換向裝置

直流電機中的轉子電流是從直流電源獲得的。電源的電流提供給機械換向裝置。換向裝置中旋轉的部分稱為換向器，靜止的部分由兩個電刷組成，通常稱為A和B。外電源的正極連線A電刷，負極連線B電刷，電刷將電流傳導到換向器中，換向器直接與轉子中導體相連。電刷固定在定子上，不能移動。換向器安裝在轉子軸上並隨著轉子以相同的速度旋轉。靜止的電刷沿著換向器的一周安放。外部直流電源將電流輸入到位置相對的電刷A和B中。不動的電刷與換向片接觸，將電流傳導至轉子導體中。當轉子旋轉，電刷從一組換向片滑到另一組換向片。

基本介紹

• 中文名：換向裝置
• 外文名：gimbal mounting
• 舉例：雙凸輪換向裝置，單凸輪換向裝置
• 過程：轉子電流是從直流電源獲得
• 檢修：各接頭、蓋板必須氣密和油密
• 屬於：電機工程

簡介

機械換向裝置將從直流電源獲得的直流電流轉變為轉子導體中的周期性變化的電流二周期性變化電流的頻率由轉子旋轉的速度決定。機械換向裝置的作用類似於靜止變換器或者稱為變頻器，變頻器利用功率半導體器件將直流電壓和電流變換為交流電壓和電流，裝有機械換向器的轉子中的電壓和電流的變化就類似於一個變流器（直流供電）給異步電機和同步電機提供交流電的系統。

在現在的電機套用中，裝有機械換向器的直流電機被變流器供電的交流電機和同步電機（統稱為交流電機）所取代。

製作轉子繞組的方法和連線繞組到換向器的方法是相關的。本書不包括詳細的學習不同的轉子繞組實現方法。

柴油機的換向

為了使船舶在水上航行時，能迅速靈活地、安全可靠地實現前進或後退，必須在柴油機上設有動作靈活且可靠的換向裝置。

柴油機的換向裝置用來改變螺旋槳軸向推力的方向，使船舶既能前進又能倒退。目前，船用柴油機大多採用直接反轉式柴油機的換向裝置，來改變螺旋槳的轉向。其原理是：先使柴油機停轉，然後通過柴油機的換向裝置使曲軸轉向改變，同時使噴油定時、配氣定時及啟動定時都相應發生改變，以適應氣缸內工作循環過程的需要。這種直接反轉式柴油機的換向，所要解決的中心問題就是怎樣保持和調整凸輪位置與曲軸位置的相互配合關係，以保證柴油機在任何轉動方向下都能正常運轉。

船舶除了由柴油機帶動螺旋槳進行直接換向外，還有以下三種形式。

(1)間接換向。它是通過柴油機與螺旋槳之間所設換向機構，來實現船舶上螺旋槳的順轉或者倒轉，柴油機轉向則不變。

(2)“Z”型換向。它的特點是螺旋槳可360°平面旋轉，使螺旋槳的推力隨之變化，柴油機的轉向則保持不變。它又稱為“旋轉艉管”型換向法。

(3)可調槳換向。它的換向特點是柴油機和螺旋槳的轉向均不變，而改變槳葉之間的螺距角來實現船舶的前進或倒退。

以上所述的船舶換向的方法中，直接換向法在大多中大型柴油機的船舶中套用；間接換向法適宜小型船舶上的柴油機套用；可調槳換向法的換向裝置較複雜，故只在特種船舶和軍艦上套用較多。

雙凸輪換向裝置

下圖所示為一種雙凸輪換向裝置的工作原理圖，它是利用壓縮空氣壓力和滑油壓力來實現凸輪軸移動的。圖中所示為正車位置，進行柴油機換向操作時，利用操縱換向手柄使壓縮空氣進入倒車液缸，並將油液壓人控制活塞右端，使控制活塞推動凸輪軸向左移動。與此同時，液缸左端的油液被控制活塞壓人正車液缸中，而正車液缸內的原有壓縮空氣則被排入大氣。當控制活塞移動到左端倒車位置（凸輪軸也移動一定距離）時，各倒車凸輪正處於傳動液輪的下方，換向動作即告完成。由倒車變為正車的過程則與此相逆。

雙凸輪換向裝置

在雙凸輪換向裝置中，正倒車的同名凸輪的構造形式有兩種：一種是正、反轉凸輪做成整體，兩凸輪尖之間採用斜弧面過渡連線。在換向時，凸輪軸軸向移動過程中，正轉凸輪可順利沿著斜弧面移動到從動部分滾輪的下方。另一種是正、反轉凸輪各做成單體，在換向前必須將從動部分的滾輪抬起，以保證凸輪軸順利移動，變換動作完成後。再將滾輪放下。

單凸輪換向裝置

下圖所示為液壓差動換向裝置原理圖。圖中表示一個需要換向的（如排氣閥、高壓噴油泵和空氣分配器）單凸輪，它裝置於凸輪軸4上，並隨軸轉動而頂動滾輪。伺服器中的轉板7也用鍵固定在凸輪軸4上，伺服器殼體3的外周鑲有齒輪或鏈輪2，並通過齒輪或鏈條1由曲軸帶動迴轉。圖示位置為該柴油機的正車迴轉位置。曲軸帶動伺服器殼體進行順時針方向迴轉，伺服器殼內的扇形凸塊就帶動轉板7一起迴轉，整根凸輪軸由曲軸帶動進行正車方向的轉動。

液壓差動換向裝置原理圖

當需要使柴油機倒車時，首先使柴油機停止供燃油，使其停車，然後操縱倒車手柄，使壓力油液通過孔B進入伺服器內腔，同時孔C被打開向外泄油，這時轉板就被進入孔曰的壓力油液推動，並順時針方向轉動，直到碰到另一端的扇形凸塊為止。由於轉板的轉動，凸輪軸即被帶動沿順時針方向轉過一個角度，各凸輪的位置得到改變，並適應各缸倒車工作的需要。這時再啟動柴油機，曲軸就會按倒車方向轉動，達到柴油機換向的目的。

換向裝置的檢修

換向裝置是保證柴油機主機準確無誤地進行正倒車的一個機構，這個機構必須按時進行檢修，檢修必須嚴格按其說明書的工藝流程進行。

(1)認真閱讀柴油機說明書的換向部分內容，弄清動作原理和結構特點；

(2)了解該裝置的運轉情況，特別是故障及修理情況；

(3)注意各接頭、蓋板必須氣密和油密；

(4)裝妥後，必須進行試驗，確保換向動作迅速、準確、可靠。