換向裝置柴油機(jī)的換向

為了使船舶在水上航行時(shí)，能迅速靈活地、安全可靠地實(shí)現(xiàn)前進(jìn)或后退，必須在柴油機(jī)上設(shè)有動(dòng)作靈活且可靠的換向裝置。

柴油機(jī)的換向裝置用來改變螺旋槳軸向推力的方向，使船舶既能前進(jìn)又能倒退。目前，船用柴油機(jī)大多采用直接反轉(zhuǎn)式柴油機(jī)的換向裝置，來改變螺旋槳的轉(zhuǎn)向。其原理是：先使柴油機(jī)停轉(zhuǎn)，然后通過柴油機(jī)的換向裝置使曲軸轉(zhuǎn)向改變，同時(shí)使噴油定時(shí)、配氣定時(shí)及啟動(dòng)定時(shí)都相應(yīng)發(fā)生改變，以適應(yīng)氣缸內(nèi)工作循環(huán)過程的需要。這種直接反轉(zhuǎn)式柴油機(jī)的換向，所要解決的中心問題就是怎樣保持和調(diào)整凸輪位置與曲軸位置的相互配合關(guān)系，以保證柴油機(jī)在任何轉(zhuǎn)動(dòng)方向下都能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

船舶除了由柴油機(jī)帶動(dòng)螺旋槳進(jìn)行直接換向外，還有以下三種形式。

(1)間接換向。它是通過柴油機(jī)與螺旋槳之間所設(shè)換向機(jī)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)船舶上螺旋槳的順轉(zhuǎn)或者倒轉(zhuǎn)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)向則不變。

(2)“Z”型換向。它的特點(diǎn)是螺旋槳可360°平面旋轉(zhuǎn)，使螺旋槳的推力隨之變化，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)向則保持不變。它又稱為“旋轉(zhuǎn)艉管”型換向法。

(3)可調(diào)槳換向。它的換向特點(diǎn)是柴油機(jī)和螺旋槳的轉(zhuǎn)向均不變，而改變槳葉之間的螺距角來實(shí)現(xiàn)船舶的前進(jìn)或倒退。

以上所述的船舶換向的方法中，直接換向法在大多中大型柴油機(jī)的船舶中應(yīng)用；間接換向法適宜小型船舶上的柴油機(jī)應(yīng)用；可調(diào)槳換向法的換向裝置較復(fù)雜，故只在特種船舶和軍艦上應(yīng)用較多。

機(jī)械換向裝置將從直流電源獲得的直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子導(dǎo)體中的周期性變化的電流二周期性變化電流的頻率由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度決定。機(jī)械換向裝置的作用類似于靜止變換器或者稱為變頻器，變頻器利用功率半導(dǎo)體器件將直流電壓和電流變換為交流電壓和電流，裝有機(jī)械換向器的轉(zhuǎn)子中的電壓和電流的變化就類似于一個(gè)變流器（直流供電）給異步電機(jī)和同步電機(jī)提供交流電的系統(tǒng)。

在現(xiàn)在的電機(jī)應(yīng)用中，裝有機(jī)械換向器的直流電機(jī)被變流器供電的交流電機(jī)和同步電機(jī)（統(tǒng)稱為交流電機(jī)）所取代。

制作轉(zhuǎn)子繞組的方法和連接繞組到換向器的方法是相關(guān)的。本書不包括詳細(xì)的學(xué)習(xí)不同的轉(zhuǎn)子繞組實(shí)現(xiàn)方法。

圖1所示為一種雙凸輪換向裝置的工作原理圖，它是利用壓縮空氣壓力和滑油壓力來實(shí)現(xiàn)凸輪軸移動(dòng)的。圖1中所示為正車位置，進(jìn)行柴油機(jī)換向操作時(shí)，利用操縱換向手柄使壓縮空氣進(jìn)入倒車液缸，并將油液壓人控制活塞右端，使控制活塞推動(dòng)凸輪軸向左移動(dòng)。與此同時(shí)，液缸左端的油液被控制活塞壓人正車液缸中，而正車液缸內(nèi)的原有壓縮空氣則被排入大氣。當(dāng)控制活塞移動(dòng)到左端倒車位置（凸輪軸也移動(dòng)一定距離）時(shí)，各倒車凸輪正處于傳動(dòng)液輪的下方，換向動(dòng)作即告完成。由倒車變?yōu)檎嚨倪^程則與此相逆。

在雙凸輪換向裝置中，正倒車的同名凸輪的構(gòu)造形式有兩種：一種是正、反轉(zhuǎn)凸輪做成整體，兩凸輪尖之間采用斜弧面過渡連接。在換向時(shí)，凸輪軸軸向移動(dòng)過程中，正轉(zhuǎn)凸輪可順利沿著斜弧面移動(dòng)到從動(dòng)部分滾輪的下方。另一種是正、反轉(zhuǎn)凸輪各做成單體，在換向前必須將從動(dòng)部分的滾輪抬起，以保證凸輪軸順利移動(dòng)，變換動(dòng)作完成后。再將滾輪放下。

圖2所示為液壓差動(dòng)換向裝置原理圖。圖2中表示一個(gè)需要換向的（如排氣閥、高壓噴油泵和空氣分配器）單凸輪，它裝置于凸輪軸4上，并隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)而頂動(dòng)滾輪。伺服器中的轉(zhuǎn)板7也用鍵固定在凸輪軸4上，伺服器殼體3的外周鑲有齒輪或鏈輪2，并通過齒輪或鏈條1由曲軸帶動(dòng)回轉(zhuǎn)。圖示位置為該柴油機(jī)的正車回轉(zhuǎn)位置。曲軸帶動(dòng)伺服器殼體進(jìn)行順時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，伺服器殼內(nèi)的扇形凸塊就帶動(dòng)轉(zhuǎn)板7一起回轉(zhuǎn)，整根凸輪軸由曲軸帶動(dòng)進(jìn)行正車方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)需要使柴油機(jī)倒車時(shí)，首先使柴油機(jī)停止供燃油，使其停車，然后操縱倒車手柄，使壓力油液通過孔B進(jìn)入伺服器內(nèi)腔，同時(shí)孔C被打開向外泄油，這時(shí)轉(zhuǎn)板就被進(jìn)入孔曰的壓力油液推動(dòng)，并順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到碰到另一端的扇形凸塊為止。由于轉(zhuǎn)板的轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪軸即被帶動(dòng)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，各凸輪的位置得到改變，并適應(yīng)各缸倒車工作的需要。這時(shí)再啟動(dòng)柴油機(jī)，曲軸就會(huì)按倒車方向轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到柴油機(jī)換向的目的。

換向裝置是保證柴油機(jī)主機(jī)準(zhǔn)確無誤地進(jìn)行正倒車的一個(gè)機(jī)構(gòu)，這個(gè)機(jī)構(gòu)必須按時(shí)進(jìn)行檢修，檢修必須嚴(yán)格按其說明書的工藝流程進(jìn)行。

(1)認(rèn)真閱讀柴油機(jī)說明書的換向部分內(nèi)容，弄清動(dòng)作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；

(2)了解該裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，特別是故障及修理情況；

(3)注意各接頭、蓋板必須氣密和油密；

(4)裝妥后，必須進(jìn)行試驗(yàn)，確保換向動(dòng)作迅速、準(zhǔn)確、可靠。 2100433B

換向極的作用是改善直流電機(jī)的換向性能，消除或削弱電刷下的火花。換向極安裝在主磁極的幾何中性線上，換向繞組與電樞繞組串聯(lián)，即流過電樞電流，并使換向極在主磁極幾何中性線附近建立與電樞磁場相反方向的磁場，以抵消或削弱幾何中性線附近電樞磁場的影響，維持幾何中性線附近磁場強(qiáng)度為零，并在換向元件中感應(yīng)產(chǎn)生與自感電動(dòng)勢(shì)相反方向的電勢(shì)，以削弱或消除換向元件中的自感電動(dòng)勢(shì)，從根本上消除電刷下產(chǎn)生火花的電磁原因。

換向回路的作用是變換執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向。系統(tǒng)對(duì)換向回路的基本要求是：靠、靈敏、平穩(wěn)、換向精度合適。執(zhí)行元件的換向過程一般包括執(zhí)行元件的制動(dòng)，換向可停留和啟動(dòng)三個(gè)階段。

換向回路是一種方向控制回路，其功能是控制執(zhí)行元件啟動(dòng)、停止及運(yùn)動(dòng)方向（即控制液流的通、斷及流向）。實(shí)現(xiàn)方向控制的基本方法是閥控，用方向控制閥分配液流；泵控是采用雙向泵改變液流的方向和流量；執(zhí)行元件控制是采用雙向液壓馬達(dá)來改變液流方向。高性能的換向控制回路要求換向迅速、換向位置準(zhǔn)確和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無沖擊。