Transcript 第十二章柴油机的起动、换向和操纵系统

第十二章
柴油机的起动、换向和操纵系统
第一节 起动装置
一、概述
1.柴油机的起动
 柴油机起动过程
 起动转速：柴油机起动所要求的最低转速为起
动转速。




高速柴油机(80～150) r/min；
中速柴油机(60～70）r/min;
低速柴油机(25～30)r /min。
2.柴油机的起动方式
(1) 借助于加在曲轴上的外力矩使曲轴转动起来

如人力手摇起动、电机起动和气马达起动等；
(2) 借助于加在活塞上的外力推动活塞运动使曲
轴旋转起来

压缩空气起动
3.对起动装置的要求




柴油机起动装置应保证柴油机能迅速可靠
地起动；
起动消耗的能量尽可能少；
易于实现机舱自动化和遥控。
当曲轴处于任何位置和机舱温度低于5℃～
８℃时不需暖机就能迅速和可靠地起动。
二、 压缩空气起动装置的组成和工作原理
1. 压缩空气起动装置的主要优缺点
 主要优点是：


起动能量大，起动迅速可靠，在倒顺车运转时还可
以利用压缩空气来刹车和 帮助操纵；
主要缺点是：

该装置构造较复杂，重量较重，故不适用于小型高
速柴油机。
2. 压缩空气起动装置简介

压缩空气起动装置的组成：


空气压缩机，起动空气瓶，主起动阀，空气分配器，
气缸起动阀，起动控制阀
压缩空气起动系统工作原理
3．压缩空气起动装置可靠工作的条件
(1) 压缩空气必须具有一定的压力和一定的储量。
 起动空气瓶的容量必须能保证在不补充空气的情况下，能冷机倒
顺车交替起动不少于12次(不可换向主机为6次)。
 供主机起动用的空气瓶至少需有两个，
 起动空气的设计压力为2.5MPa或3.0MPa
 起动空气管应装有安全阀，开启压力为1.1倍的最高起动压力。
(2) 压缩空气要有一定的供气定时，即供气要适时并有一定的供气延
续时间。
 船用大型低速二冲程柴油机: 进气延续角一般为100°左右
 中高速四冲程柴油机:进气延续时间一般不超过140°曲轴转角
(3)必须保证最少气缸数。
 二冲程柴油机不应少于4缸；
 四冲程柴油机不应少于6缸。
4．气缸起动阀和空气分配器的结构原理
三、压缩空气起动装置的主要设备
1 气缸起动阀
1) 对气缸起动阀的要求



气缸起动阀启闭迅速，但希望落座速度要慢些。
当缸内发火后燃气压力大于起动空气压力的情况下，
即便有控制空气作用在启阀活塞上，它也应保持关
闭状态。
满足制动的要求:当缸内压力稍高于起动空气压力时，
要求气缸起动阀仍能保持开启状态。
2) 气缸起动阀分类


单向阀式
气压控制式


单气路起动阀
双气路控制式
单气路起动阀


结构形式: 启阀活塞为单级平面式
特点:


开关迅速，起动空气消耗少，而且
结构简单
缺点:


起动阀关闭时的落座速度快，致使
阀盘与阀座撞击严重，磨损快，容
易损坏
性能上不能兼顾起动和制动两方面
的要求
双气路控制式

结构形式


特点:





启阀活塞采用阶梯形状
满足了起动方面和制动两
方面对起动阀的要求
速开、速关，但落座速度
缓慢。
缸内发火时阀不应开启。
而且当起动阀已处于全开
状态时，起动阀仍能保持
开启状态
缺点

结构复杂
开启过程
关闭过程
2
空气分配器
1） 空气分配器的作用
 按照柴油机的发火顺序，在要求的起动定时时刻内将控制空气分
配到相应的气缸起动阀并将它们打开，让压缩空气进入气缸，起
动柴油机。
2） 空气分配器的类型:
 结构:
 回转式(分配盘式)

柱塞式
单体式
并列式
组合式

控制方式:
 单气路控制式
 双气路控制式
圆列式
单气路控制式空气分配器
转盘式空气分配器
1-凸轮轴；
2-分配器轴；
3-齿轮；
4-本体；
5-通向气缸起动
阀的供气孔；
6-换向盘；
7-分配盘；
8-盖；
9-泄气孔
双气路控制式空气分配器
开
启
管
关
闭
管
起动凸轮
滚
轮
外壳
弹簧
压力空腔
控制滑阀
控制空气：来
自主起动阀
空腔
放气空腔
分配器空腔
滑阀套
轴
3
主起动阀
1）主起动阀的作用

是压缩空气起动系统的总开关，用来启闭空气瓶至
空气分配器和气缸起动阀间的主起动空气通路。
2）对主起动阀的要求:


满足起动所需要的压缩空气量，使供气迅速可靠并
减少压缩空气的节流损失。
起动完毕后能迅速切断进入起动总管的压缩空气，
并使残余空气放入大气。
3）主起动阀的类型

均衡式主起动阀的
开启是依靠加载于
控制缸内启阀活塞
上的控制空气破坏
原均衡关闭状态来
实现的。
主起动阀

非均衡式的
主起动阀的
开启是依靠
泄放控制缸
内的空气实
现的
MAN Ｂ&W的一种球阀式主起动阀
第二节 换向装置
一、换向原理和方法
1．换向原理和方法
 改变螺旋桨的旋转方向(称直接换向)，


采用倒顺车离合器，
柴油机换向




换向顺序：停车，反向起动，反向运转
换向需改变的定时：起动定时、喷油定时和配气定时
换向机构：为改变柴油机的运转方向而设置的改变各种凸轮相
对于曲轴位置的机构。
螺旋桨转向不变而改变螺旋桨叶的螺距角使推力方向
改变

变距桨换向
2．换向装置的基本要求
(1) 应能准确、迅速地改变各种换向设备的定时
关系。
(2) 有必要的连锁机构。
(3) 需要设置锁紧装置。
(4) 换向时间必需满足《船规》的要求(15 s)
二、双凸轮换向原理及换向过程
1. 双凸轮换向原理

对需要进行换向的设备包括空气分配器、喷油泵、气阀等均
配置两套凸轮。
2. 双凸轮换向装置
三、单凸轮换向原理及装置
1．单凸轮换向原理：


每个需要进行换向操作的
设备(如喷油泵、空气分配
器、排气阀等)都各自由一
个轮廓对称的凸轮来控制，
正、倒车兼用。
换向差动：



柴油机换向时为改变定时
而使凸轮轴相对本缸曲轴
转过一个角度的动作
换向差动角
差动方向：

超前差动；滞后差动。
实现单轴单凸轮换向的条件
(1)两组凸轮的差
动方向相同；
(2)两组凸轮的差
动角相同；
(3)差动前后同名
凸轮的正、倒
车定时相同或
基本相同。
鸡心凸轮的换向原理
2、单凸轮换向装置




第一种：曲轴不动，换向装置使凸轮轴相对与曲轴
差动。——滞后差动。
第二种：凸轮轴不动，反方向起动使曲轴反向回转
差动。——滞后差动。
第三种：凸轮轴与曲轴二者之间有一定的转速差完
成差动。——超前差动。
第四种：曲轴与凸轮轴均不动，改变喷油泵滚轮在
凸轮轴上的倾斜方向(实质为超前差动)。
MAN B&W新型换向装置
第三节 柴油机的操纵系统
一、概述


操纵系统：将起动、换向、调速等各装置联结成一个整体并
可以集中控制柴油机的机构。
对操纵系统的基本要求
(1)能够迅速准确地执行起动、换向、变速和超速保护等动作，
并应满足船舶规范上的要求。
(2)要有必要的连锁装置，以避免误操作和事故。
(3)必须设有必要的监视仪表和安全保护与报警装置。
(4)操纵机构中的零部件必须灵活、可靠，不易损坏。
(5)操作、调节方便，维护简单。
(6) 便于实现遥控和自动控制。
二、 操纵系统的类型
1．按操纵部位和操纵方式
(1) 机旁手动操纵
(2) 机舱集控室控制
(3) 驾驶室控制
2．按遥控系统所使用的能源和工质
（1）电动式主机遥控系统
（2）气动式主机遥控系统
（3）液力式主机遥控系统
（4）混合式主机遥控系统
（5）微型计算机控制系统
1 MAN B&W MC-C 型柴油机的操纵系统
2
SULZER RT-flex柴油机操纵系统