3.Пуско-реверсивная система

Только самые маломощные двигатели допускают ручной запуск посредством рукоятки. Как правило, двигатель должен иметь пусковое устройство. Высокооборотные двигатели малой и средней мощности с легкими движущимися частями могут быть пущены в ход стартером - электродвигателем, получающим энергию от аккумуляторной батареи.

Когда в цилиндрах двигателя начинаются вспышки топлива, стартер выключают и специальной муфтой отводят от вала двигателя. Пуск стартером широко применяют в карбюраторных двигателях.

Судовые дизели обычно пускают в ход сжатым воздухом. Для этого цилиндры двигателя снабжены пусковыми клапанами, уп­равляемыми специальным устройством. Через пусковой клапан в цилиндр при пуске из пусковых баллонов поступает сжатый воздух под давлением 2,5—3 МПа. Баллоны содержат запас воздуха не менее чем на 12 пусков. Воздух нагнетается в пусковые баллоны компрессором, приводимым в действие электродвигателем или вспомогательным двигателем.

Когда двигатель, пущенный в ход сжатым воздухом, приобретает достаточную скорость, включают подачу топлива. Поступление пускового воздуха прекращается, и двигатель начинает работать на топливе.

В современных дизелях применяют пусковые клапаны, управляемые сжатым воздухом, который подается распределительным устройством. Упрощенная схема пусковой системы с пневматическим управлением пусковых клапанов показана на рис. 43. Сжатый воздух из пусковых баллонов подводится одновременно к пусковым клапанам 3 цилиндров и к золотникам 6 пускового распределителя воздуха. Число золотников распределителя равно числу пусковых клапанов, т. е. числу цилиндров дви­гателя. Золотники расположены радиально, пружины 7 оттягивают их к периферии (на чертеже — вверх). Давлением воздуха ролики 8 золотников прижимаются к пусковой кулачковой шайбе 9. Профиль кулачковой шайбы такой, что один из золотников всегда занимает положение, ближайшее к ее центру (на рисунке - нижнее) и при этом воздух из распределителя проходит к поршеньку 5 пускового клапана. Под давлением воздуха, действующего на поршень, пусковой клапан 2 открывается, и воздух из пусковых баллонов поступает в цилиндр.

При вращении шайбы пускового распределителя от распреде­лительного или специального вала последовательно приводятся в действие распределительные золотники и пусковые клапаны всех цилиндров. Пусковые клапаны закрываются под действием пружин 4 после того, как из пространства, расположенного под поршеньком 5, через отверстие а выпущен воздух. Это происходит при крайнем внешнем (на чертеже — верхнем) положении золотника пускового распределителя.

Рис. 43. Пусковое устройство

Пусковой клапан рассмотренного устройства автоматически выключается, когда в цилиндре начинается сгорание топлива, так как при этом давление в цилиндре и натяг пружины превышают давление сжатого воздуха и вес клапана. Таким образом, подачу топлива можно включать одновременно с пуском двигателя, что позволяет снизить расход сжатого воздуха на пуск. Как только двигатель начнет работать на топливе, золотники пускового распределителя, рабочие полости которых сообщаются с атмосферой, автоматически отводятся в крайние внешние положения.

Высокооборотные двигатели малой и средней мощности, а также двигатели, предназначенные для привода генератора электрического тока, делают нереверсивными, т.е. без устройства для перемены направления вращения. При использовании нереверсивных двигателей для работы на винт их снабжают реверсивными муфтами или реверс-редукторами, обеспечивающими маневры без остановки или перемены направления вращения вала двигателя. Кроме того, нереверсивные двигатели могут быть применены в случае использования гребных ВРШ. Главные судовые двигатели средней и большой мощности, работающие на ВФШ, строят реверсивными; они имеют особое устройство для перемены направления вращения коленчатого вала, связанное с устройством для пуска в ход.

Для реверса на распределительном валу четырехтактного двигателя у каждого цилиндра расположен двойной комплект кулачковых шайб: один для переднего хода, другой - для заднего. Шайбы одноименного назначения (например, для впускного клапана) всегда расположены рядом. Шайбы переднего и заднего хода расположены так, чтобы фазы газораспределения были одинаковы при работе как на передний ход, так и на задний.

Для перемены направления вращения двигатель сначала ос­танавливают, для чего выключают подачу топлива в цилиндры. Затем под ролики клапанных рычагов подводят кулачковые шайбы другого направления вращения. После этого снова пускают двигатель в ход сжатым воздухом и он начинает вращаться в новом направлении.

Реверсивные механизмы двухтактных двигателей проще, чем четырехтактных. Это объясняется тем, что для реверса двухтактного двигателя достаточно в основном изменить фазы подачи сжатого воздуха пусковым распределителем. Выступы кулачковых шайб топливных насосов обычно имеют симметричный профиль, и работа насосов не зависит от направления вращения кулачковых шайб. В зависимости от конструкции реверсивного механизма и мощности двигателя реверс может производиться вручную или специальным сервомотором, работающим на сжатом воздухе

Принципиальная схема пускового и реверсивного устройств двухтактного малооборотного двигателя типа ДКРН 74/160 дана на рис. 44. Реверс производится проворачиванием распределительного вала относительно коленчатого. Для реверса используется энергия поворота коленчатого вала во время пуска.

Управление двигателем производится дистанционно с ЦПУ или из рулевой рубки, но может осуществляться и с поста управления на двигателе. Для управления служат две рукоятки - реверсивная и топливно-пусковая. На распределительном валу находятся симметричные кулачковые шайбы: выпускного клапана (4) и ТНВД (3). При реверсе двигателя изменяются фазы открытия выпускных клапанов и фазы подачи топлива вследствие поворота распределительного вала по отношению к коленчатому на угол реверса. Изменение фаз подачи пускового воздуха до­стигается наличием двух комплектов кулачковых шайб для переднего и заднего хода и перемещением вала воздухораспределителя.

Реверсивный механизм (рис. 44, а) включает в себя реверсивный вал 6, приводимый во вращение от коленчатого вала посредством цепной передачи. Ведомая звездочка 2 сидит свободно на раме 1 реверсивного механизма, а с валом соединяется шпонкой. На раме установлены подшипники реверсивных кривошипных валиков 11. Их кривошипы 10, расположенные в кулисе ведомой звездочки 2, являются связью между звездочкой и рамой 1. На концах кривошипных валиков закреплены шестерни 12, которые входят в зацепление с шестерней 13 тормозного блока. На удлиненной ступице шестерни установлен тормозной диск 14. Особые захваты удерживают кривошипы во время работы двигателя в мертвых точках. При этом шестерня 12 кривошипных валиков вместе с шестерней 13 тормозного блока вращаются как одно целое, а тормозной блок вращается вместе с реверсивным валом.

При реверсе распределительный вал поворачивается на 30° вперед по отношению к, коленчатому валу. Сжатый воздух поступает в тормозной цилиндр 8, и ролик 9 стопорит тормозной блок. Воздух, поступивший навстречу поршням, вынуждает коленчатый вал изменить направление

Рис.44. Пусковое и реверсивное устройства двигателя

вращения. При повороте звездочки 2 шестерни, находящиеся на шейках кривошипных валиков, обкатываются вокруг неподвижной шестерни 13 тормозного блока. При повороте ее на 150° реверсивная рама поворачивает распределительный вал 5 вперед на 30° по отношению к коленчатому валу. После окончания реверса блокировочная муфта 7 поворачивает золотник (на схеме не показан), через который воздух из тормозного цилиндра выпускается в атмосферу, и тормозной блок начинает вращаться вместе с распределительным валом.

В пусковую систему (рис. 44,б) входят запорный клапан 15 с механическим приводом, маневровый клапан 16 с пневматическим приводом и управляющий клапан 20 с приводами 21 и 22 от пусковой рукоятки золотникового воздухораспределителя 18. При пуске двигателя пусковая рукоятка поднимает клапан 20, сообщая трубу 19 через отверстие в с атмосферой. Воздух из воздушного цилиндра главного пускового клапана выпускается. Давление воздуха снизу на управляющий поршень клапана 16 преодолевает натяжение его пружины и открывает клапан. Воздух поступает к пусковым клапанам 17 цилиндров двигателя и к воздухораспределителю 18. Коленчатый вал начинает вращаться воздухом. После первых оборотов рукоятку переводят в положение «Работа», клапан 20 садится на свое гнездо, воздух из полости а поступает в воздушный цилиндр главного пускового клапана 16 и закрывает его. После закрытия клапана 16 воздух из всех трубопроводов пусковой системы через отверстие б выпускается в атмосферу.