換向裝置簡(jiǎn)介

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。

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(lái)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(lái)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(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)柴油機(jī)與螺旋槳之間所設(shè)換向機(jī)構(gòu)，來(lái)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(lái)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。

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(lái)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^(guò)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(guò)渡連接。在換向時(shí)，凸輪軸軸向移動(dòng)過(guò)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(guò)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?lè)较蚧剞D(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(guò)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?lè)较蜣D(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?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)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(wú)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(shuō)明書的工藝流程進(jìn)行。

(1)認(rèn)真閱讀柴油機(jī)說(shuō)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(guò)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(chǎng)相反方向的磁場(chǎng)，以抵消或削弱幾何中性線附近電樞磁場(chǎng)的影響，維持幾何中性線附近磁場(chǎng)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(guò)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(lái)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(wú)沖擊。