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1、第九章 啟動、換向和操縱系統(tǒng)第一節(jié) 柴油機(jī)的啟動o 船舶經(jīng)常在各種復(fù)雜的條件下航行，在進(jìn)出港口和靠離碼頭時船舶需要多次改變航速及航向；在海洋中正常航行時要求船舶定速前進(jìn)；在大風(fēng)浪中航行時應(yīng)限制主機(jī)的負(fù)荷及轉(zhuǎn)速以防主機(jī)超負(fù)荷或超速；在緊急情況下船舶為了避碰而要求緊急剎車。為了滿足船舶機(jī)動操作的要求，船舶主機(jī)應(yīng)當(dāng)具有起動、停車、調(diào)速、限速、限制負(fù)荷、正車運轉(zhuǎn)和倒車運轉(zhuǎn)的能力。作為船舶主機(jī)的柴油機(jī)必須設(shè)計起動、換向和調(diào)速裝置以及控制上述各種裝置的操縱系統(tǒng)。第一節(jié)第一節(jié) 柴油機(jī)的啟動柴油機(jī)的啟動一、概述o 柴油機(jī)本身沒有自行起動能力。欲使靜止的柴油機(jī)轉(zhuǎn)動起來必須借助于外力，以便使柴油機(jī)獲得第一個工作循

2、環(huán)的條件，即在外力作用下進(jìn)行進(jìn)氣、壓縮、噴油，直至燃油燃燒膨脹作功而自行運轉(zhuǎn)。這一過程稱柴油機(jī)起動。o 在起動過程中還必須使柴油機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速，才能保證在壓縮終點缸內(nèi)達(dá)到燃油自燃發(fā)火的溫度。o 柴油機(jī)起動所要求的最低轉(zhuǎn)速稱起動轉(zhuǎn)速。o 起動轉(zhuǎn)速的高低與柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)類型（開式燃燒室、缸徑大起動轉(zhuǎn)速低）、環(huán)境溫度（缸內(nèi)溫度、柴油機(jī)溫度、冷卻水溫、外界氣溫）、柴油機(jī)技術(shù)狀態(tài)（霧化質(zhì)量、氣缸密封狀況）、燃油品質(zhì)等有關(guān)。o 它也是鑒別柴油機(jī)起動性能的重要標(biāo)志。o 起動轉(zhuǎn)速的一般范圍是：o 高速柴油機(jī)80150r/min；o 中速柴油機(jī)6070r/min；o 低速柴油機(jī)1030r/min。o 根據(jù)所采用的

3、外來能源形式，柴油機(jī)的起動方式可分為：o （1）借助于加在曲軸上的外力矩使曲軸轉(zhuǎn)動起來。如人力手搖起動、電動機(jī)起動及氣力或液壓馬達(dá)起動等；（救生艇發(fā)動機(jī)、驅(qū)動應(yīng)急空壓機(jī)的柴油機(jī)等）不需空氣分配器與氣缸啟動閥 o （2）借助于加在活塞上的外力推動活塞運動使曲軸運轉(zhuǎn)起來。如壓縮空氣起動。o 通常，船用柴油機(jī)（主、副機(jī)）大多采用壓縮空氣起動。o 柴油機(jī)的啟動性能除和柴油機(jī)結(jié)構(gòu)特點和工作條件有關(guān)外，與啟動裝置也有關(guān)。o 柴油機(jī)起動裝置要求柴油機(jī)起動裝置要求：o 1）保證迅速可靠起動；o 2）起動耗能少；o 3）易于實現(xiàn)機(jī)艙自動化和遙控；o 4）對船舶主柴油機(jī),還要求當(dāng)曲軸處于任何位置和機(jī)艙溫度不低于5

4、8不需暖機(jī)就能迅速和可靠地起動 二二.壓縮空氣起動裝置的組成和工作原理壓縮空氣起動裝置的組成和工作原理 1 1、起動裝置簡介、起動裝置簡介1-氣缸起動閥；2-空氣分配器；3-主起動閥；4-起動控制閥；5-截止止回閥；6-出氣閥；7-空氣瓶o 壓縮空氣起動壓縮空氣起動o 將具有一定壓力（2.53.0MPa）的壓縮空氣按柴油機(jī)的發(fā)火順序在膨脹行程之初引入氣缸，代替燃?xì)馔苿踊钊?，使柴油機(jī)達(dá)到起動轉(zhuǎn)速，完成自行發(fā)火。o 壓縮空氣起動裝置壓縮空氣起動裝置o 1）作用：起動、制動（剎車）o 2）組成:空氣壓縮機(jī)、起動空氣瓶、起動控制閥、主起動閥、空氣分配器、氣缸起動閥o 3）我國規(guī)范要求：起動空氣瓶的容量

5、必須保證在 不補(bǔ)氣的情況下能冷車倒順車交替起動各6次（不可換向主柴油機(jī)6次）。供主機(jī)起動的空氣 瓶至少有兩個，起動空氣壓力應(yīng)保持2.53.0MPa o 3）我國規(guī)范要求：o（1）至少要有2臺充氣設(shè)備,其中一臺應(yīng)由主柴油機(jī)以外的動力驅(qū)動.充氣設(shè)備的排量應(yīng)在1h內(nèi)將空氣瓶的壓力升到連續(xù)啟動要求壓力.o(2)安全閥開啟壓力不大于工作壓力的1.1倍.o(3)啟動空氣管路上應(yīng)有截止止回閥.o(4)起動空氣瓶至少有2個,o(5)空氣瓶的容量必須保證在 不補(bǔ)氣的情況下能冷車倒順車交替起動各6次（不可換向主柴油機(jī)6次）。o(6)起動空氣壓力應(yīng)保持2.53.0MPa o 4）工作原理o 起動控制閥控制主起動閥；

6、起動凸輪控制空 氣分配器；空氣分配器控制氣缸起動閥 3、氣缸起動閥和空氣分配器的結(jié)構(gòu)原理2 2、保證起動的條件、保證起動的條件(1)壓縮空氣必須具有一定的壓力和一定的儲量 按我國有關(guān)規(guī)定供主機(jī)起動用空氣瓶（至少有兩個）的壓力應(yīng)保持在2.53MPa，中、低速柴油機(jī)的起動空氣壓力一般為1.53.0MPa，新型柴油機(jī)起動空氣壓力一般為1.0MPa左右。o 其儲量應(yīng)保證在不補(bǔ)充空氣的情況下，對可換向主機(jī)能從冷機(jī)正倒車交替起動不少于12次；對不可換向主機(jī)能從冷機(jī)連續(xù)起動6次。(2)壓縮空氣要有一定的供氣定時，即供氣要適時并有一定的供氣延續(xù)時間o 活塞處于膨脹行程之初某一時刻向氣缸供氣并 持續(xù)一段時間后結(jié)

7、束o 起動定時主要與柴油機(jī)的類型有關(guān)o a.船用大型低速二沖程機(jī)氣缸起動閥通常在上止點前5CA向氣缸供氣，上止點后100CA結(jié)束，進(jìn)氣延續(xù)角一般不超過120CAo b.中高速四沖程機(jī)氣缸起動閥通常在上止點前510CA開啟，進(jìn)氣延續(xù)角一般不超過140CA o 實際上，啟動空氣進(jìn)入氣缸的時刻要延后些，這時因為氣缸啟動閥不是瞬時開大的，存在節(jié)流作用。o 9.1.3二沖程柴油機(jī)某缸氣缸起動閥卡死不能開啟而使曲軸停在某一位置不能起動時，查看飛輪刻度可以確定發(fā)生故障的起動閥，下列說法正確的是：o A.飛輪指示在下止點前0120的缸為故障缸o(hù) B.飛輪指示在上止點的缸為故障缸o(hù) C.飛輪指示在上止點前012

8、0的缸為故障缸o(hù) D.飛輪指示在上止點后0120的缸為故障缸o(hù)(3)必須保證最少氣缸數(shù)o 二沖程柴油機(jī)不少于4缸（i=360/100）o 四沖程柴油機(jī)不少于6缸（i=720/140）o 若缸數(shù)少于上述限值，則起動前應(yīng)盤車至起動位置。o 發(fā)電副機(jī)采用加在曲軸自由端的氣力馬達(dá)起動就不必保證有最少氣缸數(shù)。o 3.氣缸啟動閥和空氣分配器的機(jī)構(gòu)原理a.單氣路控制式氣缸起動閥 b.柱塞式空氣分配器 三三.壓縮空氣起動裝置的主要設(shè)備壓縮空氣起動裝置的主要設(shè)備 o 1.氣缸起動閥 o 1）要求 o（1）起動要求：速開速關(guān)并減少節(jié)流損失減少起動空氣消耗量，為了減輕閥盤與閥座間的撞擊落座速度要慢，缸內(nèi)發(fā)火時閥不應(yīng)

9、開啟，以防燃?xì)獾箾_危險 o（2）制動要求：當(dāng)缸內(nèi)壓力稍高于起動空氣壓力時閥仍能保持開啟o 起動安全、制動性能好兩方面對氣缸起動閥的要求是矛盾的。在起動安全方面，要求氣缸起動閥在缸內(nèi)發(fā)火后，即使有控制空氣作用在其上方空間，它也應(yīng)保持關(guān)閉狀態(tài)，防止燃?xì)獾沽魅肫饎涌諝夤?；在制動性能好方面，要求在制動過程中，即使缸內(nèi)壓力稍高于起動空氣壓力時，氣缸起動閥仍然保持開啟以完成減壓制動和強(qiáng)制制動。o o 2）類型 o（1）單向閥式 用于中小型柴油機(jī)o 單向閥式為一個簡單的單向閥，其起動空氣就是控制空氣，由空氣分配器直接控制。o（2）氣壓控制式用于大型柴油機(jī)o 空氣分配器尺寸小，空氣節(jié)流損失少，起動迅速 據(jù)啟閥

10、氣路的不同分為：o 單氣路控制式；o 雙氣路控制式兩種o 單氣路控制式 o a.特點：屬平衡式起動閥，啟閥活塞為單級平面式，面積大；o b.優(yōu)點：開關(guān)迅速，起動空氣消耗少，結(jié)構(gòu)簡單；缺點：閥盤落座時速度快,閥盤與閥面撞擊嚴(yán)重，易磨損，易發(fā)生燃?xì)獾箾_，不能兼顧起動和制動兩方面要求；o c.用于MAN、B&W、MANB&W型柴油機(jī) o 雙氣路控制式 o a.特點：屬平衡式起動閥，啟閥活塞為分級活塞式；o b.優(yōu)點：兼顧柴油機(jī)的起動和制動要求（啟動時氣缸內(nèi)壓力超過啟動空氣壓力能自動關(guān)閉）；速開、速關(guān)；但落座速度緩慢。撞擊小。o 缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜；o c.僅用于SULZER柴油機(jī)。o 2.空氣分配器o

11、1）作用：按發(fā)火順序及起動定時控制氣缸起動閥開關(guān)o 2）類型按結(jié)構(gòu)分為回轉(zhuǎn)（分配盤)式和柱塞式 o（1）回轉(zhuǎn)式多用于中高速機(jī)，六缸機(jī)有一個控制氣口和六個出氣口，拆裝后重新裝配時應(yīng)使與分配盤上的橢圓孔所連通的氣缸正處于膨脹行程 o（2）柱塞式多用于大中型機(jī) o 按排列結(jié)構(gòu)分為單體式和組合式。o a.分配器按各缸分開布置，分別由相應(yīng)的起動凸輪控制；b.組合式空氣分配器按其柱塞的排列分為：圓周排列式和并列排列式。o 組合圓列式各缸統(tǒng)一由一個啟動凸輪控制，滑閥需要按發(fā)火順序排列；直列式由一套起動凸輪控制。o 按控制氣路分為：o a.單氣路式：與單氣路氣缸起動閥相配，滑閥套上有4個氣孔；不啟動時在彈簧作

12、用下滑閥和滾輪脫離，避免在柴油機(jī)運轉(zhuǎn)中滑閥磨損。o b.雙氣路式：與雙氣路氣缸起動閥相配，不啟動時在彈簧作用下滑閥和滾輪脫離o 3.主起動閥o 1）位于起動控制閥與空氣分配器之間，作用：壓縮空氣起動系統(tǒng)的總開關(guān)o 2）要求o（1）滿足起動所需要的壓縮空氣量o（2）使供氣迅速可靠并減少壓縮空氣的節(jié)流損失o（3）起動完畢后能迅速切斷進(jìn)入起動總管的壓縮空氣，并使總管中殘余空氣經(jīng)主起動閥放入大氣。o 3）類型 o（1）均衡式靠氣壓開閥 o（2）非均衡式靠泄放氣壓開閥，大型低速機(jī)多用 o 帶慢轉(zhuǎn)閥的柴油機(jī)慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速通常510轉(zhuǎn)/分鐘 o 如柴油機(jī)停車超過30分鐘，應(yīng)利用慢轉(zhuǎn)閥使主機(jī)至少慢轉(zhuǎn)一圈o（3）MA

13、N B&W 的 MC 系列柴油機(jī)中采用的一種球閥式主起動閥四四.壓縮空氣起動系統(tǒng)的管理、常見故障壓縮空氣起動系統(tǒng)的管理、常見故障與排除與排除 o 1.壓縮空氣起動系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng) o 1)經(jīng)常檢查系統(tǒng)中的有關(guān)部件 o 2)壓縮空氣瓶應(yīng)定期放殘 o 3)檢修閥件時應(yīng)關(guān)閉氣源，以免發(fā)生事故o 4)應(yīng)特別注意對氣缸起動閥的維護(hù)保養(yǎng) o 5)有關(guān)部件拆裝、檢修后應(yīng)校對或調(diào)整相關(guān)間隙 o 2.壓縮空氣起動裝置常見故障及排除 o 1)柴油機(jī)不能起動（雖供氣但曲軸未動），原因及排除：o（1）盤車機(jī)未脫開，盤車機(jī)連鎖閥尚在關(guān)閉位置，起動控制閥無控制空氣，此時脫開盤車機(jī)即可o（2）壓縮空氣瓶出口閥或主停氣閥未開足

14、，檢查有關(guān)空氣閥并開足o（3）壓縮空氣瓶壓力不足，應(yīng)予以補(bǔ)氣o（4）起動空氣管系臟污，清潔管系內(nèi)壁排放殘水o（5）主起動閥卡死，“自動”改為“手動”或?qū)Ｓ霉?具將閥撬起或拆檢o（6）起動控制閥咬死或磨損過度，應(yīng)予以清洗或換新 o（7）起動空氣分配器柱塞咬死或磨損漏氣，或起動定時錯誤(拆裝后)，應(yīng)查明原因予以排除。在緊急情況下可緊急換向，并反向起動即停，然后再換向起動(個別柱塞咬死)o（8）氣缸起動閥動作不靈活或嚴(yán)重漏氣，可用專用工具壓動閥桿或閥芯換新o 2)起動時曲軸雖然轉(zhuǎn)動，但未達(dá)起動轉(zhuǎn)速，原因及排除：o（1）起動空氣壓力太低，應(yīng)予以補(bǔ)氣o（2）柴油機(jī)暖缸不足，應(yīng)予以充分暖缸o(hù)（3）個別氣缸

15、起動閥或空氣分配器咬死或動作呆 滯，應(yīng)拆檢清洗o（4）起動操縱過快，應(yīng)重新起動o 3)某段起動空氣管發(fā)熱。原因是該氣缸起動閥漏泄，應(yīng)拆檢研磨該氣缸起動閥 換向裝置n 一、換向原理和方法（不經(jīng)調(diào)整可否倒轉(zhuǎn)）一、換向原理和方法（不經(jīng)調(diào)整可否倒轉(zhuǎn)）n直接換向直接換向 變距槳換向變距槳換向（要求正到車時，定時相同）（要求正到車時，定時相同）n改變改變起動正時起動正時、噴油正時噴油正時和和配氣配氣正時正時（二、四沖程，直、彎）（二、四沖程，直、彎）n換向時間不大于換向時間不大于15sn 二、雙凸輪換向原理及換向裝置二、雙凸輪換向原理及換向裝置o 1換向原理換向原理 o 空氣分配器凸輪，其正、倒車凸輪的布

16、置原則與噴油泵凸輪空氣分配器凸輪，其正、倒車凸輪的布置原則與噴油泵凸輪相同相同 o 多缸柴油機(jī)正、倒車發(fā)火順序相反多缸柴油機(jī)正、倒車發(fā)火順序相反 o 2換向裝置換向裝置n 三、單凸輪換向原理及裝置三、單凸輪換向原理及裝置(輪廓對稱輪廓對稱 換向差動換向差動)o 1一般線型單凸輪換向原理一般線型單凸輪換向原理 無法同軸差動無法同軸差動 o 同軸差動，必須滿足下列三個條件：同軸差動，必須滿足下列三個條件：o （1）兩組凸輪差動方向相同；）兩組凸輪差動方向相同；o （2）兩組凸輪差動角相等；）兩組凸輪差動角相等；o （3）差動前后同名凸輪的正倒車正時相同或基本相同。）差動前后同名凸輪的正倒車正時相同或基本相同。