[科普中国]-换向装置

直流电机中的转子电流是从直流电源获得的。电源的电流提供给机械换向装置。换向装置中旋转的部分称为换向器，静止的部分由两个电刷组成，通常称为A和B。外电源的正极连接A电刷，负极连接B电刷，电刷将电流传导到换向器中，换向器直接与转子中导体相连。电刷固定在定子上，不能移动。换向器安装在转子轴上并随着转子以相同的速度旋转。静止的电刷沿着换向器的一周安放。外部直流电源将电流输入到位置相对的电刷A和B中。不动的电刷与换向片接触，将电流传导至转子导体中。当转子旋转，电刷从一组换向片滑到另一组换向片。

简介机械换向装置将从直流电源获得的直流电流转变为转子导体中的周期性变化的电流二周期性变化电流的频率由转子旋转的速度决定。机械换向装置的作用类似于静止变换器或者称为变频器，变频器利用功率半导体器件将直流电压和电流变换为交流电压和电流，装有机械换向器的转子中的电压和电流的变化就类似于一个变流器（直流供电）给异步电机和同步电机提供交流电的系统。

在现在的电机应用中，装有机械换向器的直流电机被变流器供电的交流电机和同步电机（统称为交流电机）所取代。

制作转子绕组的方法和连接绕组到换向器的方法是相关的。本书不包括详细的学习不同的转子绕组实现方法。1

柴油机的换向为了使船舶在水上航行时，能迅速灵活地、安全可靠地实现前进或后退，必须在柴油机上设有动作灵活且可靠的换向装置。

柴油机的换向装置用来改变螺旋桨轴向推力的方向，使船舶既能前进又能倒退。目前，船用柴油机大多采用直接反转式柴油机的换向装置，来改变螺旋桨的转向。其原理是：先使柴油机停转，然后通过柴油机的换向装置使曲轴转向改变，同时使喷油定时、配气定时及启动定时都相应发生改变，以适应气缸内工作循环过程的需要。这种直接反转式柴油机的换向，所要解决的中心问题就是怎样保持和调整凸轮位置与曲轴位置的相互配合关系，以保证柴油机在任何转动方向下都能正常运转。

船舶除了由柴油机带动螺旋桨进行直接换向外，还有以下三种形式。

(1)间接换向。它是通过柴油机与螺旋桨之间所设换向机构，来实现船舶上螺旋桨的顺转或者倒转，柴油机转向则不变。

(2)“Z”型换向。它的特点是螺旋桨可360°平面旋转，使螺旋桨的推力随之变化，柴油机的转向则保持不变。它又称为“旋转艉管”型换向法。

(3)可调桨换向。它的换向特点是柴油机和螺旋桨的转向均不变，而改变桨叶之间的螺距角来实现船舶的前进或倒退。

以上所述的船舶换向的方法中，直接换向法在大多中大型柴油机的船舶中应用；间接换向法适宜小型船舶上的柴油机应用；可调桨换向法的换向装置较复杂，故只在特种船舶和军舰上应用较多。

双凸轮换向装置下图所示为一种双凸轮换向装置的工作原理图，它是利用压缩空气压力和滑油压力来实现凸轮轴移动的。图中所示为正车位置，进行柴油机换向操作时，利用操纵换向手柄使压缩空气进入倒车液缸，并将油液压人控制活塞右端，使控制活塞推动凸轮轴向左移动。与此同时，液缸左端的油液被控制活塞压人正车液缸中，而正车液缸内的原有压缩空气则被排入大气。当控制活塞移动到左端倒车位置（凸轮轴也移动一定距离）时，各倒车凸轮正处于传动液轮的下方，换向动作即告完成。由倒车变为正车的过程则与此相逆。

在双凸轮换向装置中，正倒车的同名凸轮的构造形式有两种：一种是正、反转凸轮做成整体，两凸轮尖之间采用斜弧面过渡连接。在换向时，凸轮轴轴向移动过程中，正转凸轮可顺利沿着斜弧面移动到从动部分滚轮的下方。另一种是正、反转凸轮各做成单体，在换向前必须将从动部分的滚轮抬起，以保证凸轮轴顺利移动，变换动作完成后。再将滚轮放下。2

单凸轮换向装置下图所示为液压差动换向装置原理图。图中表示一个需要换向的（如排气阀、高压喷油泵和空气分配器）单凸轮，它装置于凸轮轴4上，并随轴转动而顶动滚轮。伺服器中的转板7也用键固定在凸轮轴4上，伺服器壳体3的外周镶有齿轮或链轮2，并通过齿轮或链条1由曲轴带动回转。图示位置为该柴油机的正车回转位置。曲轴带动伺服器壳体进行顺时针方向回转，伺服器壳内的扇形凸块就带动转板7一起回转，整根凸轮轴由曲轴带动进行正车方向的转动。

当需要使柴油机倒车时，首先使柴油机停止供燃油，使其停车，然后操纵倒车手柄，使压力油液通过孔B进入伺服器内腔，同时孔C被打开向外泄油，这时转板就被进入孔曰的压力油液推动，并顺时针方向转动，直到碰到另一端的扇形凸块为止。由于转板的转动，凸轮轴即被带动沿顺时针方向转过一个角度，各凸轮的位置得到改变，并适应各缸倒车工作的需要。这时再启动柴油机，曲轴就会按倒车方向转动，达到柴油机换向的目的。

换向装置的检修换向装置是保证柴油机主机准确无误地进行正倒车的一个机构，这个机构必须按时进行检修，检修必须严格按其说明书的工艺流程进行。

(1)认真阅读柴油机说明书的换向部分内容，弄清动作原理和结构特点；

(2)了解该装置的运转情况，特别是故障及修理情况；

(3)注意各接头、盖板必须气密和油密；

(4)装妥后，必须进行试验，确保换向动作迅速、准确、可靠。2

本词条内容贡献者为:

李宗秀 - 副教授 - 黑龙江财经学院