第六章钻机气控制系统(第三讲)

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图6-19
②常闭接法(用于 换档微动装置)： 孔D接进气孔；孔C 接送气孔，孔B通大 气孔。 未按下按钮时，孔 D、孔C互不相通，孔 C→孔B(通大气)。 按下按钮时，孔 D→孔C，压缩空气通 过。
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（4）两用继气器：当直接由发令元件向控制机构送气时， 管线长、进气慢、挂档时间长，而气摩擦离合器在进气慢、 压力低的情况下，容易打滑发烧。所以在一些经常摘、挂的 气离合器中，常用间接进气，即在管路中加上一个继气器 (如图6-20所示)，利用控制气推开继气器的阀门，使干线 (较粗的气管)中的压缩空气通过继气器很快进入离合器中。
图6-12
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向右转动手柄凸轮时， 弹簧(3)伸长，最终将使下 钢珠与下座脱离，执行机 构和胶皮隔膜上部的压缩 空气，通过已打开的空心 管子从A孔中放空，此为放 气过程。 通过调节其尾部的调节 螺钉，可以调节其出口压 力。
图6-12
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◆双向调压阀： 双向调压阀的进气、调 压、放气与单向调压阀一 样。不同在于“双向”与 “单向”之别。对那些需 要相互制约的控制，如F －200钻机绞车滚筒轴的 高低速离合器等都采用这 种双向调压阀。
钻井机械电子教案 （2）三位五通转阀(三 通气开关) 作用：三通气开关是 控制两个相互有联锁关 系的气离合器的，也就 是说这两个气离合器不 允许同时进气。如图617所示。三通气开关的 结构、原理和二通气开 关基本相同。所不同的 是它有两个通大气孔A1 和A2，两个通执行机构 的送气孔E1和E2。
图6-17
钻井机械电子教案 调压阀的结构图如图6-11所示， 工作原理如图6-12所示。
图6-11
图6-12
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在这时，I、E、A各孔互 不相通，不进气，也不放 气。对应手柄的凸轮的各 个位置都有一个对应的供 气量，可在出口E的气路上 接一压力表观察之，这 就是调压过程。实际上， 是一降压过程，即根据实 际需要将压力调得比总供 气管线的压力低一些。
钻井机械电子教案 6.4.3 方向控制阀 方向控制阀的作用：控制压缩空气的流动方向或气流的通断，从 而实现执行元件的换向。 方向控制阀一般采用阀芯切换进、出气通道，达到气路换向的目 的。 方向控制阀的种类与液压方向阀类似，种类很多。按操纵方式分 为手动和气控两种。常用的有手动两通阀、单向阀、三通旋塞阀、 气控二位三通阀(两用继气器)等。 1.单向阀 作用：只允许气流向一个方向流动。 单向阀包括：单向阀、梭阀和快速排气阀。 （1）单向阀：气流正向通过，反向则不通。
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钻井机械电子教案 减压阀结构如图6-9所 示，其进气压力由调节元 件调定。压缩空气经导阀 和内阀的间隙进入执行机 构，当执行机构内的气压 上升至某一数值时，使导 阀上表面承受气体压力大 于上顶的弹簧力，因而导 阀向下移动，于是阀门关 闭了进气间隙。进气口停 止进气，出气口的工作气 压就保持恒压。 调节尾部的螺钉可以改 变减压后的气体压力。
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调压继气器 的结构如图614所示，它有 供气孔I、送气 孔E、控制孔C、 排气孔A。
图6-14
6.4.2 流量控制阀
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流量控制阀的作用：通过改变阀的通气面积来控制执行 元件进气或排气的流量，以调节执行机构的运动速度。 流量控制阀也称为调速阀。 由于气体的可压缩性，气动系统中的流量只能采用节 流的方式进行控制。任何一个流量阀都有节流部分，大 多为可调的。空气流经小孔或缝隙也必然产生显著的压 力降。 流量控制阀主要包括：节流阀、单向节流阀、排气节 流阀和行程节流阀。
（3）二位三通按钮阀 作用：只要按下按钮，就可从气路中分配压缩空气至需要 供气处，或将某控制机构的压缩空气放入大气。它用于防碰 天车气路中气路和刹车气缸放气。其结构如图6-18所示。
图6-18
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图6-19
如图6-19 梭示，按 扭阀它有常开和常闭 两种接法。 ①常开接法(用于防 碰天车气路系统)： 孔B接进气孔，孔C 接送气孔，孔D通大气 孔。 未按下按钮时：孔 B→孔C，压缩空气通 过。 按下按钮时：孔C→ 孔D(通大气)，孔B不 通。
c)
图 快速排气阀
快速排气阀 图17-6
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快速放气阀
快速排气阀主要装气胎、气盘、气缸等执行元 件的进口管线上，用于迅速排放出它们的压缩空 气，提高传动系统的起、停灵敏度，延长摩擦元 件的寿命。该阀是利用导阀和阀心在进放压缩空 气的作用下进行工作。快速排气阀安装在靠近气 胎离合器的位置，可以减少离合器的打滑现象。 快速排气阀在工作进气时，导阀和阀心由压 缩空气推向放气外壳一端，导阀和外壳贴合密封， 将进气和放气通道截断，使压缩空气进入执行元 件。排气时（即进气中断），在执行元件内压缩 空气的作用下，导阀和阀心被推向进气外壳一端， 此时导阀和阀心将进气通路堵死，放气通路打开， 执行元件内压缩空气迅速排入大气中。
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第六章 钻机气控制系统
天津石油职业技术学院
徐建功 2013年7月
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6.4 控制元件
气控制元件的作用：调节压缩空气的压力、流量、方向以及 发送信号，以保证气动执行元件按规定的程序正常动作。 气动系统的控制元件就是各种气控制阀。气动系统对气阀的 要求是：灵敏性高，反应快，耐用性好，寿命长；制造维修容 易。 气控制元件按其功能分为：压力控制阀、流量控制阀、方向 控制阀。
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图6-16
当手柄转动时，转轴 也转动，转轴带动滑阀 转动，当手柄处于不同 位置时，滑阀也有不同 位置，因而可以得到不 同工作状态。当进气孔 I和E孔相通时，通大气 孔A被堵住，这时所控 制的离合器处于进气状 态。当E孔和大气孔A相 通时，进气孔I被堵住， 这时离合器处于放气状 态。
图6-13
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图6-13
图6-13是双向调压阀的工 作原理图，主体部分与单向调压 阀完全相同，左右两个顶杆阀由 两个相位不同的凸轮 (凸轮与中 间主凸轮固结在一起，并由同一 手柄驱动) 通过机械杠杆控制。 显然，当左开关打开进气时，E1 孔和I孔相通，则右开关关闭， E2孔和A2孔相通，同理，当右开 关进气时，I孔和E2孔相通，则 左开关关闭，E1孔和A1孔相通。 图示的位置为左开关(左顶杆阀) 进气，右开关(右顶杆阀)放气状 态。
图6-16
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利用手柄不同的操 作位置，可以得到三 个不同的工作状态： 一是I进气，E1通气， E2与大气相通；二是I 进气，E2通气，E1与 大气孔相通；三是E1、 E2气孔被堵住均不能 进气，且E1与A1相通， E2与A2相通，均处于 放气状态。
图6-17
图6-16
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图6-9
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调压阀：减压和稳压
调整手柄 调压弹簧 下弹簧座 膜片
阀芯 阀套 阻尼孔 阀口 复位弹簧 减压阀是气动系统中必不可少的一种调压元件,减压阀是出口压力控制 阀芯的运动. 调压阀
图17-15
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图6-10
调压阀是基本 控制元件，如将 控制手柄改为手 轮、脚踏板等， 可构成手轮调压 阀、脚踏板调压 阀、以及高低压 气瓶中的减压阀。 如图6-10。
钻井机械电子教案 二通气开关的结构如 图6-16所示，它由主体、 滑阀、盖、转轴、手柄 等主要零件组成。 在主体上有通进气管 线的孔I，有与执行机 构管线相连的孔E，还 有与大气相通的孔A。 盖与本体用圆柱头螺钉 连结，盖内装有转轴、 滑阀、弹簧等零件，转 轴的四方端头与手柄套 相配合。
图6-16
图6-20
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两用继气器的 结构如图6-21所 示，它有两种接 法：常闭接法和 常开接法。当用 做间接进气时采 用常闭接法；当 用做压风机自动 控制时，采用常 开接法。
图6-21
钻井机械电子教案 ①常闭接法： 孔I接通进气干线，孔Ⅱ接通大气。当控制气进入继气器后， 推动阀芯压缩弹簧产生移动，使阀门和外阀密封，而内阀和阀门 脱开，造成孔I和孔E连通，所以干线气进入控制机构。当控制气 放空后，则在弹簧的作用下阀门的位置又恢复到原来的状态，控 制机构的压缩空气经由孔Ⅱ又放入大气。 ②常开接法： 孔Ⅱ接通供气干线，孔I连通大气。在平常状态(没有控制气 时)，干线气通控制机构；当控制气作用以后，控制机构中的压 缩空气经由孔I放入大气。它和压力调节阀组成机动压风机的自 动控制系统。
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梭阀（或门）相当于两个单向阀的组合
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梭阀在手动—自动换向回路中的应用
回路
或门在手动----自动换向 图17-4 或门在手动 —自动换向回路中的应用 回路中的应用 图17-4
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2.换向阀 作用：通过改变气流通道来改变气流方向，以改变执行元件的运 动方向。 （1）二位三通转阀（二通气开关） 作用：用于控制离合器的进气或放气，从而决定执行机构的工作 与否。
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图6-15
节流阀： 节流阀的结构如 图6-15所示。它由 阀体、针形阀等组 成。 调节针形阀的位 置，即可控制气体 流量。此阀用于钻 机总离合器的进气 管路上和其它气路 中，使离合器挂合 较为柔和。
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节流阀：通过改变阀的通流面积来调节流量
节流阀的工作原理
节流阀的图形 符号
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2.溢流阀 作用：当系统压力超过调定值时，使部分压缩空气从排气口溢出， 并在溢流过程中保持系统中的压力基本稳定，从而起过载保护作用 (又称安全阀)。 溢流阀分直动式和先导式两种。按其结构可分为：活塞式、膜片 式和球阀式。 3.顺序阀 作用：顺序阀依靠气路中的压力的作用来控制执行机构按顺序动 作。 4.调压继气器 作用：来自主气路的定压压缩空气通过调压继气器后，可以输出 相应的压力可变的压缩空气至执行元件。 调压继气器的控制气是由调压阀供给压力可变的压缩空气。
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了解：
单向阀：气流只能向一个方向流动而不能反向流动通过的阀 单向阀多与节流阀组合起来控制执行元件的运动速度
A
A P A P
P
A
a)关闭状态 b 开启状态
P
单向阀工作原理图 单向阀工作原理图
单向阀 单向阀
图17-1
图17-2
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（2）梭阀：若有两个输入口，一个输出口，并要求两个输入口不 允许相通时，就可梭阀进行控制。当两个输入口同时进气时，压力 高的输入口与输出相通，低压口则自动关闭。 （3）快速排气阀：用于将气胎、气盘、气缸等执行元件内压缩空 气迅速排放出来，提高传动系统的启、停灵敏度，延长摩擦零件的 寿命。
节流阀的工作原理 节流阀 图17-22
节流阀的结构图 图17-23
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节流阀
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节流阀的应用
节流阀的应用 节流阀的应用 图17-24
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排气节流阀: 不仅具有节流调速的作用，而且还能起到降低排放气流噪声的 作用
A
排气节流阀 由于节流口后有消声气，所以排气节流阀只能安 图17-25
6.4.1 压力控制阀 压力控制阀的功能：控制系统中压缩空气的压力,以满足系统对不同 压力的需要. 压力控制阀的工作原理： ：利用压缩空气作用在阀芯的力和弹簧力平 衡的原理，控制压缩空气的压力，进而控制执行元件动作顺序。 压力阀主要有：减压阀、溢流阀、顺序阀、调压继电器。 1.减压阀（调压阀） ：降压稳压作用 作用：将出口压力调节在比进口压力低的调定值上，并能使输出 压力保持稳定。 减压阀又称调压阀，分为直动式和先导式两种。 减压阀用在压缩空气配制装置内，不管供气孔进入的压缩空气的 气压多大、流量如何，经过减压阀后，都能给出稳定的和减小了的 气压供给气控系统。在上、下储气罐之间装上减压阀，可以使输出 气罐压力保持稳定，不产生(或较少产生)压力波动，从而保证了各 个控制阀件性能恒定。
装在排气口。 调节排出气体的流量以控制执行元件的速度。
钻井机械电子教案 柔性节流阀： 通过调节阀杆夹紧柔韧的橡胶管而产生节流作用
钻井Байду номын сангаас械电子教案
快速放气阀：加快气缸排气腔排气，以提高气缸运动速度 快速放气阀通常装在换向阀与气缸之间，使气缸的排气不需 要通过换向阀而快速完成，从而加快了气缸往复运动的速度 快速往复运动回路