩種接法。 常開接法(用于防碰天車氣路系統(tǒng))： 孔B接進氣孔，孔C接送氣孔，孔D通大氣孔。 未按下按鈕時：孔B孔C，壓縮空氣通過。 按下按鈕時：孔C孔D(通大氣)，孔B不通。圖圖6-196-19鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案 常閉接法(用于換檔微動裝置)： 孔D接進氣孔；孔C接送氣孔，孔B通大氣孔。 未按下按鈕時，孔D、孔C互不相通，孔C孔B(通大氣)。 按下按鈕時，孔D孔C，壓縮空氣通過。圖圖6-196-19鉆井機械電子教案鉆井機械電子教案（4）兩用繼氣器：當直接由發(fā)令元件向控制機構送氣時，管線長、進氣慢、掛檔時間長，而氣摩擦離合器在進氣慢、壓力低的情況下，容易