《船舶机械设备操作与管理（二、三类）》-3.7 换向装置

第七节换向装置一、柴油机直接换向装置的结构及工作原理二、直接换向装置的日常维护要点及常见故障及排除方法三、船用液压齿轮箱结构、工作原理、日常维护要点和常见故障排除方法一、柴油机直接换向装置的结构及工作原理

（一）柴油机换向原理和换向方法

（二）船用柴油机换向装置作用、类型及要求（一）柴油机换向原理和换向方法

直接换向的柴油机，均采用压缩空气起动。换向必须具备的条件：（1）改变空气分配凸轮轴与曲轴的相位（2）改变配气和喷油凸轮轴与曲轴的相位（3）柴油机驱动的附属设备运动方式不变柴油机换向时，首先应停车，然后将原是膨胀冲程进入起动空气，改为原转向的压缩或排气冲程进入起动空气，使活塞和曲轴反向起动运行。因此换向时必须首先改变空气分配器凸轮与曲轴的相对位置，才能反向起动。换向后与换向前，每个气缸内工作循环的热力过程不能变，仍按进、压、工、排的顺序及定时要求进行。因此，换向时还必须同时改变进气、排气和喷油凸轮与曲轴的相位关系。换向后柴油机驱动的附属设备如润滑油泵、冷却水泵等都要确保其油、水、气等流体的输送方向不变。这些设备由于无定时要求，可在设备或传动装置结构上得到解决。返3（二）船用柴油机换向装置作用类型及要求柴油机换向装置的作用柴油机换向装置的类型1.对换向装置的基本要求2.双凸轮直接换向通过改变各种凸轮相对于曲轴的位置，来改变曲轴的转向，从而改变船舶运动方向。柴油机换向装置的类型包括单凸轮换向装置和双凸轮换向装置。3.双凸轮换向机构（移轴装置）4.换向连锁与紧急制动1.对换向装置的基本要求（1）应能准确、迅速地改变各种需要换向设备的正时关系，以保证换向后工作可靠。（2）换向装置与起动、供油装置间应有必要的连锁机构以保证柴油机的安全。（3）需要设置防止柴油机在运转过程中各凸轮“正时”机件相对于曲轴上、下止点位置发生变化的锁止装置。（4）换向过程所需的时间应符合规定要求。返52.双凸轮直接换向双凸轮换向的特点：凸轮轴上每个气缸要进行换向操作的空气分配器、喷油泵、进排气阀等均配置两个凸轮，一个供正车用，一个供倒车用。正车时所有的正车凸轮处于工作位置；倒车时轴向的去凸轮轴倒车凸轮处于工作位置。假如正车时某缸正下行进气，若此时换向，就必须将活塞由下行改为上行。对四冲程柴油机而言就有两种方案可选择：改为倒车排气（方案Ⅰ）或倒车压缩（方案Ⅱ）正车↓进气→↑压缩→↓膨胀→↑排气倒车1↑压缩←↓进气←↑排气←↓膨胀2↑排气←↓膨胀←↑压缩←↓进气（1）正车进气冲程换成倒车排气冲程（Ⅰ）正倒车运行时，其规律与定时完全相同返7正车进气上止点倒车进气上止点正、倒车凸轮对称于垂直轴。（2）正车进气冲程换成倒车压缩冲程（Ⅱ）正车进气上止点倒车喷油上止点两种换向方案的关系是：两种倒车凸轮组彼此相差180°凸轮角，即360°飞轮转角。返5正、倒车凸轮对称于水平轴。3.双凸轮换向机构（移轴装置）（1）轴向移动凸轮轴的方法

（2）顶升机构

（3）凸轮轴锁止机构（1）轴向移动凸轮轴的方法

双凸轮换向时通过轴向移动凸轮轴来使正车（或倒车）凸轮处于工作位置，也是让相应凸轮分别处于各顶头（滚轮）的正下方。

据移轴动力不同，双凸轮换向装置分为人力气-液动气动（1）轴向移动凸轮轴的方法

如图所示为MAN型柴油机气-液换向装置。

当压缩空气经换向阀进入正车油瓶2，油液压入换向活塞右侧，活塞左侧油被压入倒车油瓶内，上方空气经换向阀放入大气，活塞推动凸轮轴5向左移动并到位后，各正车凸轮正好位于各顶头滚轮的正下方，从而实现换向。返10（2）顶升机构右图所示，不需顶升机构，换向滚轮能沿凸轮的斜面滑移到位。第一步：通过（气动）顶升机构将各顶头连带滚轮顶升至不妨碍凸轮移动的高度；换向操作的步骤：第二步：换向活塞轴向移动凸轮轴；第三步：顶升机构将各顶头向下落位至各换向后的凸轮上。返10（3）凸轮轴锁止机构为了防止凸轮轴轴向窜动，通常设凸轮轴锁止装置。其型式有：气动插销和机械式挡板。返10

气动插销：换向开始前先从凸轮轴的销孔中自动拨出定位销，换向移轴结束后自动插入定位销。机械式挡板：换向后的位置由挡板进行限位，以防止凸轮轴轴向移动。4.换向连锁与紧急制动换向机构中设有安全保护装置或程序控制的换向连锁机构。通常有两种换向连锁要求：（1）一般换向连锁（2）紧急制动的连锁（3）紧急制动与紧急换向操作（1）一般换向连锁返15在换向过程中，如果凸轮轴尚未到位，由于有连锁机构的作用，就不能对主机进行起动操作，也不能对主机进行给油加速。（2）紧急制动的连锁返15在紧急制动过程中，主机在尚未停止转动之前，气缸内仍可能发生着火燃烧，出现正车给油运行的错误。连锁机构的另一作用是当主机转向与车钏指示转向不一致时，使喷油泵停止供油。（3）紧急制动与紧急换向操作返2在紧急情况下，要求从正车立即开倒车时，由于船舶的惯性作用和水流的作用，车钟虽然指向了停车或倒车位置，但柴油机由于水流作用还在按正车方向转动，出现车钟指示转向与柴油机转向不相符的情况，这就需要对柴油机进行制动。制动—就是将空气分配器凸轮换向并拉动起动杆进行起动操作，在空气分配器倒车凸轮控制下，压缩空气由原正车时向膨胀冲程充气改为正车时向压缩冲程的气缸充气，以消耗螺旋桨的转矩，迫使主机迅速停止，一旦主机被制动，即可指向起动。二、直接换向装置常见故障及排除方法1.换向机构故障

2.操作不当换向装置的常见故障是柴油机不能换向，即换向手柄（手轮）已从正车位置推到倒车位置（或相反），但柴油机未能开出倒车（或正车）。其常见故障有：1.换向机构故障返20（1）个别阀件卡阻或咬死。（2）换向油缸、换向伺服器故障：如油管堵塞、漏油，检修时油管装错；换向活塞或转板发生卡阻或在极端位置咬死或不能达到另一极端位置。（3）气动或气-液动换向装置中有关部件漏气、漏油而使换向活塞不能正常轴向移动。（4）空气分配器发生卡阻，不能正常分配空气。（5）顶升机构发生故障：顶头、滚轮不能正常顶升和落位。（6）凸轮轴锁紧装置发生故障：换向前未能解除锁紧或换向后未能正常锁紧。2.操作不当返2（1）操作过快：换向手柄（手轮）虽已到位，但凸轮轴尚未达到另一极端位置就急于起动，使换向失败。（2）换向手柄（手轮）虽已到位，但由于主机惯性或水流作用使螺旋桨仍按原转向较高速转动。此时急于反向起动，易造成换向失败。（3）在紧急刹车时过于性急，当主机转速未有较大降低时，就强制制动，因电动机不当而使换向失败。三、船用液压齿轮箱结构、工作原理、日常维护要点和常见故障排除方法

HC250型船用齿轮箱为例说明。（一）主要技术规格（P133）（二）主要结构特点（三）工作原理（四）液压齿轮使用管理（二）主要结构特点

1.箱体部分

2.输入轴部件

3.输出轴部件

4.液压系统1.箱体部分返23箱体由上、中、下三个壳体组成，便于制造和拆装。

三轴：输入轴、输出轴和惰性齿轮轴。

五齿：正、倒车主动齿轮，正、倒车从动齿轮和惰性齿轮（改变转向）。中间壳两侧支承面有两个定位螺孔，以保证安装准确和承受推力；下壳中装有冷却器。2.输入轴部件前端为锥形轴；后端与油泵主动齿轮18连接；中部与正、倒车共用的主动摩擦片座22连接，座两侧轴段还安装有正、倒车主动齿轮13和5。正、倒车离合器结构基本相同，相对地串装于轴上。2.输入轴部件主动摩擦片座外圆上滑套有正车油缸21、滑动套23、倒车油缸9，三者用螺栓连成一体，并与主动摩擦片座分别形成正、倒车油腔。每个油腔四周均布置12个返回弹簧座孔并装有返回弹簧和弹簧座。上述组件既随轴转动又沿座移动。2.输入轴部件主动摩擦片座两端外圆上有花键齿，主动摩擦片25装在花键齿外，在每两块主动摩擦片之间均置有从动摩擦片26。承压板8用埋头螺钉紧固在主动摩擦片座的两侧面上。2.输入轴部件从动摩擦片26的外齿轮与正、倒车离合壳体