1. 彈簧操作機構的基本動作原理
彈簧操動機構：一般均具有手動和電動操作。機構的核心就是合閘彈簧。
工作原理：1、首先由手動或電機進行儲能，由合閘保持單元保持。
2、儲能完成後，此時機構處於分閘未儲能狀態。通過手動或合閘脫口器解扣，彈簧釋放，由分閘保持單元保持，合閘過程完成。
3、通過手動或電動可以進行儲能操作，機構處於合閘以儲能狀態，此時機構可以進行重合閘操作。
4、分閘時，通過手動或電動操作。
2. 彈簧夾緊式卡盤的設計計算
圖5-8所示為卡瓦座受彈簧力在斜面上移動卡瓦時卡瓦的受力分析圖。
圖5-8中G為卡盤上最大軸向載荷即給進機構最大提升力；N為卡瓦對鑽桿的夾緊力；f′為卡瓦與鑽桿間的摩擦系數，考慮卡瓦齒嵌入鑽桿中，所以設計一般取f′＝0.5；P為卡瓦座對卡瓦的正壓力；Pf為卡瓦座與卡瓦間的摩擦力；f為斜面間摩擦系數，鋼對鋼f＝0.15；φ為斜面間摩擦角，tgφ＝f，當f＝0.15時，φ＝8°32′；R為P與Pf的合力；α為卡瓦座T形槽斜面角；F為彈簧的軸向推力
1.卡盤承受最大提升力G
則
液壓動力頭岩心鑽機設計與使用
2.彈簧的軸向推力
為確定彈簧力F與提升力G之間的關系，建立xy兩坐標方向的平衡方程式：
∑x＝0 Rcos（α＋φ）-N＝0移項得：
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上兩式整理得：F＝Ntan（α＋φ）
液壓動力頭岩心鑽機設計與使用
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圖5-8 卡盤受力分析
考慮應有一定儲備系數（安全系數）k，則上式改寫為：
液壓動力頭岩心鑽機設計與使用
式中k值一般取1.25～1.6。
從式中看出，α值愈小，增力作用愈大，但使卡瓦產生一定的徑向位移所需的軸向行程必然加長。從而導致卡盤軸向尺寸增加。當然，α過大，增力作用就不明顯了。
設卡瓦徑向位移量為Δx，而卡瓦軸向位移量為Δy見圖5-9。從圖中可知，彈簧壓縮量Δy與卡瓦徑向位移量Δx的比值為定值，其數值大小取決於α角，當卡瓦徑向位移量一定時，α角越小，所需卡瓦座位移量越大，即彈簧壓縮量越大。
卡瓦斜面角是這種機構最主要的設計參數。在卡盤基本參數（夾持能力、夾持范圍）一定時，減小α角可相應減小所需的彈簧力F，但卡瓦的移動量加大，從而使卡盤軸向尺寸加大，故一般取α＝6°～9°。
為了減小斜面間的摩擦系數，有的鑽機卡盤在卡瓦與卡瓦座之間加了滾柱，變滑動摩擦為滾動摩擦，有的鑽機在斜面處採用了油脂潤滑，設置了加油孔。
圖5-9 斜面位移關系
3.碟形彈簧參數的確定
在卡盤中，單片碟形彈簧一般不能滿足要求，需要採用組合彈簧。主要有兩種組合方式，即對合與疊合的組合方式，而鑽機卡盤均應用對合組合彈簧（圖5-10）。
圖5-10 對合碟形彈簧
此種彈簧設計計算，主要根據載荷及變形量要求，選擇單片彈簧的規格和彈簧片數，其設計步驟如下。
1）已知條件
（1）根據鑽機應用鑽桿使用范圍確定主軸通孔直徑即可知碟簧內徑d的尺寸。
（2）根據給進液壓缸的提升力即可知組合碟形彈簧的載荷Pz。
（3）採用斜面增力機構，根據所需的徑向位移量Δx為1～2mm，可初步確定夾緊時的工作載荷P1時的軸向變形量f1和松開卡盤時工作載荷P2時的軸向變形量fz。
2）設計說明
由i個相同規格的一組碟簧
Pz＝P
fz＝if
Hz＝iH0
式中：P、f、H0為單片碟簧的載荷、變形量和高度；Pz、fz、Hz為組合碟簧的載荷、變形量和自由高度。
3）c值的選擇
，碟形彈簧單位體的做功能力與c值有關，一般在 時為最大，因此設計儲能的碟形彈簧時，可取c＝1.7-2.5，為製造方便，一般取c＝2.0。c值對彈簧特性曲線也有很大影響，c值愈大，彈簧剛度愈小，但c＞3時，c值的改變對特性幾乎沒有影響。c值過小時將使製造困難，一般不小於1.25。
考慮卡盤具體結構和上述選擇c值的范圍，定出c值與前述確定的碟形彈簧內徑d，即可求出碟形彈簧外徑D。
4）求碟形彈簧的厚度
當單片碟簧的變形量f等於碟簧壓平時變形量h0時，壓平彈簧時載荷Pc（N）。
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式中：E為彈性模量，MPa；μ為泊松比；t為碟簧厚度，mm；h0為碟形彈簧壓平時變形量的計算值，mm；D為碟形彈簧外徑，mm；K1、K4為計算系數，可根據機械手冊查取。
5）確定彈簧片數i
當松開卡瓦時，彈簧被進一步壓縮。為了使彈簧有一定的使用壽命，松開卡瓦時的軸向力P2不應超過Pc，彈簧的變形量fz相應也不應超過最大工作載荷的變形量h0。為了限位，即限制碟簧不超過最大變形量h0，應在對合碟簧間加一墊圈。
6）確定碟簧尺寸
給出組合彈簧的幾何尺寸，包括組合彈簧自由高度Hz，夾緊狀態下（工作載荷P1）的高度H1，以及松開時的高度Hz。
7）進行碟簧強度及剛度驗算，以確保彈簧工作的可靠性。
3. ABB空氣斷路器操作機構
ABB空氣斷路器的操作機構採用儲能型設計，主要依賴於預先儲能的彈簧。操作方式有兩種，一是手動操作，通過拉動手柄完成，二是電動操作，利用內置的齒輪式電動機來驅動。在合閘時，分閘彈簧會自動儲能。
操作機構內部設有合閘和分閘線圈，這些線圈配合齒輪式電動機，使得斷路器能夠實現遠程遙控操作。此外，系統還具備監控功能，能夠與控制中心協同工作，提供更全面的控制和管理。
值得注意的是，在特定的操作循環中，彈簧的儲能無需重復進行。例如：
這種操作機構適用於多種產品，且配備了機械和電氣防跳躍裝置，確保了操作過程的安全和可靠性。