第二節(jié)換向裝置參考資料

第二節(jié)換向裝置一、 換向原理和方法根據(jù)航行要求，如果船舶要從前進變?yōu)楹笸?或相反)，常用方法有兩種：一種是改變螺旋槳的旋轉方向，另?種是保持螺旋槳轉向不變而改變螺旋槳的螺距角。目前，多數(shù)船舶使用前者實現(xiàn)航向的變換，即船舶的進退依賴于柴油機旋轉方向的改變。因此要求主柴油機具有換向性能。所謂換向就是改變曲軸的旋轉方向。要使柴油機換向，首先應停車，然后使柴汕機反向起動起來，再使柴油機按反轉方向運轉。為滿足上述要求，必須改變起動正時、噴油正時、配氣正時等，以滿足反向起動和反向運轉對正時的需求。因為上述正時均由相應凸輪控制，所以解決柴油機的換向集中在如何相應的改變空氣分配器、噴油泵、進排氣閥等凸輪與曲軸的柑對位置。為改變柴油機的轉向而改變各種凸輪相對于曲軸位置的機構稱為換向裝置。柴油機換向時盂改變其凸輪9曲軸相對位置的設備隨機型不同而異。在四沖程柴汕機中有空氣分配器凸輪、進排氣凸輪、燃油凸輪等；二沖程彎流打氣柴油機中白空氣分配器凸輪、燃油凸輪；在二沖程直流閥式掃氣柴油機中有空氣分配器凸輪、燃油凸輪、排氣閥凸輪。目前，換向裝置的種類眾多，但對裝宣的要求人致相同。主要有：準確、迅速地改變各種需要換向設備的正時關系并保證正、倒車的正時相同。換向裝置與起動、供油裝置間應設有必要的連鎖機構以保證柴油機的安全。需要設置防止柴汕機在運轉過程中各凸輪正時相對曲軸上、卜止點位置發(fā)生變化的鎖緊裝置。按《鋼質海船入級與建造規(guī)范》的規(guī)定，換向過程所需時間應不大于15秒。二、 雙凸輪換向原理和換向裝置1?換向原理雙凸輪換向的特點是對需要換向的設備均設置正、倒車兩套凸輪。正車時正車凸輪處于工作位置，倒車時軸向移動凸輪軸使倒車凸輪處于工作位置，使柴油機各缸的有關正時和發(fā)火次序符合倒午運轉的需要。下上點(a)下止點(b)圖9-8 雙凸輪換向原理圖(a)燃油凸輪：(b〉排氣凸輪二沖程直流匸I氣柴油機的雙凸輪換向原理如圖9-8所示。圖中實線為正車凸輪，虛線為倒車凸輪，正倒車凸輪對稱于曲柄上、卜止點位置時的縱軸線ob。當柴油機正轉時，凸輪軸順時針轉動。凸輪升起點a即為供油始點，圖示曲柄位置正處于上止點，則供油提前角為11度，如果從這一位置正轉，氣缸內處丁?燃燒和膨脹過程的初始階段。當曲軸按正車方向繼續(xù)轉動上止點后下上點(a)下止點(b)圖9-8 雙凸輪換向原理圖(a)燃油凸輪：(b〉排氣凸輪6—2—4—3—5,則倒車發(fā)火次序為1—5—3—4—2—6。2換向裝置雙凸輪換向裝置根據(jù)其軸向移動凸輪軸所用能最與方法有不同的結構形式?一般有機械圖9-9氣力一液壓式雙凸輪換向裝置三.單凸輪換向原理和裝置式、液壓式.氣壓式。圖9-9所示為氣力一液壓式換向裝置，它正處丁?倒車位宣。由倒車換向為正車的操作時，利用換向桿使壓縮空氣進入正車油瓶4,并將油頂入活塞右方的油缸內，使活塞帶動凸輪軸向左移動。與此同時，油缸左端的油被活塞壓入倒車油瓶3,倒車汕瓶中的壓縮空氣則泄入人氣中。當活塞移至左面極端位置時，空氣分配器正車凸輪1、燃油正車凸輪2圖9-9氣力一液壓式雙凸輪換向裝置三.單凸輪換向原理和裝置單凸輪換向的特點是每個需要進行換向操作的設備（如噴油泵、排氣閥、空氣分配器等）都各自由一個輪廓對稱的凸輪來控制，正倒車兼用。換向時凸輪軸并不軸向移動，只需使凸輪（軸）相對曲軸轉過一個角度。柴油機換向時為改變正時使凸輪（軸）相對曲軸轉過一個角度的動作稱為凸輪軸的換向差動，所轉的角度為換向差動角。差動方向如果與換向后的新轉向相同，稱為超前差動：差動方向如果與換向后的新轉向相反，則稱為滯后差動。單凸輪換向裝豊所使用的凸輪線型有兩種：一般線型和雞心型線型。前者適用于各種柴油機的凸輪，后者僅適用于直流閥式換氣的燃油凸輪。1一般線型的單凸輪換向原理單凸輪換向原理如圖9一10所示。圖（a）是一個二沖程柴油機的燃油凸輪，凸輪輪廓線所示位置。因此，在曲軸不動的前提下,必須使凸輪從原來的位遇沿正車方向轉-?個角度（?；蛴椭﨨輪圖9-10單凸輪換向原理在作用角2（p的中心線兩邊互相對稱。凸輪轉至圖示位盤時?對應氣缸的曲柄正處于上止點,這時正車凸輪的對稱線0。'落后于曲柄一個角度a,=<p-P，凸輪軸的這種布置保證了噴油泵有一個適當?shù)膰娪吞崆敖牵ㄔ诮K點調節(jié)式噴油泵中即為B角九由正車換為倒車時，為了保證右?同樣的噴油捉前角，必須使倒車凸輪的對稱線也落后于曲柄一個角度線所示位置。因此，在曲軸不動的前提下,必須使凸輪從原來的位遇沿正車方向轉-?個角度（?；蛴椭﨨輪圖9-10單凸輪換向原理2a5=2（p—2（3?；蛘咴谕馆嗇S不動的前提卜，使曲軸沿倒車方向轉動一個差動角2a5。燃汕凸輪換向對「換向后的新轉向來說是滯后差動。圖9-10（b）為二沖程直流閥式柴油機的排氣閥凸輪，換向是超前差動，換向差動角2aS=2P—2（p,該凸輪換向方向、換向差動角與燃油凸輪都不同。因此，兩者無法同軸差動，只能分別裝在兩根凸輪軸上實現(xiàn)雙

軸單凸輪差動換向，因而使柴油機結構復雜。2?單軸雞心凸輪換向原理為了解決燃油凸輪和排氣閥凸輪差動方向不相同、差動角不相同的矛盾，采用一種雞心凸輪代替一般線型的燃油凸輪，這樣就可以使燃油凸輪和排氣閥凸輪裝在同一根凸輪軸上實現(xiàn)差動換向。單軸差動換向必須滿足下列3個條件：（1） 兩組凸輪的差動方向相同；（2） 兩組凸輪的差動角相同：（3） 差動后同名各凸輪的正倒車正時基本相同。雞心燃油凸輪如圖9-11圖（a）所示，排氣閥凸輪如圖（b）所示。圖中實線為正車圖9-11雞心凸輪的差動原理位豐，點劃線為倒車位置。雞心凸輪外廓呈雞心狀，00'為雞心凸輪對稱線。凸輪基圓。1。2處的半徑最小，從6、03點向兩側伸展外輪廓按相同規(guī)律變化，至町、a3點處半徑圖9-11雞心凸輪的差動原理垠人并與頂圓銜接。正車（順時針）運行時，31-01為噴油泵的吸汕段，02-32為噴汕泵的泵油段，供油提前角為0。倒車（逆時針）運行時，其吸油段與泵油段與上述相反。在圖（a）所示中，雞心凸輪對稱線00’相對于該缸曲柄上止點提前15度。當由正車改為倒車時，只要把鳩心凸輪朝倒車方向轉過差動角30度，到達點劃線的位置即可。差動方向対新轉向（倒車、逆時針）而言為超前差動。這樣，燃汕凸輪的差動方向與排氣閥凸輪的差動方向相-致，滿足了上述第一個同軸*件。按照排氣閥凸輪的正時關系其換向差動角應為18X2=36度，但由于上述第二個同軸條件的限制，差動角只能取30度。由此，倒車時排氣閥的正時稍有變化:排氣提前角由正車的卜止點前91度變?yōu)?5度;排氣滯后角由正車的卜止點后55度增人至61度，即正時滯后6度。由此，解決了差動方向和差動角度的矛眉,同時基本上滿足了上述第三個條件，實現(xiàn)了燃油凸輪和排氣閥凸輪裝于同軸的單軸換向差動，但柴油機受排氣定時影響倒車工況稍差。3.單凸輪換向裝置（1）差動方法1）曲軸、凸輪軸不動，通過換向裝置使凸輪相對于曲軸轉過一個差動角。一般為滯后差動。2） 凸輪軸不動，先進行空氣分配器換向操作，在進行反方向起動時曲軸反向回轉之初使曲軸相對于凸輪軸轉過一個差動角后才帶動凸輪軸一起轉動。這種方法為滯后差動。3） 先進行空氣分配器換向操作，在反向起動之初通過差動機構使凸輪軸與曲軸二者之間有一定的轉速差，待完成差動角后再進入同步轉動.一般為超前差動。（2）換向裝置種類

按使用工質和能呈不同，換向裝置町以分為以卜幾種：1）液壓差動換向裝置該裝置采用液壓差動換向伺服器并使用滑油系統(tǒng)中的中壓滑油（06MPa）作為工質實現(xiàn)差動換向動作。在凸輪軸上固定有一轉板，轉板裝在液壓伺服器中，伺服器外殼通過鏈輪由曲軸驅動。轉板把伺服器分隔成兩個空間（正車空間、倒車空間）。此兩空間分別用滑油管與換向閥的令關汕管相通。當正車時，轉板頂住在伺服器內兩個對稱布豐的扇形止動塊上,正車空間充滿中壓滑油，倒車空間釋放油壓，使轉板壓緊在伺服器扇形凸塊上。此時曲軸通過鏈條、鏈輪和轉板帶動凸輪軸轉動，柴油機按正車轉向運行。換向時，曲軸不動，操作換向閥改變正、倒車空間滑油的進、排方向，使轉板在滑油壓力作用卜柑對曲軸轉過一個差動角。如倒車空間進油、正車空間泄油至油底殼，轉板在滑汕壓力作用下相對曲軸轉過一個差動角，并帶動凸輪軸從正車位置轉至倒乍位置，完成換向動作。這種裝置使用在SulzerRD、RND、RND-M型柴汕機上，為滯后差動。圖9-12MANB&W新型換向裝賈SulzerRTA圖9-12MANB&W新型換向裝賈的變化使伺服器帶動燃油凸輪相對曲軸差動以完成換向動作?？諝夥峙淦魍馆啚殡p凸輪，換向時依旅控制空氣軸向移動該段凸輪軸使相應凸輪處于工作位置.2）氣動機械差動換向裝置近年來，MANB&W公司釆用一種簡易、新穎的氣動機械換向裝置。換向時曲軸與凸輪軸均無差動動作，通過改變每缸噴油泵傳動機構中的滾輪在凸輪軸上的ffi度位置完成換向動作，如圖9-12所示。圖示位置為正車位置，換向時利用壓縮空氣拉動滾輪連桿的頂頭,使?jié)L輪連桿的傾斜方向發(fā)生改變，即改變滾輪與凸輪的相對位置完成換向動作。排氣閥凸輪不需換向?？諝夥峙淦魍馆喴彩请p凸輪結構，換向時依靠控制空氣軸向移動該段凸輪軸使相應凸輪處于工作位置。 以下無正文 僅供個人用于學習.研究；不得用于商業(yè)用途。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.僅供個人用于學習.研究；不得用于商業(yè)用途。NurfurdenpersonlichenfurStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerderi?PourI'etudeetlarechercheuniquementadesfinspersonnelles;pasadesfi