船舶柴油機壓縮空氣起動系統(tǒng).doc

第二節(jié) 壓縮空氣起動系統(tǒng)船用大功率柴油機絕大多數(shù)采用壓縮空氣起動。因為這種柴油機各運動件重量大，起動向的慣性力和阻力很大，用電力裝置是不合適的，故都用壓縮空氣起動。 壓縮空氣起動的原理是將具有一定壓力的壓縮空氣，按柴油機發(fā)火次序，在工作沖程時送入各氣缸，推動活塞，使柴油機轉(zhuǎn)動起來。待柴油機轉(zhuǎn)速達(dá)到起動轉(zhuǎn)速，噴入燃燒室中的燃料方能自行發(fā)火燃燒，使柴油機運行。一.壓縮空氣起動系統(tǒng)的分類 在壓縮空氣起動系統(tǒng)中，按氣缸起動閥的構(gòu)造與開啟方式，可分為直接控制式和間接控制式兩種 1.直接控制式壓縮空氣起動系統(tǒng)下圖所示為直接控制式壓縮空氣起動系統(tǒng)簡圖。高速柴油機一般都采用這種起動系統(tǒng)。起動時，先打開空氣瓶的閥門，壓縮空氣即通至起動控制閥，打開起動控制閥，壓縮空氣全部進(jìn)入空氣分配器，分配器則按柴油機的發(fā)火次序依次經(jīng)氣缸起動閥送入正在工作沖程的氣缸中，推動活塞使曲軸轉(zhuǎn)動。一旦柴油機自行發(fā)火工作，立即關(guān)閉起動控制閥，切斷供氣。2.間接控制式壓縮空氣起動系統(tǒng) 下圖所示為間接控制式壓縮空氣起動裝置簡圖。間接控制式的特點是由主起動閥出來的壓縮空氣分作兩路：一路是起動用的主空氣，直接送至各缸氣缸起動閥內(nèi)等候，另一路是一小股控制空氣，進(jìn)入空氣分配器后，按發(fā)火次序依次送往氣缸起動閥上部并將閥打開。于是，主空氣進(jìn)入氣缸內(nèi)，推動活塞作功。該裝置空氣分配器尺寸小，空氣耗量小，故在大、中型柴油機中應(yīng)用較廣。起動時，先將空氣瓶上的停氣閥和進(jìn)氣總管上的截止閥開啟，再扳動操縱手柄至起功位盟，頂開起動控制閥，于是，控制空氣經(jīng)起動控制閥進(jìn)入主起動閥上面的活塞上， 活塞上的壓力迅速地超過彈簧與主起動閥閥面上的壓力，而使主起動閥開啟，這時，一路作為起動用的主空氣到各缸的氣缸起動閥1的閥體內(nèi)等侯；另一路控制空氣進(jìn)入空氣分配器2后，按發(fā)火次序依次送往氣缸起動閥上面，將該閥打開，于是等侯在起動閥中的主空氣就沖入氣缸，推動活塞使柴油機起動。二.對壓縮空氣起動的要求為了起動迅速、可靠，壓縮空氣起動裝置必須對起動空氣壓力和容量、起動定時以及柴油機的氣缸數(shù)等提出如下要求：(1)壓縮空氣必須具有足夠的壓力和一定的容量。為了在起動過程中很快地達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速以求起動迅速，并能保證連續(xù)多次起動，要求空氣壓力一般為13MPa，空氣瓶的貯氣量要保證柴油機冷車連續(xù)起動12次以上。 (2)對壓縮空氣送入氣缸有一定的起動定時要求。所謂起動定時，就是壓縮空氣送入氣缸的開始和終了的時刻(用曲軸轉(zhuǎn)角表示)。起動定時與柴油機的型式、氣缸數(shù)目、起動空氣壓力和柴油機的轉(zhuǎn)速有關(guān)。一般壓縮空氣進(jìn)入的開始時刻約在壓縮沖程上止點前后5左右，起動關(guān)閉時刻應(yīng)在排氣閥(或掃氣口)開啟之前，因此，對于四沖程柴油機供氣延續(xù)時間一般不超過140CA；對于二沖程柴油機，供氣延續(xù)時間一般為100120CA。部分船用柴油機的起動定時如下表所示。柴油機型號沖程轉(zhuǎn)速（ r/min）汽缸數(shù)啟動閥開啟時間啟動閥關(guān)閉時間 啟動供氣延續(xù)時間6150415006上止點前6上止點后132138輕12V1804185012上止點后10上止點后124114630044006上止點后5上止點后1391346E39025006上止點前28 上止點后96102 98110(3)必須保證最少的起動氣缸數(shù)。由于起動供氣的延續(xù)時間是在一定范圍之內(nèi)，當(dāng)缸數(shù)過少時，各缸起動供氣時間就不能銜接，如果柴油機停車時各缸湊巧不處于起動位置，下次起動就不能順利進(jìn)行，而必須盤車至起動位置后方可起動。從工作可靠和艦船安全出發(fā)，船用主機要求，無論曲軸停在什么位置，均能立即起動。為此，從各缸連續(xù)供氣出發(fā)，就要保證最少起動缸數(shù)。 對四沖程柴油機，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周各缸供氣一次，且供氣延續(xù)時間為140左右，因此最少起動缸數(shù)Z=720/140，則Z6。對于二沖程柴油機，曲轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)一周各缸供氣一次，又由于供氣延續(xù)時間為100120，所以最少起動缸數(shù)Z360/10，則Z4。 三、壓縮空氣起動系統(tǒng)的主要部件 下圖為300型柴油機的起動裝置簡圖，由圖可見它屬于間接控制式起動系統(tǒng)。其主要部件有主起動閥、操縱閥、空氣分配器、單向閥和氣缸起動閥等，來自空氣瓶中的空氣首先進(jìn)入主起動閥的下部和操縱閥的上部，當(dāng)將操縱盤轉(zhuǎn)動到“起動” 位置時，操縱軸帶動扇形控制凸塊旋轉(zhuǎn)，使搖臂下壓打開操縱閥，壓縮空氣通過操縱閥進(jìn)入主起動閥上部殼體，壓下起動活塞使閥開啟，這時壓縮空氣便通過主起動閥分為兩路：一路為大量空氣通過單向閥進(jìn)入各缸的起動閥中；另一路為少量空氣進(jìn)入空氣分配器1，通過它按柴油機的發(fā)火次序依次進(jìn)入各缸的起動閥并將該閥打開，這時大量的空氣便進(jìn)入氣缸內(nèi)推動活塞下行使曲軸旋轉(zhuǎn)，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后柴油機使發(fā)火燃燒。下面介紹該機型壓縮空氣起動系統(tǒng)購主要部件。 1主起動閥 圖12-11為6300型柴油機的主起動閥。閥桿裝于閥體中，由彈簧使閥保持關(guān)閉狀態(tài)。閥的下部有一個被壓盤壓緊的橡膠閥片，此閥片保證了閥的氣密性?；钊斪￠y桿末端，閥體上面用蓋子蓋住。壓縮空氣推動活塞下行，閥被打開，來自空氣瓶的壓縮空氣使分別通往空氣分配器和氣缸起動閥。從活塞和閥桿中漏至活塞內(nèi)部的壓縮空氣從孔B排至大氣中。閥在關(guān)閉狀態(tài)時，孔A與大氣相通，以便放掉閥腔內(nèi)的壓縮空氣，當(dāng)閥處于開啟狀態(tài)時，此孔為閥桿所遮住。 2空氣分配器動畫演示空氣分配器的主要作用是按照柴油機的起動定時和起動次序，將起動空氣(直接控制式)或控制空氣(間接控制式)分別送到氣缸起動閥，使之開啟。 300型柴油機的空氣分配器裝在柴油機的前端，由凸輪軸通過浮動聯(lián)軸器傳動?？諝夥峙淦鞯幕y軸由兩個滾珠軸承支承在分配器體上，分配器體前端有6個孔C，通過相應(yīng)的管與氣缸起動閥相連通?；y軸上有撥桿槽并裝有滑閥，滑閥由軸上可滑動的三角花鍵帶動。柴油機起動時，壓縮空氣從主起動閥進(jìn)入分配器，部分氣體從襯套與軸承座間的端隙(0.20.4mm)泄出，由于縫隙很小，氣體通過時產(chǎn)生節(jié)流現(xiàn)象，縫隙中空氣壓力降低，襯套就被壓緊在側(cè)壁上，阻止空氣繼續(xù)大量泄出。與此同時，壓縮空氣使滑閥的端平面緊貼在左側(cè)壁上。壓縮空氣便通過滑閥槽和與它對正的分配器體上的某一孔，再沿著管路進(jìn)入對應(yīng)的氣缸起動閥，使另一路壓縮空氣充入氣缸，推動活塞使曲軸旋轉(zhuǎn)。曲軸帶動凸輪軸，凸輪軸又帶動分配器滑閥，使滑閥槽D依次與各孔C相通，壓縮空氣就按發(fā)火次序進(jìn)入各氣缸。 氣缸起動閥的關(guān)閉是依靠滑閥端面的槽E將該缸的氣缸起動閥接通腔，腔通過泄氣孔與大氣相通，從而使起動閥活塞上面的壓力急降，起動閥即迅速關(guān)閉。 柴油機換向時，凸輪軸軸向移動，裝在聯(lián)軸器上的撥桿也起移動，插在拔桿槽上的撥桿沿著斜槽滑動，迫使滑閥軸旋轉(zhuǎn)一定角度，以適應(yīng)換向后柴油機的起動定時。為了安裝時對中的精度，軸與凸輪軸相互有較少的偏移和曲折時，尚能可靠地工作。浮動聯(lián)軸器由主動盤、滑塊、被動盤和罩組成。主動盤用鍵及螺母固定在凸輪軸上，滑塊兩端銑有槽，兩端面的槽互成90，與主動盤和被動盤上的凸塊相聯(lián)合，被動盤以撥稈與軸相連。聯(lián)軸器的軸向位置用墊片來調(diào)整。工作時滑塊在主動盤與被動盤的槽內(nèi)活動，傳動時無軸向力。 3氣缸起動閥該閥的開閉動作是受空氣分配器控制的，它通?？煞譃橹苯訂㈤y式和間接啟閥式兩種。演示的分配閥是間接啟閥式的。壓縮空氣從總管沿著進(jìn)氣道進(jìn)入氣缸蓋，另外從分配器來的壓縮空氣經(jīng)孔進(jìn)入活塞上部。當(dāng)分配器末向起動活塞上部通入壓縮空氣時，起動閥應(yīng)保持關(guān)閉。起動時，自分配器來的空氣克服了彈簧的張力和氣缸內(nèi)氣體壓在閥盤下的壓力時，起動活塞往下移動，起動閥被推開，從進(jìn)氣道來的壓縮空氣進(jìn)入氣缸。當(dāng)分配器的滑閥將起動活塞上部空氣放出，彈簧即將起動閥關(guān)閉。動畫演示為直接控制式起動閥，它安裝在每個氣缸頭上，將來自空氣分配器