課題07起動(dòng)

1、課題七 起動(dòng)、換向裝置目的要求：1了解柴油機(jī)起動(dòng)原理、方法、適用范圍。 2掌握柴油機(jī)壓縮空氣起動(dòng)系統(tǒng)組成、工作原理、起動(dòng)條件。 3熟悉起動(dòng)系統(tǒng)主要設(shè)備結(jié)構(gòu)。4了解船舶換向功用、換向方法。 5熟悉雙凸輪換向原理、裝置。 6掌握單凸輪換向特點(diǎn)、原理、裝置。重點(diǎn)難點(diǎn)：1柴油機(jī)壓縮空氣起動(dòng)系統(tǒng)組成、工作原理、起動(dòng)條件。2單凸輪換向特點(diǎn)、原理、裝置。教學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)教學(xué)方法：多媒體講授課外思考題：1簡述柴油機(jī)壓縮空氣起動(dòng)的基本原理是什么？2柴油機(jī)壓縮空氣起動(dòng)置主要包括哪些組成部件？ 3保證柴油機(jī)壓縮空氣可靠起動(dòng)的條件是什么？ 4柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)換向的先決條件是什么？5什么叫換向差動(dòng)？超前差動(dòng)與滯后差動(dòng)有什么區(qū)

2、別？ 6單凸輪換向有什么特點(diǎn)？噴油凸輪和排氣凸輪有何區(qū)別？課題七 起動(dòng)、換向裝置第一節(jié) 柴油機(jī)的起動(dòng)一、柴油機(jī)的起動(dòng)原理 柴油機(jī)在外力驅(qū)動(dòng)下，從曲軸開始轉(zhuǎn)動(dòng)到自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的全過程稱為柴油機(jī)的起動(dòng)。 一臺裝備正常的柴油機(jī)能起動(dòng)起來，必須具備兩個(gè)條件：一要有外力使它先轉(zhuǎn)起來，二是轉(zhuǎn)起來后還要能達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速。這個(gè)能使柴油機(jī)起動(dòng)的最低轉(zhuǎn)速稱為“起動(dòng)轉(zhuǎn)速”，“起動(dòng)轉(zhuǎn)速”是鑒別起動(dòng)性能的重要標(biāo)志。不同類型、不同結(jié)構(gòu)和不同尺寸的柴油機(jī)具有不同的起動(dòng)轉(zhuǎn)速；同一型號的柴油機(jī)由于磨損情況或調(diào)整狀況的差異會有不同的起動(dòng)轉(zhuǎn)速；同一臺柴油機(jī)由于環(huán)境溫度的變化（冬季或夏季）及本身溫度（冷車或熱車）的不同也會出現(xiàn)起動(dòng)轉(zhuǎn)速的差

3、異。各種類型柴油機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)速大致如下： 大型低速柴油機(jī) （2550）r/min中高速柴油機(jī) （80150）r/min 小型預(yù)燃室式柴油機(jī) （200250）r/min 要使柴油機(jī)曲軸從停車狀態(tài)進(jìn)入起動(dòng)狀態(tài)，須向柴油機(jī)輸入一定的功率，以克服柴油機(jī)的各種阻力矩。起動(dòng)時(shí)柴油機(jī)的阻力矩主要包括運(yùn)動(dòng)部件的慣性阻力矩、摩擦阻力矩和初始壓縮阻力矩。起動(dòng)性能的好壞是柴油機(jī)一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。要求柴油機(jī)在各種環(huán)境狀態(tài)下都能可靠起動(dòng)迅速、消耗功率小，且能確保在短時(shí)間內(nèi)多次起動(dòng)。此外，還希望起動(dòng)系統(tǒng)操作簡便、維修保養(yǎng)方便、且易于實(shí)現(xiàn)遙控。對于船舶主機(jī)，要求曲軸處于任何轉(zhuǎn)角位置和機(jī)艙溫度低達(dá)58的條件下不需暖機(jī)，就能迅速

4、和可靠地起動(dòng)。二、柴油機(jī)的起動(dòng)方式1人力起動(dòng) 它利用人力通過起動(dòng)搖把直接轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸和飛輪，當(dāng)達(dá)到起動(dòng)轉(zhuǎn)速后即自行發(fā)火燃燒。人力起動(dòng)方式最簡便，但人的體力有限，它只適用于20kW以下的小型柴油機(jī)。船上的救生艇和應(yīng)急消防泵使用的柴油機(jī)常采用人力起動(dòng)。2電力起動(dòng) 電力起動(dòng)的基本原理是：用蓄電池向裝在飛輪端的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)再通過同軸上的小齒輪帶動(dòng)輪緣上裝有齒輪圈的飛輪，使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)來起動(dòng)柴油機(jī)。電力起動(dòng)裝置簡單、緊湊、起動(dòng)方便，廣泛用于高速小型柴油機(jī)。但起動(dòng)能量受蓄電池容量的限制，故只適用于300kW以下的柴油機(jī)。船上小型電站和救生艇的柴油機(jī)，大多數(shù)采用電力起動(dòng)。3壓縮空氣起動(dòng)壓縮空氣起動(dòng)的基本原

5、理是：將壓力為1.5MPa3.5MPa的壓縮空氣，按柴油機(jī)的起動(dòng)順序和規(guī)定的起動(dòng)定時(shí)在氣缸處于膨脹沖程時(shí)引入氣缸，以壓縮空氣代替燃?xì)馔苿?dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)達(dá)到起動(dòng)轉(zhuǎn)速后自行發(fā)火燃燒，完成起動(dòng)過程。壓縮空氣起動(dòng)可提供很大的起動(dòng)能量。起動(dòng)迅速，正倒車均可起動(dòng)。有時(shí)還能用于柴油機(jī)的緊急制動(dòng)，幫助主機(jī)剎車。壓縮空氣起動(dòng)普遍用于大、中型柴油機(jī)，船用可直接倒轉(zhuǎn)的柴油機(jī)毫無例外地采用這種方式起動(dòng)。第二節(jié) 壓縮空氣起動(dòng)系統(tǒng)一、壓縮空氣起動(dòng)系統(tǒng)的組成 壓縮空氣起動(dòng)系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)、起動(dòng)空氣瓶、主起動(dòng)閥、空氣分配器、氣缸起動(dòng)閥和起動(dòng)控制閥等設(shè)備與管系所組成。 （1）空氣壓縮機(jī)：任務(wù)是對空氣進(jìn)行壓縮增壓

6、后再輸入空氣瓶。除少數(shù)機(jī)型由主機(jī)曲軸前端帶動(dòng)外，大多數(shù)由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)帶動(dòng)，且都裝有自動(dòng)控制裝置。當(dāng)起動(dòng)空氣瓶內(nèi)的壓力降至一定值時(shí)，能自動(dòng)起動(dòng)空壓機(jī)，以便使起動(dòng)空氣壓力保持為2.5MPa3MPa；當(dāng)氣瓶內(nèi)壓力升至規(guī)定值后，壓縮機(jī)即自行停車。我國海船規(guī)范要求空氣壓縮機(jī)的總排量應(yīng)能從0.7MPa開始在1h充滿所有主機(jī)起動(dòng)用的空氣瓶，故船上大都裝有幾臺空壓機(jī)。 （2）起動(dòng)空氣瓶：功用是將空壓機(jī)提供的高壓空氣儲存起來供起動(dòng)用。船上均備有2個(gè)以上的起動(dòng)空氣瓶，以保證足夠的容量，滿足相應(yīng)的規(guī)定要求。 （3）主起動(dòng)閥：是壓縮空氣系統(tǒng)的總開關(guān)。主起動(dòng)閥的啟閉直接控制起動(dòng)過程的開始和結(jié)束，故要求它能啟閉迅速、節(jié)流損

7、失小和操縱方便。 （4）空氣分配器：其作用是按柴油機(jī)的起動(dòng)定時(shí)，將起動(dòng)空氣（或操縱空氣）分別送往各缸氣缸起動(dòng)閥，使它能定時(shí)啟閉。空氣分配器由起動(dòng)凸輪控制其啟閉動(dòng)作。 （5）氣缸起動(dòng)閥：其作用是起動(dòng)時(shí)，向氣缸通入起動(dòng)空氣，使柴油機(jī)起動(dòng)。通常它連同閥殼安裝在氣缸蓋上，由空氣分配器來的壓縮空氣控制其啟閉。在非起動(dòng)情況下，氣缸起動(dòng)閥處于常閉狀態(tài)。 （6）起動(dòng)控制閥：用來控制主起動(dòng)閥的啟閉。因?yàn)榇蟆⒅行筒裼蜋C(jī)的主起動(dòng)閥尺寸較大，通常都裝有起動(dòng)控制閥，以便利用壓縮空氣來快速啟閉主起動(dòng)閥。二、壓縮空氣起動(dòng)系統(tǒng)的工作原理圖7-1 160系列柴油機(jī)壓縮空氣起動(dòng)系統(tǒng)（1）直接啟閥式（圖7-1）：主要特點(diǎn)是進(jìn)入氣缸

8、的起動(dòng)空氣全部經(jīng)過空氣分配器，并由它按發(fā)火次序送入各缸的氣缸起動(dòng)閥，直接作用在閥盤上推閥開啟、進(jìn)入氣缸使柴油機(jī)起動(dòng)。直接啟閥式起動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)是管路布置簡單；當(dāng)氣缸內(nèi)壓力大于起動(dòng)空氣壓力時(shí)，氣缸起動(dòng)閥會自動(dòng)關(guān)閉，防止燃?xì)獾沽魅肟諝夤堋Ｈ秉c(diǎn)是空氣分配器尺寸較大、節(jié)流損失較大、起動(dòng)空氣耗氣量也大。它多用于小型柴油機(jī)上。 （2）間接啟閥式（圖7-2）：主要特點(diǎn)是氣缸起動(dòng)閥的起動(dòng)工作由兩路壓縮空氣配合來完成。一路是由空氣分配器來控制空氣，按起動(dòng)定時(shí)啟閉各氣缸起動(dòng)閥；另一路是起動(dòng)空氣，當(dāng)氣缸起動(dòng)閥開啟即進(jìn)入氣缸起動(dòng)柴油機(jī)。圖7-2 壓縮空氣起動(dòng)系統(tǒng)簡圖 間接啟閥式起動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)是：氣動(dòng)起動(dòng)閥的開啟迅速、可

9、靠；因起動(dòng)空氣不經(jīng)過空氣分配器，小股控制空氣分配器時(shí)節(jié)流損失小，空氣耗量小，能滿足連續(xù)多次起動(dòng)的要求。它的缺點(diǎn)是裝置較為復(fù)雜。目前，船舶大、中型柴油機(jī)廣泛采用這種起動(dòng)裝置。三、保證可靠起動(dòng)的條件（1） 壓縮空氣要具有一定的壓力和足夠的貯量 為了保證柴油機(jī)起動(dòng)迅速，壓縮空氣必須提供足夠的能量，也就是要具有一定的壓力。船舶柴油機(jī)的起動(dòng)空氣壓力一般應(yīng)保持在2.5MPa3MPa，最低起動(dòng)空氣壓力與柴油機(jī)的構(gòu)造型式、柴油機(jī)磨損程度，起動(dòng)時(shí)的氣缸及環(huán)境溫度、起動(dòng)裝置的完善性等因素有關(guān)。 壓縮空氣要有足夠的貯量，起動(dòng)空氣瓶的容量必須能保證柴油機(jī)在冷態(tài)下連續(xù)起動(dòng)不少于12次。（2） 供氣要適時(shí)并有一定的延續(xù)時(shí)

10、間壓縮空氣進(jìn)入氣缸有一定的起動(dòng)定時(shí)要求，即在活塞處于動(dòng)力沖程開始的某一適當(dāng)時(shí)刻才進(jìn)入氣缸并延續(xù)至排氣閥（或排氣口）開啟前停止進(jìn)氣。柴油機(jī)的起動(dòng)定時(shí)（即空氣分配器定時(shí)）及供氣的延續(xù)時(shí)間（以曲柄轉(zhuǎn)角計(jì)）與柴油機(jī)的型式、氣缸數(shù)目、起動(dòng)空氣壓力及柴油機(jī)的標(biāo)定轉(zhuǎn)速等因素有關(guān)。合適的起動(dòng)定時(shí)既有利于起動(dòng)，又能節(jié)約空氣耗量。一般大型低速二沖程柴油機(jī)空氣分配器在上止點(diǎn)前5開始開啟，起動(dòng)空氣實(shí)際進(jìn)入氣缸的時(shí)刻要延后些，供氣延續(xù)時(shí)間一般不超過120曲柄轉(zhuǎn)角。中高速四沖程柴油機(jī)，空氣分配器在上止點(diǎn)前510開啟，供氣延續(xù)時(shí)間一般不超過140曲柄轉(zhuǎn)角。 （3）必須保證最少的起動(dòng)氣缸數(shù) 為了保證曲軸處于任何位置都能隨時(shí)起

11、動(dòng)，必須滿足柴油機(jī)在任何位置停車時(shí)至少有一個(gè)氣缸處于起動(dòng)位置，氣缸數(shù)過少就不能滿足這個(gè)要求。為確保停車在任何位置均能順利起動(dòng)，還要求發(fā)火順序的相鄰缸之間進(jìn)氣角度有一定的重疊時(shí)間，在此重疊時(shí)間內(nèi)，會有兩缸在同時(shí)進(jìn)氣，前一缸進(jìn)氣的末尾與下一個(gè)缸的進(jìn)氣開始相重疊，這樣可保證向各缸進(jìn)氣的連續(xù)性，有利于加速起動(dòng)。 二沖程柴油機(jī)的最少起動(dòng)缸數(shù)為4個(gè)。這是因?yàn)槎_程柴油機(jī)起動(dòng)空氣延續(xù)時(shí)間不超過120曲柄轉(zhuǎn)角，故只有當(dāng)曲柄夾角小于120時(shí)，才能保證柴油機(jī)的各缸中隨時(shí)有一個(gè)缸處于起動(dòng)位置。顯然，相鄰曲柄夾角小于120時(shí)至少為4個(gè)缸。同理，因四沖程柴法機(jī)的供氣延續(xù)角為140，故其最少起動(dòng)缸數(shù)為6個(gè)。 （4）要按一

12、定的發(fā)火順序向各缸供氣多缸柴油機(jī)起動(dòng)時(shí)，壓縮空氣不應(yīng)同時(shí)進(jìn)入各個(gè)氣缸，而應(yīng)符合發(fā)火順序的要求依次進(jìn)入各缸。這個(gè)要求由空氣分配器和起動(dòng)凸輪來保證實(shí)現(xiàn)，因此空氣分配器和起動(dòng)凸輪應(yīng)正確安裝和調(diào)整。四、起動(dòng)系統(tǒng)的主要設(shè)備 1氣缸起動(dòng)閥 氣缸起動(dòng)閥每缸一個(gè)，均裝在氣缸蓋上。它與起動(dòng)空氣管路相連，由空氣分配器控制的氣流使它定時(shí)啟閉，使起動(dòng)空氣按一定順序進(jìn)入各缸起動(dòng)柴油機(jī)。氣缸起動(dòng)閥是起動(dòng)裝置中的重要部件之一，對氣缸起動(dòng)閥有起動(dòng)和制動(dòng)兩方面的要求。 1）直接啟閥式氣缸起動(dòng)閥（圖7-3）它是一種結(jié)構(gòu)簡單的單向閥，常用在中、小型柴油機(jī)。圖7-3 直接啟閥式氣缸起動(dòng)閥2）間接啟閥式氣缸起動(dòng)閥（1）單氣路控制式氣缸

13、起動(dòng)閥（圖7-4）優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、啟閥活塞面積大、開關(guān)迅速、起動(dòng)空氣消耗量少，被多數(shù)柴油機(jī)所采用。但是這種閥關(guān)閉時(shí)落座速度過快、撞擊大、容易使閥盤及閥座磨損或變形，影響密封性和工作可靠性。另外，由于這種閥的啟閥面積大，故當(dāng)氣缸內(nèi)燃?xì)鈮毫Τ^起動(dòng)空氣壓力時(shí)，閥仍會保持開啟而造成燃?xì)獾箾_，引起空氣管爆炸事故。此外這種閥在性能上不能兼顧起動(dòng)和制動(dòng)兩方面的要求，它的制動(dòng)性能較差。 圖7-4 單氣路控制氣缸起動(dòng)閥 圖7-5 雙氣路控制氣缸起動(dòng)閥（2）雙氣路式氣缸起動(dòng)閥（圖7-5）這種閥開關(guān)迅速，但閥盤落座速度緩慢，而且可保證只在氣缸內(nèi)壓力低于起動(dòng)空氣壓力時(shí)才開啟，屬于平衡式起動(dòng)閥。另外，這種閥能避免燃

14、氣倒流的危險(xiǎn)，在緊急制動(dòng)時(shí)，即使氣缸內(nèi)氣體壓力已超過起動(dòng)空氣壓力，但該閥仍能保持開啟狀態(tài)，滿足制動(dòng)方面對起動(dòng)閥的要求。但這種閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。圖7-6 空氣分配器2.空氣分配器空氣分配器由起動(dòng)凸輪驅(qū)動(dòng)，它的作用是按柴油機(jī)發(fā)火順序，在要求的起動(dòng)定時(shí)時(shí)刻內(nèi)將起動(dòng)空氣或控制空氣分配到相應(yīng)的各個(gè)氣缸起動(dòng)閥并將它們打開，以便讓壓縮空氣進(jìn)入氣缸起動(dòng)柴油機(jī)。 按結(jié)構(gòu)型式不同，空氣分配器可分為回轉(zhuǎn)式（盤式）和柱塞式兩種。 1）回轉(zhuǎn)式（盤式）空氣分配器（圖7-6）：只適用于小型柴油機(jī)。2）柱塞式（滑閥式）空氣分配器（1）單氣路式空氣分配器（圖7-7）（2）雙氣路式空氣分配器（圖7-8）3主起動(dòng)閥圖7-7 NV

15、D36型柴油機(jī)起動(dòng)空氣分配器 大、中型船舶柴油機(jī)均設(shè)有主起動(dòng)閥，它是壓縮空氣中起動(dòng)的總開關(guān)。當(dāng)它開啟時(shí)，來自空氣瓶的壓縮空氣穿過它迅速進(jìn)入起動(dòng)空氣總管，通過空氣分配器與氣缸起動(dòng)閥的配合動(dòng)作，使柴油機(jī)起動(dòng)。1）均衡式（加載式）主起動(dòng)閥（圖7-9） 圖7-8 雙氣路空氣分配器結(jié)構(gòu)簡圖 圖7-9 加載式主起動(dòng)閥 2）非均衡式（卸載式）主起動(dòng)閥（圖7-10） 3）大型柴油機(jī)常采用的主起動(dòng)閥（圖7-11）圖7-10 NVD型柴油機(jī)主起動(dòng)閥 圖7-11 帶慢轉(zhuǎn)閥的一種主起動(dòng)閥為了保證船舶的安全航行和保證機(jī)動(dòng)操作的靈活、可靠，大型柴油機(jī)很多采用主起動(dòng)閥與截止閥（彈簧控制的止回閥）組合在一起的型式；有的還裝有

16、手輪，用于氣動(dòng)控制失靈前時(shí)進(jìn)行手動(dòng)操作；有些主起動(dòng)閥還帶有慢轉(zhuǎn)閥，正式起動(dòng)前通過它可以使柴油機(jī)以5r/min10r/min速度轉(zhuǎn)動(dòng)。4起動(dòng)控制閥 其功用是用以控制大、中型柴油機(jī)的主起動(dòng)閥的啟閉。它結(jié)構(gòu)較簡單，通常位于操縱臺上，通過起動(dòng)按鈕、起動(dòng)手柄或起動(dòng)手輪，利用凸輪使其動(dòng)作，以便使一股操縱空氣通入主起動(dòng)閥，使加載式（均衡式）主起動(dòng)閥開啟；或泄放掉控制空氣使卸載式（非均衡式）主起動(dòng)閥開啟。第三節(jié) 船舶的換向方法一、換向裝置的功用 船舶換向裝置的功用是改變螺旋槳軸向推力的方向，使船舶前進(jìn)或者倒退。船舶換向裝置工作的好壞直接影響船舶的機(jī)動(dòng)性和可靠性，因此要求船舶換向裝置必須迅速靈活和安全可靠。二、

17、船舶換向方法 1）直接換向：主機(jī)曲軸經(jīng)軸系直接與螺旋槳相聯(lián)，通過主機(jī)本身換向改變曲軸轉(zhuǎn)向，使螺旋槳軸向推力向后或向前。大、中型船舶廣泛采用這種換向方法。 2）間接換向：主機(jī)曲軸轉(zhuǎn)向不變，通過主機(jī)與螺旋槳之間特設(shè)的換向裝置（船用齒輪箱），操縱螺旋槳正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，使船舶前進(jìn)或后退。一般用于小型船舶。 3）“Z”型推進(jìn)裝置換向：它又稱為懸掛式螺旋槳裝置，主機(jī)曲軸轉(zhuǎn)向不變，船舶需要換向時(shí)，只要由駕駛通過傳動(dòng)裝置使蝸桿11轉(zhuǎn)動(dòng)，便能通過蝸輪10帶動(dòng)尾管連同螺旋槳7一起作水平回轉(zhuǎn)，螺旋槳的推力方向可隨意選定，螺旋槳可在繞垂直軸360范圍內(nèi)任意定位，將螺旋槳回轉(zhuǎn)180即為船舶倒航位置。“Z”型換向裝置操縱靈活

18、，回轉(zhuǎn)性能好，還能省去舵設(shè)備，便于實(shí)現(xiàn)駕機(jī)合一，軸系和螺旋槳不必進(jìn)塢拆裝修理，可縮短修期，但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。多用在換向較頻繁的港口作業(yè)船和拖輪上。 4）可調(diào)螺距螺旋槳裝置：其槳葉螺旋面與槳轂可作相對轉(zhuǎn)動(dòng)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)槳葉來達(dá)到改變螺距的目的。其主機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)向不變，由駕駛臺通過操縱裝置（機(jī)械或液壓式）改變槳葉的螺距角。螺距越大，在相同轉(zhuǎn)速下推力越大，轉(zhuǎn)矩也越大；當(dāng)螺距為0時(shí)，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生推力；當(dāng)螺距為負(fù)值時(shí)，船舶即能倒退。 可調(diào)槳對船舶航行條件的適應(yīng)性強(qiáng)，機(jī)動(dòng)性高，動(dòng)力裝置經(jīng)濟(jì)性好。但構(gòu)造較復(fù)雜，制造工藝要求高。適用于運(yùn)行工況較多，機(jī)動(dòng)性要求較高的船舶。第四節(jié) 雙凸輪換向一、柴油機(jī)可直接倒轉(zhuǎn)的

19、條件 1）柴油機(jī)換向時(shí)，首先應(yīng)停車，然后將原是膨脹沖程進(jìn)入起動(dòng)空氣，改為原轉(zhuǎn)向的壓縮或排氣沖程（二沖程僅有壓縮沖程）進(jìn)入起動(dòng)空氣，使活塞和曲軸反向起動(dòng)運(yùn)行。因此，在換向時(shí)，必須首先改變空氣分配器凸輪與曲軸的相對位置，才能反向起動(dòng)。 2）換向后與換向前，每個(gè)氣缸內(nèi)工作循環(huán)的熱力過程不變，仍按進(jìn)氣、壓縮、噴油燃燒、膨脹和排氣順序和定時(shí)要求進(jìn)行。因此，換向時(shí)還必須同時(shí)改變進(jìn)氣、排氣和噴油凸輪與曲軸的相對位置。 3）換向前后，柴油機(jī)本身所驅(qū)動(dòng)的附屬設(shè)備如潤滑油泵、冷卻水泵、柴油輸送泵、掃氣泵和機(jī)械式增壓器等都要確保其油、水、空氣等流體的輸送方向不變。這些設(shè)備由于沒有定時(shí)方面的要求，能在設(shè)備或傳動(dòng)裝置結(jié)

20、構(gòu)上得到解決。 綜上所述，柴油機(jī)的直接換向集中在正確地改變空氣分配器、噴油泵和進(jìn)、排氣閥的凸輪與曲軸相對位置問題上。二、雙凸輪換向 雙凸輪換向的特點(diǎn)是：凸輪軸上每個(gè)氣缸要進(jìn)行換向操作的空氣分配器、噴油泵、進(jìn)排氣閥等均配置兩個(gè)凸輪，一個(gè)供正車用，一個(gè)供倒車用。正車時(shí)所有的正車凸輪處于工作位置；倒車時(shí)軸向移動(dòng)凸輪軸使倒車凸輪處于工作位置。這樣便可使柴油機(jī)各缸的有關(guān)正時(shí)和發(fā)火次序符合換向運(yùn)轉(zhuǎn)的需要。1四沖程柴油機(jī)的換向原理 由于四沖程柴油機(jī)的進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣等五個(gè)過程在四個(gè)沖程內(nèi)完成。假如正車時(shí)某缸活塞正在下行進(jìn)氣，這時(shí)要求柴油機(jī)換向就必須將活塞由下行改為上行。對四沖程機(jī)而言就有兩種方案

21、可選擇：改為倒車排氣沖程或改為倒車壓縮沖程。因?yàn)樗臎_程柴油機(jī)曲軸和凸輪軸轉(zhuǎn)速比為2:1，四沖程機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸要轉(zhuǎn)兩圈，凸輪軸只轉(zhuǎn)一圈。 （1）正車進(jìn)氣沖程換成倒車排氣沖程（換向方案1）的雙凸輪換向圖。（2）正車進(jìn)氣沖程換成倒車壓縮沖程（換向方案2）的雙凸輪換向圖。 兩種換向方案的關(guān)系是：兩種倒車凸輪組彼此相差180凸輪角，即兩個(gè)活塞行程，相當(dāng)于凸輪軸不動(dòng)時(shí)，把按第一種換向方案排列的各倒車凸輪，順著倒車轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)了180為第二種換向方案的倒車凸輪。2二沖程柴油機(jī)的換向原理 由換向圖可表明活塞處于上止點(diǎn)時(shí)的相應(yīng)凸輪布置情況，用以表明正、倒車凸輪間及與活塞之間的相互位置關(guān)系，并不意味著換向時(shí)

22、活塞一定要處于上止點(diǎn)，事實(shí)上無論停車時(shí)活塞處于什么位置，只要移軸更換凸輪，柴油機(jī)即能換向運(yùn)行。3雙凸輪換向機(jī)構(gòu)（移軸裝置） 1）軸向移動(dòng)凸輪軸的方法（圖7-17） 雙凸輪換向時(shí)，通過軸向移動(dòng)凸輪軸來使正車（或倒車）凸輪處于工作位置，也就是讓凸輪分別處于各頂頭（滾輪）的正下方。根據(jù)軸向移軸所用能量的不同，雙凸輪換向裝置有人力、氣力、氣力-液壓等類型。 2）頂升機(jī)構(gòu) 當(dāng)柴油機(jī)的正、倒車凸輪之間直接緊靠，無斜面過渡時(shí)，為了使各頂頭的滾輪不妨礙凸輪軸的軸向移動(dòng)，防止與凸輪端面相碰，就要設(shè)置專門的“頂升機(jī)構(gòu)”。此時(shí)的換向操作就分成三個(gè)步驟：第一步通過（氣動(dòng)）頂升機(jī)構(gòu)將各個(gè)頂頭連同滾輪頂升至不妨礙凸輪移動(dòng)

23、的高度；第二步是換向活塞軸向移動(dòng)凸輪軸；第三步是頂升機(jī)構(gòu)將各頂頭向下落位至各倒車凸輪上。圖7-17 氣力-液壓式雙凸輪換向裝置 3）凸輪軸鎖緊機(jī)構(gòu)為了防止凸輪軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中由于振動(dòng)或其它原因而發(fā)生軸向竄動(dòng)，因此通常設(shè)有凸輪軸鎖緊裝置。裝置型式隨機(jī)型而異，有的采用氣動(dòng)插銷：換向開始前先從凸輪軸的銷孔中自動(dòng)撥出定位銷，換向移軸結(jié)束后自動(dòng)插入定位銷；有的采用機(jī)械式檔板，換向后的位置由檔板進(jìn)行眼位防止軸向移動(dòng)。第五節(jié) 單凸輪換向 單凸輪換向的特點(diǎn)是：凸輪軸上每個(gè)氣缸要進(jìn)行換向操作的空氣分配器、噴油泵、排氣閥等只配置一個(gè)正倒車共用的對稱凸輪，使正、反轉(zhuǎn)時(shí)具有同樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。換向時(shí)，使凸輪軸相對曲軸轉(zhuǎn)過一

24、個(gè)差動(dòng)角，以滿足換向后的正時(shí)要求。單凸輪換向多用于二沖程柴油機(jī)。 單凸輪的外型分兩種；一般線型凸輪適用于柴油機(jī)的各種凸輪，雞心形凸輪僅適用于噴油凸輪。一、一般線型的單凸輪換向原理（圖7-18）圖7-18 一般線型單凸輪換向原理a)噴油泵凸輪；b)排氣凸輪圖中a）為某二沖程直流掃氣式柴油機(jī)的噴油凸輪換向圖，當(dāng)活塞（及曲柄）在上止點(diǎn)位置時(shí)的凸輪及轉(zhuǎn)向如實(shí)線所示。凸輪的作用角為即2，此時(shí)已提前角供油。它是一個(gè)外輪廓對稱的凸輪，其對稱線OO1落后于曲柄（上止點(diǎn)）一個(gè)角度；從正車換倒車時(shí)，進(jìn)行“差動(dòng)換向”將凸輪的對稱線從OO1按正車轉(zhuǎn)向移至與垂直軸對稱的OO2位置，如圖中虛線所示，所轉(zhuǎn)過的角度2s稱為：

25、換向差動(dòng)角”（ 2s =22）。其正車及倒車的工作邊如圖所示。在本例中，凸輪正車轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針，倒車換向時(shí)差動(dòng)的方向也是順時(shí)針，因此對換向后的新轉(zhuǎn)向（逆時(shí)針）而言為滯后。反之，此例若由倒車換正車，則向逆時(shí)針差動(dòng)，但對新轉(zhuǎn)向（正車）而言，仍為滯后差動(dòng)。因此一般線型的噴油凸輪換向時(shí)的差動(dòng)方向?yàn)椤皽蟛顒?dòng)”。 圖中的b）所示為此機(jī)的排氣凸輪，實(shí)線所示為活塞處于上止點(diǎn)時(shí)正車位置圖。其正車凸輪的凸輪對稱軸線為OO1位置，從正車向倒車換向時(shí)，凸輪對稱線應(yīng)從OO1按正車的逆方向移至OO2位置，其差動(dòng)方向?yàn)椤俺啊?。因此排氣凸輪的差?dòng)方向?yàn)椤俺安顒?dòng)”。 因而，采用一般線型的單凸輪換向，由于噴油凸輪和排氣凸輪的

26、差動(dòng)方向不同，差動(dòng)角也不同，兩者無法同軸，只能分別裝在兩根凸輪軸上，進(jìn)行“雙軸單凸輪差動(dòng)換向”。二、雞心型燃油凸輪的換向原理（圖7-19） 為了簡化單凸輪換向機(jī)構(gòu)，使噴油凸輪與排氣凸輪能在同一根軸上實(shí)現(xiàn)差動(dòng)換向，要設(shè)法滿足下列三個(gè)條件： （1）兩組凸輪的差動(dòng)方向相同； （2）差動(dòng)角度相同； （3）差動(dòng)后同名凸輪的正倒車正時(shí)基本相同。 采用一種特殊外型的雞心凸輪來代替一般線型的燃油凸輪，就可以滿足上述條件。圖中a）是雞心形噴油凸輪，圖b）是排氣凸輪，兩種凸輪安裝在同一根凸輪軸上。圖7-19 雞心凸輪的差動(dòng)原理a)雞心凸輪；b)排氣凸輪 圖中a）實(shí)線為凸輪的正車位置，噴油凸輪外廓呈雞心狀，OO為對

27、稱線，其基圓處O1O2的半徑最小（其對應(yīng)的油泵柱塞處于最低位置），從O1、O2點(diǎn)向兩側(cè)伸展的外廓按相同的規(guī)律變化，到a1，a2半徑最大處并與頂圓相銜接。正車運(yùn)行（凸輪軸順時(shí)針）時(shí)，a1-O1為噴油泵的吸油段；a2-O2 為噴油泵的泵油段，供油提前角為，此時(shí)，凸輪對稱中心線 OO相對于垂直軸（該曲柄上止點(diǎn)）提前15。從正車換倒車時(shí)，只要把雞心凸輪朝倒車方向轉(zhuǎn)過30差動(dòng)角，到達(dá)點(diǎn)劃線所示位置，就可以滿足倒車時(shí)的供油定時(shí)要求。差動(dòng)方向?qū)π罗D(zhuǎn)向而言為“超前差動(dòng)”。這樣一來，雞心噴油凸輪就和排氣凸輪的差動(dòng)方向一致，都為超前差動(dòng)，滿足了單軸差動(dòng)換向的第一個(gè)條件（同方向）；由于排氣凸輪與雞心噴油凸輪同軸，因

28、而差動(dòng)換向時(shí)兩者同時(shí)超前差動(dòng)30，滿足了第二個(gè)條件（同角度）；但本例的排氣閥，正車的定時(shí)是下止點(diǎn)前91開啟，下止點(diǎn)后55關(guān)閉，排氣凸輪作用角為146，當(dāng)活塞處于上止點(diǎn)時(shí)排氣凸輪的對稱線對本缸曲柄下止點(diǎn)提前18（如圖b）所示）。若要保證正車改倒車后具有相同的排氣定時(shí)，換向時(shí)應(yīng)差動(dòng)36，由于兩組凸輪同軸，換向時(shí)排氣凸輪只能差動(dòng)30，這樣，倒車時(shí)排氣閥在下止點(diǎn)前85開啟，下止點(diǎn)后門61關(guān)閉，作用角仍保持146，但與正車比較其排氣正時(shí)滯后了6，其定時(shí)不最理想，不過倒車畢竟使用較少，由此解決了差動(dòng)方向和差動(dòng)角度的矛盾，滿足第三個(gè)條件（正時(shí)基本相同）。從而可使噴油泵和排氣閥的凸輪裝在同一根凸輪軸上，實(shí)現(xiàn)“

29、單軸單凸輪差動(dòng)換向”。三、單凸輪換向裝置1單凸輪差動(dòng)方式 1）曲軸不動(dòng)，通過換向裝置使凸輪軸相對于曲軸轉(zhuǎn)過一個(gè)差動(dòng)角，一般為滯后差動(dòng)。 2）凸輪軸不動(dòng)，先進(jìn)行空氣分配器換向操作，在進(jìn)行反向起動(dòng)使曲軸反向回轉(zhuǎn)之初，曲軸相對凸輪軸轉(zhuǎn)過一個(gè)差動(dòng)角后才帶動(dòng)凸輪軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，此法也多為滯后差動(dòng)。 3）先進(jìn)行空氣分配器換向操作，在反向起動(dòng)之初，通過差動(dòng)機(jī)構(gòu)使凸輪軸與曲軸兩者之間有一定的轉(zhuǎn)速差，待完成差動(dòng)角后再進(jìn)入同步轉(zhuǎn)動(dòng)，一般多為超前差動(dòng)。2換向裝置種類 （1）液壓差動(dòng)換向裝置（圖7-20）圖7-20 液壓差動(dòng)換向原理它在凸輪軸上安裝了一個(gè)“液壓差動(dòng)伺服器”并使用潤滑系統(tǒng)中的中壓滑油（0.6MPa）作為工質(zhì)實(shí)現(xiàn)差動(dòng)換向動(dòng)作，這種裝置使用在Sulzer RD、RND、RNDM型柴油機(jī)上為滯后差動(dòng)。在凸輪軸3上固定有轉(zhuǎn)板5，轉(zhuǎn)板設(shè)在液壓伺服器4中。凸輪軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)是由曲軸通鏈條2和換向伺服器4上的鏈輪1，再驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)板5來實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)板把伺服器內(nèi)腔分隔成正車與倒車兩個(gè)空間，此兩空間分別用滑油管與換向操作閥的有關(guān)油路連通。正車時(shí)，壓力油由B孔進(jìn)入正車空間，倒車空間的油從C孔泄油，轉(zhuǎn)板兩側(cè)頂在伺服器內(nèi)的扇形止動(dòng)塊上，