Реверсирование четырехтактного двигателя. Направление вращения коленчатого вала четырехтактного двигателя при пуске и во время работы обусловливается положением кулачковых шайб распределительного вала, так как моменты открытия и закрытия клапанов, подачи топлива согласованы с положениями кривошипов лишь для определенного направления вращения вала. Поэтому реверсивные двигатели имеют два комплекта шайб: для переднего и для заднего хода. Реверсивное устройство должно переключать газораспределение и топливные насосы при реверсе с одного комплекта кулачковых шайб на другой. Такое переключение производится передвижением распределительного вала. Чтобы передвижению вала не препятствовали толкатели, все они перед этим принудительно поднимаются. Иногда кулачковые шайбы делают с конической переходной поверхностью у их выступа. В данном случае поднимать толкатели нет надобности, ролики толкателей, оказавшихся против выступа шайб, будут при передвижении вала скользить по коническим поверхностям, поднимаясь вместе с толкателями.
Итак, процесс реверсирования включает в себя следующие операции:
— остановку двигателя; подъем толкателей;
— передвижение распределительного вала;
— опускание толателей;
— пуск двигателя в обратном направлении.
Все эти операции должны выполняться, по нормам Речного Регистра, за 15 с при малом ходе судна и за 25 с — при полном ходе.
Необходимо строгое соблюдение очередности операций по реверсированию, причем последующая операция может начаться лишь по окончании предыдущей. Поскольку несоблюдение этого условия в большинстве случаев ведет к аварии, реверсивное устройство имеет соответствующие блокировки.
Сблокированность ряда операций закладывается в программу работы реверсивного устройства.
Иногда предусматривают специальные блокировки, из которых чаще всего встречаются:
— блокировка, не позволяющая начать реверсирование раньше, чем будет выключена подача топлива в цилиндры;
— блокировка, не позволяющая пустить двигатель до тех пор, пока не закончится процесс реверсирования;
— блокировка, фиксирующая распределительный вал от самопроизвольного сдвига.
Для реверса двигателя необходима затрата работы. При ручном реверсивном устройстве она совершается за счет мускульной силы человека. Ручной реверс достаточно распространен, но преимущественно в качестве аварийного.
При механическом реверсе операции выполняются исполнительными механизмами, называемыми сервомоторами. В сервомоторах используется энергия сжатого воздуха. Чаще всего встречаются пневмогидравлические реверсивные устройства. В них сжатый воздух вытесняет из особых баллонов масло, приводящее в движение сервомоторы, и, следовательно, сочетается удобство канализации воздуха с мягкостью и надежностью работы гидравлических механизмов. Поскольку, однако, применение второго рабочего тела — масла несколько усложняет устройство, бывают и чисто пневматические реверсивные устройства.
Принцип реверсирования двухтактного двигателя. Газораспределение двухтактного двигателя со щелевой продувкой производится рабочим поршнем, и фазы газораспределения не зависят от направления вращения вала двигателя. Если к тому же топливные насосы имеют кулачковые шайбы симметричного профиля, то направление вращения вала будет зависеть лишь от направления пуска двигателя. Следовательно, для реверса двухтактного двигателя при этих условиях требуется только изменить настройку воздухораспределителя, обусловливающую направление пуска двигателя.
Рис. 1. Реверсирование воздухораспределителя с дисковым золотником
Изменение настройки легче осуществить у воздухораспределителя с дисковым золотником. Пусть, например, вал шестицилиндрового двигателя остановился с расположением кривошипов, показанным на рис. 1, а. Чтобы двигатель пустился вперед, необходимо направить пусковой воздух в пятый цилиндр, т. е. окно дискового золотника должно быть в положении, показанном на рис. 1, б: канал цилиндра зеркала золотника открыт полностью, начал открываться канал цилиндра. Остальные каналы золотником перекрыты. Когда откроется главный пусковой клапан, двигатель пустится вперед, причем золотник будет вращаться против часовой стрелки.
Для пуска двигателя из того же положения назад пусковой воздух должен быть подан в четвертый цилиндр. Значит, для пуска назад надо повернуть либо зеркало, либо золотник воздухораспределителя так, чтобы окно золотника оказалось над каналом. У двигателей 6ДР 30/50 для этой цели под золотником помещен барабан, торец которого и является зеркалом золотника. В данном случае для реверса двигателя достаточно повернуть барабан воздухораспределителя в положение, показанное на рис. 1, в. Если теперь откроется главный пусковой клапан, то двигатель пустится назад, причем золотник будет вращаться по часовой стрелке. Барабан воздухораспределителя поворачивается рычажно-реечным механизмом с поста управления.
Подобное реверсирование воздухораспределителя применяется и в четырехтактных дизелях, например в двигателе Г60. В отличие от двигателя ДР 30/50 у него поворачивается не зеркало, а золотник. Его валик входит внутрь расточки распределительного вала. Когда при реверсе распределительный вал передвигается, его штифт, скользя по винтовой канавке валика воздухораспределителя, поворачивает валик и золотник.