石油礦場(chǎng)機(jī)械5氣控制系統(tǒng)

第五章鉆機(jī)的控制系統(tǒng)第一節(jié)鉆機(jī)控制系統(tǒng)概述鉆機(jī)的控制系統(tǒng)是整套鉆機(jī)必不可少的組成部分，它是鉆機(jī)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。2第一節(jié)鉆機(jī)控制系統(tǒng)概述一、鉆機(jī)控制系統(tǒng)的作用

●整體井架起升和放落的控制；

●動(dòng)力機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速、并車(chē)、停車(chē)的控制；

●鉆井絞車(chē)、鉆井泵、轉(zhuǎn)盤(pán)等啟動(dòng)與停車(chē)的控制；

●鉆井絞車(chē)滾筒和轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)方向的控制；

●鉆井絞車(chē)滾筒制動(dòng)與放松的控制；

●絞車(chē)貓頭摘掛的控制；

●動(dòng)力大鉗、動(dòng)力卡瓦等起下鉆操作機(jī)械的控制；

●空氣壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)和鉆井液攪拌器等輔助裝置的控制。3第一節(jié)鉆機(jī)控制系統(tǒng)概述二、鉆井工藝對(duì)控制系統(tǒng)的要求

●控制要迅速、柔和、準(zhǔn)確及安全可靠；

●操作要靈活方便、省力，維修以及更換元件容易；

●操作協(xié)調(diào)，便于記憶。4第一節(jié)鉆機(jī)控制系統(tǒng)概述三、控制方式的選擇1、機(jī)械控制：利用機(jī)械離合器、制動(dòng)裝置等實(shí)現(xiàn)控制；2、氣控制：利用氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制；3、電控制：利用強(qiáng)、弱電控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制，如接觸器控制、微機(jī)控制（PLC控制）；4、液壓控制：利用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制；5第二節(jié)鉆機(jī)的氣控制系統(tǒng)氣壓控制是目前石油鉆機(jī)上廣泛采用的一種控制方式。在以柴油機(jī)為動(dòng)力的石油鉆機(jī)上，幾乎全部采用以氣控制為主的控制方式。氣壓控制的特點(diǎn)：

●經(jīng)濟(jì)可靠；

●適用于遠(yuǎn)距離輸送和集中供氣，系統(tǒng)簡(jiǎn)單；

●可直接用氣壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，完成各種復(fù)雜的動(dòng)作；

●易于實(shí)現(xiàn)快速的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，調(diào)速方便，容易操縱；

●元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，制造容易；

●對(duì)工作環(huán)境適應(yīng)性好，在寒冷的條件下，仍能保證正常工作，工作安全可靠。

●空氣有可壓縮性，因而在載荷時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)不夠平穩(wěn)、均勻。

●工作壓力不能太高，傳動(dòng)效率較低；

●排氣時(shí)噪音較大。6一、氣動(dòng)控制系統(tǒng)的組成氣壓控制系統(tǒng)主要由以下四部分組成：供氣設(shè)備：獲得壓縮空氣的裝置，主體是空氣壓縮機(jī)，包括儲(chǔ)氣罐及空氣凈化裝置。由空氣壓縮機(jī)將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能。執(zhí)行元件：氣壓缸、氣壓馬達(dá)、氣動(dòng)摩擦離合器等，由它們將氣壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，驅(qū)動(dòng)工作機(jī)按要求工作?？刂圃焊鞣N氣體壓力、流量、方向控制閥。輔助元件：空氣凈化、消聲、連接件等。7二、供氣設(shè)備供氣設(shè)備：供氣設(shè)備是氣控系統(tǒng)的動(dòng)力源，它提供清潔、干燥且具有一定壓力和流量的壓縮空氣，以滿(mǎn)足不同條件的使用場(chǎng)合對(duì)壓縮空氣質(zhì)量的要求。供氣設(shè)備的組成：①氣壓發(fā)生裝置（如空氣壓縮機(jī)）②壓縮空氣的凈化裝置③儲(chǔ)氣罐1－空氣壓縮機(jī)2－后冷卻器3－油水分離器4－儲(chǔ)氣罐8二、供氣設(shè)備1.空氣壓縮機(jī)

空氣壓縮機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓力能的裝置。簡(jiǎn)稱(chēng)為空壓機(jī)，俗稱(chēng)氣泵。

氣體壓縮機(jī)和液壓泵一樣，都是把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成流體的壓力能的裝置，只是壓縮機(jī)是對(duì)氣體做功，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓力能。

按工作原理不同，空壓機(jī)可分為容積式和速度式兩大類(lèi)。

在氣壓傳動(dòng)中，一般多采用容積式壓縮機(jī)。1.容積式壓縮機(jī)

依靠氣缸工作容積周期性變化來(lái)壓縮氣體，從而達(dá)到把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓能的目的。

容積式壓縮機(jī)包括：活塞式、膜片式、螺桿式。2.速度式壓縮機(jī)

通過(guò)改變氣體的速度，提高氣體動(dòng)能，然后將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，從而提高氣體壓力。

速度式壓縮機(jī)包括：離心式、軸流式、混流式。9螺桿式空氣壓縮機(jī)10活塞式空氣壓縮機(jī)11活塞式壓縮機(jī)工作原理：電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)曲軸連桿帶動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。工作腔的容積作周期性變化，它與吸、排氣閥的啟閉動(dòng)作相配合，實(shí)現(xiàn)包括吸氣、壓縮、排氣和膨脹4個(gè)過(guò)程的工作循環(huán)，從而不斷吸入、壓縮并排出氣體。

1.空氣壓縮機(jī)122.空氣凈化裝置在氣動(dòng)傳動(dòng)中使用的低壓壓縮機(jī)多采用油潤(rùn)滑，由于它排出的壓縮氣體溫度一般在140~170℃之間，使壓縮空氣中的水分和部分潤(rùn)滑油氣化，在與吸入的灰塵混合，形成了水、油和灰塵的混合氣體。混合氣體中的雜質(zhì)會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)不良影響，因此，在氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)中，設(shè)置除氣、除油、除塵和干燥等氣源凈化裝置。常用凈化裝置有冷卻器空氣過(guò)濾器空氣干燥器除油器分水排水器油霧器132.空氣凈化裝置1、冷卻器壓縮機(jī)排出的壓縮空氣有很高的溫度，將空氣壓縮機(jī)排出的氣體由140℃～170℃降至40℃～50℃，以便分離油水。冷卻的目的：降溫讓水、油蒸汽冷凝后除去。冷卻方式：風(fēng)冷卻；水冷卻。142、油水分離器作用：利用離心、碰撞、吸附等原理除去壓縮空氣中的絕大部分水和油；油水分離器工作原理：當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入油水分離器后產(chǎn)生流向和速度的急劇變化，再依靠慣性作用，將密度比壓縮空氣大的油滴和水滴分離出來(lái)。壓縮空氣自入口進(jìn)入分離器殼體后，氣流先受隔板阻擋撞擊折回向下，繼而又回升向上，產(chǎn)生環(huán)形回轉(zhuǎn)。這樣使水滴和油滴在離心力和慣性力作用下，從空氣中分離析出并沉降在殼體底部，定期打開(kāi)底部閥門(mén)即可排出油滴水滴。經(jīng)初步凈化的空氣從出口送往儲(chǔ)氣罐。153、空氣干燥器干燥器的作用是為了把被步凈化的壓縮空氣進(jìn)一步凈化以吸收和排除其中的水分、油分及雜質(zhì)，使?jié)窨諝庾兂筛煽諝?。目前使空氣干燥的方法主要是冷卻法和吸附法。冷卻法是利用制冷設(shè)備使壓縮空氣冷卻到露點(diǎn)溫度，析出相應(yīng)的水分，降低含濕量，提高空氣的干燥程度。吸附法則是使空氣通過(guò)柵板、干燥吸附劑、濾網(wǎng)等除去雜質(zhì)，干燥吸附劑有硅膠、鋁膠、焦炭等。16干燥器的作用是為了把被步凈化的壓縮空氣進(jìn)一步凈化以吸收和排除其中的水分、油分及雜質(zhì)，使?jié)窨諝庾兂筛煽諝?。目前使空氣干燥的方法主要是冷卻法和吸附法。1)冷凍式:利用制冷設(shè)備將濕空氣冷卻到其露點(diǎn)溫度以下，使空氣中水蒸氣凝結(jié)成水滴并清除出去，然后再將壓縮空氣加熱至環(huán)境溫度輸送出去。進(jìn)入干燥器的空氣首先進(jìn)入熱交換器冷卻，經(jīng)初步冷卻的空氣中析出的水份和油份經(jīng)分離器排出。然后，空氣再進(jìn)入致冷器，進(jìn)一步冷卻到2～5℃，使空氣中含有的水份、油份等由于溫度的降低而進(jìn)一步大量地析出，經(jīng)分水排水器排出。冷卻后的空氣再進(jìn)入熱交換器加熱輸出。3、空氣干燥器173、空氣干燥器2)吸附式:吸附法則是使空氣通過(guò)柵板、干燥吸附劑、濾網(wǎng)等除去雜質(zhì)，干燥吸附劑有硅膠、鋁膠、焦炭等。吸附式干燥器由兩個(gè)干燥瓶和加熱器組成。干燥瓶?jī)?nèi)裝有吸附劑。經(jīng)油水分離器分離后的壓縮空氣進(jìn)入干燥瓶。干燥瓶?jī)?nèi)的吸附劑吸收壓縮空氣中的水分，排出干燥氣體。經(jīng)干燥處理后的壓縮空氣含水量一般不應(yīng)超過(guò)0.01～0.03克／米3。吸水達(dá)到飽和后的吸附劑需加熱再生，脫水后備用。兩個(gè)干燥瓶輪流使用，一個(gè)工作，另一個(gè)再生備用。184、除油器和分水排水器作用：濾除壓縮空氣中的油分和水分，并及時(shí)排出。精度可達(dá)95%以上。結(jié)構(gòu)：1）外杯為透明體，可以看到內(nèi)部積水。2）濾網(wǎng)為粉末燒結(jié)體，孔隙小，過(guò)濾精度高；強(qiáng)度高。3）濾網(wǎng)下部橡膠罩用以防止氣流將杯底積水?dāng)嚻?。原理：利用離心、碰撞、篩分等原理來(lái)分離。

195、油霧器作用將潤(rùn)滑油霧化后噴入壓縮空氣管道的空氣流中，隨空氣進(jìn)入系統(tǒng)中潤(rùn)滑相對(duì)運(yùn)動(dòng)件的表面。供油量隨氣流量大小而變化。油霧器要有良好的密封性、耐油性和滴油量調(diào)節(jié)性能。

油霧器分油霧型和微霧型。203.儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣罐的作用是：儲(chǔ)存空壓機(jī)排出的壓縮空氣，減小壓力波動(dòng)；調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的輸出氣量與執(zhí)行元件耗氣量之間的不平衡狀況，保證連續(xù)、穩(wěn)定的流量輸出；進(jìn)一步沉淀分離壓縮空氣中的水分、油分和其它雜質(zhì)顆粒。儲(chǔ)氣罐一般采用焊接結(jié)構(gòu)，有立式和臥式兩種形式。儲(chǔ)氣罐必須符合壓力容器安全規(guī)則的要求，使用前必須按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水壓試驗(yàn)。21三、執(zhí)行元件執(zhí)行元件的作用是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)工作部件工作。

氣動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件主要包括：氣缸氣動(dòng)馬達(dá)氣動(dòng)摩擦離合器等。221.氣缸氣缸是輸出往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件。它是鉆機(jī)氣控系統(tǒng)中使用較多的執(zhí)行元件之一。

氣缸的分類(lèi)：按作用方式分為：?jiǎn)巫饔檬胶碗p作用式；按結(jié)構(gòu)形式分為：活塞式、柱塞式、葉片式、膜片式；按功能分為：普通氣缸和特殊氣缸(如沖擊式、回轉(zhuǎn)式以及氣—液阻尼式等)。231.氣缸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(jìn)入，并推動(dòng)活塞或柱塞運(yùn)動(dòng)，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。單作用式氣缸一般用于短行程或?qū)钊麠U推力、運(yùn)動(dòng)速度要求不高的場(chǎng)合。2.薄膜式氣缸

薄膜式氣缸：利用壓縮空氣使膜片變形來(lái)推動(dòng)活塞桿做直線運(yùn)動(dòng)的氣缸。

薄膜式氣缸由缸體、膜片、膜盤(pán)和活塞桿等組成。

膜片形狀有盤(pán)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(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。

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(yùn)動(dòng)；導(dǎo)氣頭體外接管路，固定不動(dòng)。

24單作用氣缸,,,活塞只有一側(cè)有壓縮空氣進(jìn)入,即氣缸上只有一個(gè)壓縮空氣的入口,故只有一側(cè)有氣壓推力作用,氣缸的工作行程僅限在一個(gè)方向。氣缸的活塞可在彈簧﹑重力或其他外力的作用下回復(fù)到原來(lái)的位置。

上圖為彈簧復(fù)位的單作用氣缸工作原理

深藍(lán)色表示有壓縮氣體進(jìn)入,淡藍(lán)色表示排氣。當(dāng)近氣口有壓縮氣體進(jìn)入時(shí),活塞在氣體壓力的作用下壓縮彈簧向右移動(dòng),當(dāng)沒(méi)有壓縮氣體進(jìn)入時(shí),活塞在彈簧力作用下退回到原來(lái)的位置。

25上圖為雙作用氣缸工作原理,深藍(lán)色表示有壓縮氣體進(jìn)入,淡藍(lán)色表示排氣。雙作用氣缸

當(dāng)活塞兩側(cè)交替地有壓縮空氣進(jìn)入和排出時(shí),其伸出和壓回方向均有氣壓推力作用,使活塞向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng),兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)速度均可以通過(guò)調(diào)整氣壓而控制?；钊膬蓚?cè)各有一個(gè)進(jìn)氣口,當(dāng)一側(cè)進(jìn)氣時(shí),另一側(cè)作為排氣口,反之亦然。26三位氣缸又稱(chēng)做“三位繼動(dòng)器”、“三位氣動(dòng)作筒”。用于操作有三個(gè)工作位置的機(jī)構(gòu)。例如用于絞車(chē)換檔裝置，由于活塞桿有左、中、右三個(gè)位置，所以可獲得絞車(chē)I、Ⅱ檔和空檔。三位氣缸的結(jié)構(gòu)如下圖所示。三位氣缸272.氣動(dòng)馬達(dá)氣動(dòng)馬達(dá)：是輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的執(zhí)行元件。氣動(dòng)馬達(dá)的種類(lèi)：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。28四、氣控制元件氣動(dòng)系統(tǒng)的控制元件就是各種氣控制閥。作用是控制和調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量、流動(dòng)方向和發(fā)送信號(hào)，以保證氣動(dòng)執(zhí)行元件按規(guī)定的程序正常動(dòng)作的重要元件。氣動(dòng)系統(tǒng)對(duì)氣閥的要求是：靈敏性高，反應(yīng)快，耐用性好，壽命長(zhǎng)；制造維修容易。氣控制閥按功能可分為三大類(lèi)：壓力控制閥(壓力閥)——作用是：通過(guò)控制氣控系統(tǒng)的壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)作用力、作用力矩的控制。常用壓力閥有：調(diào)壓閥（減壓閥）、溢流閥（安全閥）、兩用繼氣器等。流量控制閥(流量閥)——作用是：通過(guò)控制氣體在系統(tǒng)中的流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的控制。常用的有節(jié)流閥、快速放氣閥等。方向控制閥(換向閥)——作用是：通過(guò)控制氣體在系統(tǒng)中的流動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)方向的控制。291.壓力控制閥(壓力閥)它依靠作用在閥心上的氣壓力和彈簧力相平衡以獲得被控制氣體的一定壓力。改變彈簧力即改變?cè)胶鉅顟B(tài)，閥內(nèi)通道也隨之改變，從而使與壓力閥并聯(lián)或串聯(lián)的氣路中空氣壓力也相應(yīng)發(fā)生變化。301、調(diào)壓閥（減壓閥）調(diào)壓閥是在一定的進(jìn)口壓力下，通過(guò)調(diào)節(jié)手柄(或踏板)，可送出不同的出口壓力。調(diào)壓閥有單向、雙向兩種。調(diào)壓閥種類(lèi)繁多，雖然在結(jié)構(gòu)、調(diào)壓精度、用途上有所不同，但它們的工作原理基本相同。常見(jiàn)的調(diào)壓閥有：直動(dòng)式調(diào)壓閥；內(nèi)部先導(dǎo)式調(diào)壓閥；外部先導(dǎo)式調(diào)壓閥；過(guò)濾調(diào)壓閥等。在控制原理圖中，用一定的圖形符號(hào)來(lái)表示不同的閥。311、調(diào)壓閥（減壓閥）

直動(dòng)式調(diào)壓閥1—調(diào)節(jié)手柄；2、3—調(diào)壓彈簧；4—溢流閥口；5—膜片；6—反饋導(dǎo)管；7—閥桿；8—進(jìn)氣閥；9—復(fù)位彈簧；10—溢流口；321）調(diào)壓閥（減壓閥）工作原理：1）初始狀態(tài)，兩閥口均堵死，無(wú)壓力氣輸出；2）順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄，壓縮彈簧，推動(dòng)溢流閥座下行，推動(dòng)閥桿下行，進(jìn)氣閥開(kāi)啟，經(jīng)節(jié)流后輸出口有相應(yīng)氣壓輸出；輸出氣壓經(jīng)反饋導(dǎo)管進(jìn)入反饋腔，壓縮膜片，使溢流閥座上移，進(jìn)氣閥口略減小，輸出氣壓穩(wěn)定在某一值；調(diào)壓閥處于正常工作狀態(tài)；3）順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄，可使輸出氣壓增大或減小。4）輸出氣壓只能在低于進(jìn)氣壓力的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。33◆結(jié)構(gòu)組成主要組成部分是三個(gè)工作腔、兩閥：

進(jìn)氣腔A、出氣腔B、反饋腔C；

進(jìn)氣閥（位于A、B腔之間）、

溢流閥（位于C腔與排氣口之間）。先導(dǎo)式單向調(diào)壓閥34調(diào)壓閥在進(jìn)氣（工作與調(diào)壓)時(shí)，操縱機(jī)構(gòu)(頂舌)將上閥座壓下(圖b)使球形閥下端球面將下閥座放氣通孔關(guān)閉。當(dāng)上閥座繼續(xù)向下移動(dòng)，球形閥上端球面便將上閥座通孔逐漸打開(kāi)，使氣源由氣室A進(jìn)入氣室B，同時(shí)經(jīng)孔D進(jìn)入氣室C。工作原理35當(dāng)操縱桿在某一位置停止操作時(shí)，氣室B的上閥座通孔及下閥座的放氣孔，由于下閥座與調(diào)壓彈簧相互壓力平衡而都關(guān)閉(圖c)。此時(shí)氣室B的氣體壓力的大小，取決于操縱桿的下壓程度。當(dāng)氣室B的壓力低于開(kāi)始調(diào)整的壓力時(shí)，由于調(diào)壓彈簧的作用，又將上閥座自動(dòng)打開(kāi)，直到恢復(fù)開(kāi)始調(diào)整的壓力后又自動(dòng)關(guān)閉，以保持氣室B的恒壓(圖c)。工作原理36排氣時(shí)，將操縱機(jī)構(gòu)松開(kāi)(圖a)，上閥座在頂桿套彈簧作用下向上移動(dòng)復(fù)位，關(guān)閉氣室A與氣室B的通路，同時(shí)打開(kāi)氣室B的放氣通路，將氣室B的進(jìn)氣通路內(nèi)的氣源放掉。調(diào)壓閥的工作性能與調(diào)壓彈簧有很大關(guān)系，要選擇恰當(dāng)，剛性過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響調(diào)壓閥的靈敏性。

工作原理37調(diào)壓閥在鉆機(jī)上的應(yīng)用

在鉆機(jī)氣控制系統(tǒng)中，調(diào)壓閥主要用在要求平穩(wěn)啟動(dòng)和有變換操作壓力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，如：1）控制剎車(chē)氣缸的輸入氣壓，從而得到不同的制動(dòng)力矩；2）控制轉(zhuǎn)盤(pán)離合器、絞車(chē)高低速檔離合器，使轉(zhuǎn)盤(pán)、絞車(chē)滾筒能夠平穩(wěn)的起動(dòng)；3）控制柴油機(jī)油門(mén)調(diào)節(jié)氣缸的輸入氣壓，從而調(diào)節(jié)柴油機(jī)的油門(mén)大小，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。

注：對(duì)于進(jìn)氣流量較大的執(zhí)行元件，不能用調(diào)壓閥直接供氣，要與調(diào)壓繼氣器聯(lián)合使用。調(diào)壓閥控制調(diào)壓繼氣器，調(diào)壓繼氣器向執(zhí)行元件輸入壓力氣。383）溢流閥作用：當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)調(diào)定值時(shí)，使部分壓縮空氣從排氣口溢出，并在溢流過(guò)程中保持系統(tǒng)中的壓力基本穩(wěn)定，從而起過(guò)載保護(hù)作用(又稱(chēng)安全閥)。

溢流閥分直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。按其結(jié)構(gòu)可分為：活塞式、膜片式和球閥式。球閥式膜片式393）溢流閥工作原理：當(dāng)系統(tǒng)中壓力在規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，作用在球閥上的壓力小于彈簧力，球閥處于關(guān)閉狀態(tài)；系統(tǒng)壓力升高，作用在球閥上的壓力大于彈簧力時(shí)，球閥左移，氣體從溢流口放出，直到系統(tǒng)壓力降至規(guī)定壓力以下，球閥在彈簧力的作用下右移并重新關(guān)閉。溢流口進(jìn)氣口404）順序閥作用：順序閥依靠氣路中的壓力的作用來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按順序動(dòng)作。415）調(diào)壓繼氣器調(diào)壓繼氣器要與調(diào)壓閥聯(lián)合使用。調(diào)壓繼氣器安裝于執(zhí)行元件的附近，輸出口與執(zhí)行元件進(jìn)氣口直接相連。作用：來(lái)自主氣路的定壓壓縮空氣通過(guò)調(diào)壓繼氣器后，可以輸出相應(yīng)的壓力可變的壓縮空氣至執(zhí)行元件。調(diào)壓繼氣器的控制氣是由調(diào)壓閥供給壓力可變的壓縮空氣。42

根據(jù)節(jié)流原理，進(jìn)氣閥口開(kāi)啟度越大，輸出氣壓越高；反之，輸出氣壓越低。而進(jìn)氣閥口的開(kāi)啟度與控制氣壓成正比關(guān)系。結(jié)論：輸出氣壓于控制氣壓成正比?？刂茐毫υ礁撸敵鰵鈮涸礁?。43

◆調(diào)壓繼氣器的應(yīng)用

調(diào)壓繼氣器應(yīng)用于要求調(diào)壓、且供氣量較大的場(chǎng)合。如：控制轉(zhuǎn)盤(pán)離合器、轉(zhuǎn)盤(pán)高低速檔離合器。這些離合器都是通風(fēng)型氣胎離合器，尺寸較大，耗氣量大。分別控制轉(zhuǎn)盤(pán)、轉(zhuǎn)盤(pán)滾筒的啟動(dòng)與停車(chē)。為使控制靈敏，需要調(diào)壓繼氣器與調(diào)壓閥配合使用。

442.流量控制閥流量控制閥的作用：通過(guò)改變閥的通氣面積來(lái)控制執(zhí)行元件進(jìn)氣或排氣的流量，以調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度。

流量控制閥也稱(chēng)為調(diào)速閥。

由于氣體的可壓縮性，氣控制系統(tǒng)就不能采用容積調(diào)速，氣動(dòng)系統(tǒng)中的流量只能采用節(jié)流的方式進(jìn)行控制。任何一個(gè)流量閥都有節(jié)流部分，大多為可調(diào)的。通過(guò)調(diào)節(jié)過(guò)流斷面的大小，來(lái)調(diào)節(jié)氣體流量的大小。氣流經(jīng)小孔或縫隙也必然產(chǎn)生顯著的壓力降。流量控制閥主要包括：節(jié)流閥單向節(jié)流閥排氣節(jié)流閥行程節(jié)流閥。451)單向節(jié)流閥由節(jié)流閥與單向閥構(gòu)成。461)單向節(jié)流閥當(dāng)氣源接B口，由A（或C）輸出時(shí)，可實(shí)現(xiàn)變速進(jìn)氣和快放氣。當(dāng)氣源接A（或C）口，由B輸出時(shí)，可實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)氣和變速放氣。472)排氣節(jié)流閥由于節(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(diào)節(jié)排出氣體的流量以控制執(zhí)行元件的速度。483.方向控制閥(換向閥)方向控制閥的作用：控制壓縮空氣的流動(dòng)方向或氣流的通斷，從而實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的換向。

方向控制閥主要包括單向閥和換向閥。單向型控制閥(單向閥)：只允許氣流向一個(gè)方向流動(dòng)。換向型控制閥(換向閥)：通過(guò)改變氣體通路使氣流方向發(fā)生改變。一般采用閥芯切換進(jìn)、出氣通道，達(dá)到氣路換向的目的。方向控制閥的種類(lèi)與液壓方向閥類(lèi)似，種類(lèi)很多。按照操作方式可分為：手動(dòng)式、氣動(dòng)式、機(jī)動(dòng)式，電磁換向閥常用的有手動(dòng)兩通閥、單向閥、三通旋塞閥、氣控二位三通閥(兩用繼氣器)等。49單向閥checkvalve單向閥包括：?jiǎn)蜗蜷y、梭閥和快速排氣閥。（1）單向閥：氣流正向通過(guò)，反向則不通。AB單向閥的職能符號(hào)50（2）梭閥shuttlevalve（2）梭閥shuttlevalve若有兩個(gè)輸入口，一個(gè)輸出口，并要求兩個(gè)輸入口不允許相通時(shí)，就可梭閥進(jìn)行控制。當(dāng)兩個(gè)輸入口同時(shí)進(jìn)氣時(shí)，壓力高的輸入口與輸出相通，低壓口則自動(dòng)關(guān)閉（或門(mén)）51（3）快速放氣閥quickexhaustvalve作用裝在氣胎離合器、氣缸等耗氣量較大的執(zhí)行元件的進(jìn)口管線上。就近、快速放掉執(zhí)行元件中的壓縮空氣，提高開(kāi)車(chē)、停車(chē)的靈敏度，延長(zhǎng)摩擦零件的使用壽命?？焖倥艢忾y常安裝在換向閥和氣缸之間。結(jié)構(gòu)：如圖所示。由閥體、閥蓋、導(dǎo)閥、導(dǎo)閥蓋、閥芯等組成。52（3）快速放氣閥工作原理：1)當(dāng)經(jīng)過(guò)快速放氣閥向執(zhí)行元件供氣時(shí)，壓力氣推動(dòng)導(dǎo)閥在閥體內(nèi)向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也推動(dòng)閥芯在導(dǎo)閥內(nèi)向左運(yùn)動(dòng)。使導(dǎo)閥堵死放氣口，閥芯與閥座分離，壓縮氣體沿閥芯的軸向槽向左流動(dòng)，然后經(jīng)徑向槽進(jìn)入執(zhí)行元件。53（3）快速放氣閥工作原理：2)當(dāng)氣源被切斷后，執(zhí)行元件內(nèi)的壓力氣體推動(dòng)閥芯、導(dǎo)閥向右運(yùn)動(dòng)，放氣口打開(kāi)，執(zhí)行元件內(nèi)的壓力氣體由放氣口快速排空。54換向閥directionalvalve作用：通過(guò)改變氣流通道來(lái)改變氣流方向，以改變執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向。

（1）二位三通轉(zhuǎn)閥（二通氣開(kāi)關(guān)）

作用：用于控制離合器的進(jìn)氣或放氣，從而決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作與否。（2）三位五通轉(zhuǎn)閥(三通氣開(kāi)關(guān))作用：三通氣開(kāi)關(guān)是控制兩個(gè)相互有聯(lián)鎖關(guān)系的氣離合器的，也就是說(shuō)這兩個(gè)氣離合器不允許同時(shí)進(jìn)氣。55換向閥的“通”和“位”“通”和“位”是換向閥的重要概念。不同的“通”和“位”構(gòu)成了不同類(lèi)型的換向閥。“位”(Position)一指閥芯的位置，通常所說(shuō)的“二位閥”、“三位閥”是指換向閥的閥芯有兩個(gè)或三個(gè)不同的工作位置，“位”在符號(hào)圖中用方框表示。所謂“二通閥”、“三通閥”、“四通閥”是指換向閥的閥體上有兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)各不相通且可外部連接的氣口數(shù)目，不同通道之間只能通過(guò)閥芯移位時(shí)閥口的開(kāi)關(guān)來(lái)連通。56不同的“通”和“位”的滑閥式換向閥主體部分的結(jié)構(gòu)形式和圖形符號(hào)名稱(chēng)結(jié)構(gòu)原理圖圖形符號(hào)二位二通

二位三通

二位四通

三位四通

57二位三通轉(zhuǎn)閥（二通氣開(kāi)關(guān)）

◆結(jié)構(gòu)：

有一個(gè)供氣口Ⅰ，一個(gè)輸出氣口E，一個(gè)排氣口A。當(dāng)通道加多時(shí)，同樣的零件也可構(gòu)成三通閥和四通閥。

◆作用控制一個(gè)對(duì)象的進(jìn)氣、排氣。58◆原理：手柄有兩個(gè)位置：

a）Ⅰ→E，A堵死，向系統(tǒng)供氣；

b）Ⅰ堵死，E→A，系統(tǒng)氣體排空。ⅠEA59如下圖，換向閥閥體2上開(kāi)有4個(gè)通氣口P、A、B、O(T)。換向閥的通氣口永遠(yuǎn)用固定的字母表示，它所表示的意義如下：P—壓力氣口（進(jìn)氣口）；A、B—工作氣口（連執(zhí)行元件）；O(T)——回氣口。

TPAB60PTABTPABPTABTPABTPABPTAB6162PTABTPAB下圖表示閥芯處于中位時(shí)的情況,此時(shí)從P口進(jìn)來(lái)的壓力氣體沒(méi)有通路。A、B兩個(gè)氣口也不和T口相通。62TPAB下圖表示人向一側(cè)搬動(dòng)控制手柄，閥芯左移，或者說(shuō)閥芯處于左位的情況。此時(shí)P口和A口相通，壓力氣體經(jīng)P、A到其它元件；從其它元件回來(lái)的氣體經(jīng)B、閥芯中心孔，T回氣罐。PTAB6364PTABTPAB下圖表示人向另一側(cè)搬動(dòng)控制手柄閥芯右移，或者說(shuō)閥芯處于右位時(shí)的情況。此時(shí)，從P口進(jìn)來(lái)的壓力氣體經(jīng)P、B到其它元件。從其它元件回來(lái)的油經(jīng)A、T回氣罐。64五、輔助元件單向?qū)恺堫^單向?qū)恺堫^(進(jìn)氣接頭)：用于連接不轉(zhuǎn)動(dòng)的供氣管線和轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，軸上裝有氣動(dòng)摩擦離合器。其作用是將壓縮空氣導(dǎo)入氣動(dòng)摩擦離合器。其安裝位置示意圖如圖所示。65單向?qū)恺堫^由沖管、外殼和端面密封部分組成。其工作流程如下：導(dǎo)氣龍頭中壓縮空氣通過(guò)蓋上的孔進(jìn)入軸中，流經(jīng)沖管和軸內(nèi)部通道到達(dá)離合器。密封圈、O形圈、壓圈，保證旋轉(zhuǎn)部分和不旋轉(zhuǎn)部分之間的嚴(yán)格密封。66雙向?qū)恺堫^：如圖所示，雙向?qū)恺堫^裝于一根旋轉(zhuǎn)軸的端部，用以給此軸上的兩個(gè)離合器供氣。它有沖管，內(nèi)有氣道，沖管可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)，而體和蓋則因它和沖管之間隔有滾珠軸承而保持不轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)部分和不轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間用內(nèi)外密封圈、O形密封圈、內(nèi)外壓圈、內(nèi)外彈簧密封。第一個(gè)氣道由沖管的中間軸孔到達(dá)離合器；第二個(gè)氣道由沖管的環(huán)形氣道進(jìn)入離合器。67鉆機(jī)典型的氣控制回路1.泵起?？刂啤⒉裼蜋C(jī)并車(chē)控制回路這些回路基本相似，不需要調(diào)壓、耗氣量大、放氣要快，盡量減少摩擦片一摩擦鼓的相對(duì)滑動(dòng)，從而減少摩擦磨損。682.絞車(chē)高、低速離合器控制回路回路要求：調(diào)壓、互鎖、耗氣量大、放氣快。鉆機(jī)典型的氣控制回路693.柴油機(jī)油門(mén)、剎車(chē)氣缸控制回路這些回路的共同點(diǎn)是：執(zhí)行元件為單作用氣缸，活塞桿外伸靠氣壓力，回縮靠彈簧力；要求調(diào)壓，以獲得不同的外伸位移；耗氣量不大。鉆機(jī)典型的氣控制回路704.轉(zhuǎn)盤(pán)離合器及剎車(chē)、絞車(chē)總離合器及剎車(chē)控制回路這些回路的共同點(diǎn)是：執(zhí)行元件為通風(fēng)型氣胎離合器，要求調(diào)壓、離合器與剎車(chē)互鎖、耗氣量大、放氣快。轉(zhuǎn)盤(pán)離合器及剎車(chē)控制回路如下圖所示。鉆機(jī)典型的氣控制回路1—導(dǎo)氣龍頭；2—快速放氣閥；3—調(diào)壓繼氣器；4—雙向調(diào)壓閥ZJ70L鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)氣控制系統(tǒng)71轉(zhuǎn)盤(pán)離合器控制回路特點(diǎn)：1）采用間接供氣。調(diào)壓繼氣器裝在氣胎離合器附近，可以從主氣路就近提供大流量氣體；2）采用雙向調(diào)壓閥，實(shí)現(xiàn)離合器與剎車(chē)的互鎖。當(dāng)離合器充氣時(shí)，剎車(chē)氣胎必然放氣；當(dāng)剎車(chē)氣胎充氣時(shí)，離合器必然放氣，切斷動(dòng)力。3）利用調(diào)壓閥控制，可以通過(guò)控制氣壓實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)緩慢啟動(dòng)、微調(diào)轉(zhuǎn)速等。絞車(chē)總離合器及剎車(chē)控制回路與之完全相同。72第三節(jié)鉆機(jī)常用離合器工作原理通過(guò)按壓一個(gè)旋轉(zhuǎn)的東西讓另一個(gè)本來(lái)停止的東西旋轉(zhuǎn)起來(lái)的裝置。氣動(dòng)摩擦離合器：airactuatedclutch氣動(dòng)離合器顧名思義是靠空壓來(lái)連接，靠復(fù)歸彈簧來(lái)放開(kāi)。掛合時(shí)用于傳遞轉(zhuǎn)矩，摘開(kāi)時(shí)可使主動(dòng)件與被動(dòng)件分離，動(dòng)力被切斷。氣動(dòng)離合器在各種業(yè)界被以各種方法使用著，和其他的離合器相比有很多的利點(diǎn)，即使是相同機(jī)能也持有很優(yōu)越的性能。7374采用氣動(dòng)摩擦離合器，可使工作機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，換擋方便，并有過(guò)載保護(hù)作用。氣動(dòng)摩擦離合器，俗稱(chēng)氣離合器。它具有以下特點(diǎn)：

①傳動(dòng)柔和，具有彈性、抗沖擊、吸收振動(dòng)；

②操作省力、方便、迅速、易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離集中控制；

③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)；

④反應(yīng)快；

⑤能準(zhǔn)確地控制所傳遞的扭矩；

⑥能補(bǔ)償安裝誤差。757677通風(fēng)型氣胎離合器通風(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(lái)的。其特點(diǎn)是：隔熱和通風(fēng)散熱性能好，氣胎本身在工作時(shí)不承受扭矩；掛合平穩(wěn)、摘開(kāi)迅速、摩擦片厚、壽命長(zhǎng)；易損件少，更換易損件方便；經(jīng)濟(jì)性好。但結(jié)構(gòu)比普通型復(fù)雜，高速工作時(shí)，離心力對(duì)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(chǎng)合，如絞車(chē)滾筒低速離合器。78通風(fēng)型氣胎離合器在結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是，增加了一套散熱傳能裝