第三章船舶辅助机械及设备讲解.docx
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第三章船舶辅助机械及设备讲解
第三章船舶辅助机械及设备
第一节船舶流体机械
一、船用泵
泵是用来提高液体机械能的设备。
按工作原理,泵主要可分为:
容积式泵——靠工作部件运动造成工作容积周期性地增大和缩小而吸排液体,靠挤压使液体压力能增加(包括往复泵和回转泵);叶轮式泵——靠叶轮带动液体高速旋转而使流过叶轮的液体的压力能和动能增加(如离心泵、轴流泵和旋涡泵);喷射泵——靠工作流体产生的高速射流引射需排送的流体,通过动量交换使其能量增加。
1.往复泵
往复泵属于容积式泵,其对液体作功的主要运动部件是做往复运动的活塞或柱塞,也可分别称为活塞泵或柱塞泵。
图3-1-1是单缸活塞泵的工作原理图。
图3-1-1往复泵的工作原理图
1-活塞;2-泵缸;3-阀箱;4-排出室;5-排出阀;6-排出管;7-吸入阀;8-吸入室;9-吸入管
活塞1在泵缸2内将泵缸分隔成上、下空间,它们分别通向阀箱3中各自的小室。
每个小室的下部装有吸入阀7,上部装有排出阀5,并分别通公共的吸入室8和排出室4。
活塞经活塞杆传动,在缸内作上下往复运动。
当活塞上行时,泵缸下部空间容积不断增加,与之相通的小室内的压力也随之降低,吸入室中的气体将顶开相应的吸入阀进入泵缸。
于是吸入室和吸入管9内压力也就降低,液体在吸入液面上的气压作用下,将沿吸入管上升。
当活塞向下回行时,泵缸下部容积减小,压力增加,迫使吸入阀关闭,并克服排出室中的压力将相应的排出阀顶开,部分气体经排出管6排出。
与此同时,因活塞上部的容积在增大,吸入室中的气体改由右边小室的吸人阀吸入泵缸上部,吸人管中液面继续上升。
这样,活塞继续不断运动,吸入管中气体将不断被泵排往排出管,最后液体将进人泵缸,泵就开始正常排送液体。
往复泵曲轴每转一周理论上排送液体容积相当于多少个泵缸工作容积(活塞杆侧略小于另一侧),称为往复泵的作用数。
上述往复泵每往复行程活塞两侧各吸排一次,是双作用泵。
单缸柱塞泵只有单侧工作,每往复行程吸排一次,是单作用泵。
由三个单作用泵缸或两个双作用泵缸配合同一曲轴组成的往复泵即称为三作用泵或四作用泵。
2.回转泵
回转泵也属容积式泵,它与往复泵的不同之处在于运动部件是通过回转运动来造成工作容积的变化,从而吸排液体。
按照回转部件形式的不同,回转泵有许多种类。
船上普遍使用的有齿轮泵、螺杆泵,也可见到叶片泵、水环泵。
1)齿轮泵
齿轮泵的主要工作部件是互相啮合的齿轮。
按其啮合的方式可分为外啮合式和内啮合式两类。
下面着重讲述应用较普遍的外啮合式齿轮泵。
图3-1-2为外啮合式齿轮泵的结构简图。
图中,一对完全相同而互相啮合的主动齿轮1和从动齿轮2分别安装在两根平行的转轴上,主动齿轮轴的一端穿过泵体3的端盖,由原动机带动作等速回转。
齿轮的齿顶和两端面分别被泵体和前、后端盖所包围。
由于相啮合的轮齿A、B、C的分隔,与吸入口4相通的吸入腔和与排出口5相通的排出腔彼此隔离。
当齿轮按图示方向回转时,齿C逐渐退出啮合,其所占据的齿间的容积逐渐增大,压力相对降低,于是液体在吸入液面上的压力作用下,经吸入管从吸入口4流人该齿间。
随着齿轮的回转,一个个吸满液体的齿间转过吸入腔,沿泵壳内壁转到排出腔,当它们渐次重新进入啮合时,充满齿间的液体即被轮齿不断挤出,并从排出口连续排出。
由于齿轮始终紧密啮合,而泵体内壁与各齿顶以及端盖与齿轮端面的间隙都很小,故排出腔中压力较高的液体不会大量漏回压力较低的吸入腔。
由图可见,普通齿轮泵如果反转,其吸排方向也就相反。
齿轮泵工作时,吸、排两端液体存在压差,作用在齿轮四周的液体压力是从排出腔到吸入腔沿齿轮外周逐级降低的。
作用在每一齿轮外周的液体压力的合力F0大致上是通过齿轮中心指向吸入端的,而啮合齿因传递转矩而在主、从动齿轮上所产生的径向力Fm、Fm’则大小相同,方向相反。
这样,主动齿轮和从动齿轮所受径向力的合力F1及F2不仅方向不同,而且后者将大于前者。
由于齿轮泵摩擦面较多,一般只用来排送有润滑性的油液。
图3-1-2外啮合式齿轮泵的结构简图
1-主动齿轮;2-从动齿轮;3-泵体;4-吸入口;5-排出口
内啮合式齿轮泵主要有两种形式:
带月牙形隔板的渐开线内啮合式齿轮泵和摆线转子泵。
图3-1-3所示为一种带月牙形隔板的可逆转内啮合式齿轮泵。
它被用作随车的润滑油泵。
图3-1-3带月牙形隔板的可逆转内啮合式齿轮泵
1-齿轮;2-月牙形隔板;3-齿环;4-销钉;5-盖板;6-底盘
齿环3与图3-1-3左图中右侧的圆盘做成一体,该圆盘另一侧有随车带动的泵轴。
而位于图中左侧的底盘6上有月牙形隔板2和与泵轴偏心的短轴,短轴上空套着齿轮1。
当泵轴带齿环转动时,与齿环呈内啮合的齿轮也随之转动,产生吸排作用,其工作原理与外啮合式齿轮泵相似。
底盘6的背面圆心处有带弹簧的钢球,帮助其与带齿环的圆盘贴紧。
此外,底盘背面还有一偏心的销钉4,卡在盖板5下半部的半圆形环槽内。
当泵轴逆时针旋转时,啮合齿的作用力传到底盘6的偏心短轴上,将产生逆时针的转矩,使底盘6转至其背面的销钉卡到半圆形环槽的最右端位置为止。
这时,齿轮与齿环的相对位置如图3-1-3的右上图所示,泵是下吸上排。
当泵轴改为顺时针转动时,啮合齿传至偏心短轴上的力则产生一顺时针转矩,使底盘6转过180°,直至其背面的销钉卡到半圆槽的左终端为止。
这时齿轮与齿环的相对位置变成如图3-1-3右下图所示那样,从而使泵的吸排方向仍将保持不变。
与外啮合式齿轮泵相比,月牙形隔板式内啮合式齿轮泵的吸油区大、流速低、吸入性能好,流量脉动小,流量脉动率σQ=1%~3%,仅为外啮合式齿轮泵的1/10—1/20,而且其啮合长度较长,工作平稳,还可采用特殊齿形将困油现象显著减轻,或在齿环的各齿谷中开径向孔来导油,从而完全消除困油现象,故噪声很低。
其缺点是制造工艺较复杂,且漏泄途径多,容积效率比外啮合式低,一般为65%一75%。
2)转子泵
图3-1-4所示为转子泵。
其外转子2比内转子1多一个齿,且二者轴线偏心,异速转动。
内外转子均采用摆线齿形。
工作时所有内转子的齿都进入啮合,相邻两齿的啮合线与泵体4和前盖5、后盖6形成若干个密封腔。
转动时密封腔的容积发生变化,通过端盖上的吸、排口即可吸、排油液。
图3-1-4转子泵
1-内转子;2-外转子;3-转轴;4-泵体;5-前盖;6-后盖
与其他齿轮泵相比,转子泵配流口的中心角较大(接近145°),且为侧向吸入,不受离心力影响,故吸入性能好,能用于高速(常用转速1500—2000r/min,最高可达10000r/min以上)运转;而且齿数较少,工作空间容积较大,结构简单紧凑;此外,由于两个转子同向回转且只差一个齿,故相对滑动速度很小,运转平稳,噪声低,寿命长。
转子泵的缺点是齿数少时流量和压力脉动较大;而且密封性较差,容积效率较低;制造工艺不如渐开线齿轮简单。
3)螺杆泵
螺杆泵是利用螺杆的回转来吸排液体的。
根据泵内工作螺杆的数目,可有单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵和五螺杆泵之分。
商船上较为常见的是三螺杆泵和单螺杆泵。
(1)三螺杆泵的结构和工作原理
图3-1-5示出船用三螺杆泵的典型结构。
它主要由固定在泵体6中的缸套7,以及安插在缸套中的主动螺杆4和与其啮合的从动螺杆3和5组成。
主、从动螺杆转向相反。
各啮合螺杆之间以及螺杆与缸套内壁之间的间隙都很小,并可借啮合线从上到下形成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等多个彼此分隔的容腔。
随着螺杆的啮合转动,与泵吸入腔相通的容腔首先在下面吸人端开始形成并逐渐增大(如图中Ⅳ位置),不断吸人液体,然后封闭。
接着,一方面这个封闭容腔沿轴向不断向上推移直至排出端(犹如一个液体螺母在螺杆回转时不断沿轴向上移),另一方面,新的吸入容腔又紧接着在吸入端形成。
一个接一个的封闭容腔移到排出端与泵排出腔相通(如图I位置),其中的液体就不断被挤出。
如果螺杆反转,则泵的吸、排方向也就相反。
图3-1-5三螺杆泵
1、8-推力垫圈;2-平衡活塞;3、5-从动螺杆;4-主动螺杆;6-泵体;7-缸套;9、10-平衡轴套;11-盖板;12-推力垫块;13-防转销;14、17-弹簧;15-调节螺杆;16-安全阀体;18-调节手轮;19-泄油管
(2)单螺杆泵的结构和工作原理(图3-1-6单螺杆泵)
图3-1-6单螺杆泵
1-螺杆;2-泵缸;3-万向轴;4-主动轴;5-轴承;6-填料箱;7-小活塞;8-弹簧;
9-挠性保护套;10-销轴;11-销轴套;12-注油口
3)叶片泵
叶片泵也是一种回转型容积式泵,一般都用作为油泵,分双作用和单作用两类。
(1)双作用叶片泵的工作原理
图3-1-7示出双作用叶片泵的工作原理图。
定子2内腔的型线是由两段长半径R圆弧和两段短半径r圆弧以及连接它们的四段过渡曲线组成的。
装在转轴上的圆柱形转子1与定子同心,其上开有若干叶槽,槽内装有叶片3。
当转子旋转时,叶片受离心力及液压力(叶片底部空间一般由排出腔引入压力油)作用,向外顶紧在定子内壁上,并可随定子内壁与转子中心距离的改变而在槽内往复滑动。
在定子和转子的两侧,紧贴着两块配油盘。
每块配油盘上有两对吸、排口。
配油盘与定子的相对位置由定位销固定。
这样,在定子、转子、叶片和配油盘之间就形成若干个工作空间。
当叶片由定子的短半径r处转向长半径R处时,两叶片间的容积逐渐增大,其中压力降低,经配油盘吸入口从泵的吸入管吸油;当叶片由定子的长半径R处向短半径r处转动时,叶片间容积减小,经配油盘的排出口向泵的排出管排油。
而当相邻两叶片同时位于吸、排口之间的密封区时,它们正好将吸、排口隔开,这时叶片顶端与定子的圆弧部分接触,旋转时两叶片间的容积不变,不会产生困油问题。
这种叶片泵转子每转一周,由叶片所形成的每个工作空间都吸、排两次,因此是双作用泵。
双作用叶片泵作用在定子及转子上的液压力完全平衡,属于卸荷式叶片泵。
图3-1-8是双作用叶片泵的结构图。
图3-1-7双作用叶片泵的工作原理图
1-转子;2-定子;3-叶片;4-泵体
图3-1-8双作用叶片泵的结构
1-滚针轴承;2-左配油盘;3-泵轴;4-转子;5-定子;6-左泵体;
7-右配油盘;8-球轴承;9-右泵体;10-叶片
(2)单作用叶片泵的工作原理
图3-1-9所示为单作用叶片泵的工作原理图。
单作用叶片泵的定子2的内腔型线是半径为R的圆。
圆柱形的转子1装在转轴上,转轴的中心与定子圆心存在偏心距e。
由图可见,转子逆时针回转时,两叶片间的工作空间在右半转容积不断增大,而转到左半转则容积不断减小,因此,能分别从贴紧定子和转子两侧端面的配油盘上的吸、排口吸油和排油。
单作用叶片泵的每两相邻叶片转到吸、排油口间的密封区时,所接触的定子曲线不是与转子同心的圆弧,密封区的圆心角略大于相邻叶片所占圆心角。
相邻叶片在密封区内转动时,叶间工作容积先略有增大,然后略有缩小,会产生困油现象,但不太严重,通过在排出口边缘开三角形节流槽的方法即可解决。
单作用叶片泵在工作时定子、转子和轴承将承受不平衡的径向液压力,属非卸荷式叶片泵,其工作压力不宜太高,其流量的均匀性也比双作用式差,故应用不很广泛。
然而,移动其定子可方便地改变偏心的方向及偏心距离的大小,从而可做成转速恒定而流量可变的双向或单向的无级变量泵。
图3-1-9单作用叶片泵的工作原理图
1-转子;2-定子;3-叶片;4-泵体
4)水环泵
水环泵主要用来排送气体,在船上多用作为真空泵或离心泵的引水泵。
水环泵有单作用式和双作用式两种。
图3-1-10所示为单作用水环泵及其工作原理简图,在泵体3内部的圆柱形空间内,偏心地安装着一个带有若干个前弯叶片的开式叶轮1(小型泵采用径向叶片);叶轮两侧紧贴着侧盖2。
与泵体连成一体的那一侧盖上靠叶轮轮毂处开有较大的吸入口4和稍小的排出口5,分别与吸入管和排出管相通。
图3-1-10单作用水环泵及其工作原理简图
1-叶轮;2-侧盖;3-泵体;4-吸入口;5-排除口
工作前,泵内必须充以一定数量的工作水。
当叶轮旋转时,水被带动旋转,形成一紧贴泵壳内壁的水环。
水环内表面与叶轮轮毂表面及两侧盖端面之间形成一个月牙形的工作空间。
该空间被叶轮的叶片分隔成若干个互不相通的腔室。
显然,叶间的这些腔室的容积随叶轮的回转在不断地改变。
水环泵的工作过程可分为3个连续的阶段:
(1)吸入过程:
当叶间转过图中的右半转时,由于叶片外端与偏心的泵壳间的距离增加叶间的液体就会被甩出,使叶间腔室的容积逐渐增大,于是,气体便通过侧面的吸入口被吸入。
(2)压缩过程:
当叶间转过吸入口开始进入图示左半转时,由于泵壳与叶片外端的距离逐渐缩小,叶轮外按圆周方向高速流动的液流便会挤入叶间。
这样,在叶间尚未与排出口相通时,其中的气体便受到压缩。
(3)排出过程:
当叶间转到与排出口相通时,叶间腔室中的压力即会在瞬间与排出压力相平衡,并在叶轮随后的转动过程中,由于叶外的液体不断挤入叶间,从而将气体排出。
由上可见,水环泵是靠工作腔室的容积变化来产生吸排,靠挤压所输送的介质而使其能量提高,故也属容积式泵。
乍看起来它与叶片泵的工作原理似乎颇为相似,但两者却有着重要的差别。
水环泵工作容积的变化并不是靠刚性运动部件直接造成,而是靠水环中的液体进出叶间而造成的。
这些液体在图示的右半转中是靠叶轮带动其回转而获得了一定的能量,并被甩到叶外的流道中;而在其进入左半转后,也就只能凭借其已获得的动能挤入叶间,压缩气体。
这样,叶轮外的液体流速必然会随着压力的增加而降低。
当排出压力升高到一定的数值时,叶轮外液体的速度也就会降得很低,从而不能进入叶间去压缩气体。
也就是说,水环泵中的气体在压缩阶段压力能的增加,完全是靠工作水获自叶轮的动能转换而来的。
因此,水环泵提高所输送介质压力的能力有一定的限度。
在水环泵的工作中,水环除起到传递能量的作用外,还起着密封工作腔室和吸收气体压缩热的作用。
气体压缩热和工作水的水力损失转换成的热量会使部分工作水在工作过程中汽化,而且工作水通过轴封和排气还会流失。
为此,在泵的出口常设有气液分离器,并需连续地向泵内补水,补水量应大于正常的损失水量,以使部分工作水能随气体的不断排出而得以更换,从而限制泵的温升。
水环泵也可像叶片泵那样做成双作用式,以提高气体的流量,并使作用于叶轮上的径向力得以平衡。
3.离心泵
离心泵的工作原理可由图3-1-11所示悬臂式单级离心泵来说明。
它的主要工作部件是叶轮1和泵壳3。
叶轮通常是由5-7个弧形叶片2和前、后圆形盖板所构成的。
叶轮用键和螺母固定在泵轴6的一端。
固定叶轮用的螺母7通常采用左旋螺纹,以防反复起动时因惯性而松动。
轴的另一端穿过填料箱伸出泵壳,由原动机驱动按箭头指向回转。
泵壳呈螺线形,也称螺壳或蜗壳。
图3-1-11悬臂式单级离心泵
1-叶轮;2-叶片;3-泵壳;4-吸入接管;5-扩压管;6-泵轴;7-固定螺母
当离心泵工作时,预先充满在泵中的液体受叶片的推压,随叶轮一起回转,产生一定的离心力,从叶轮中心向四周甩出,于是在叶轮中心处形成低压,液体便在液面上的气体压力作用下由吸入接管4被吸进叶轮。
从叶轮流出的液体,压力和速度都比进入叶轮时增大了许多。
蜗壳将它们汇聚并平稳地导向扩压管5。
扩压管流道截面逐渐增大,液体流速降低,大部分动能变为压力能,然后进入排出管。
因此,只要叶轮不停地回转,液体的吸排也就会连续地进行。
液体通过泵时所增加的能量,显然是原动机通过叶轮对液体作功的结果。
图3-1-12为带平衡盘的三级离心泵。
图3-1-12带平衡盘的三级离心泵
1-平衡盘;2-平衡板;3-泄放管;4-叶轮;5-导轮;6-泵壳
4.旋涡泵和喷射泵
1)旋涡泵
旋涡泵亦属叶轮式泵,根据所用叶轮形式的不同可分为闭式旋涡泵和开式旋涡泵两类。
(1)闭式旋涡泵
闭式旋涡泵的典型结构如图3-1-13所示。
它采用圆盘形的闭式叶轮1,叶轮外缘带有20~60个径向短叶片。
所谓闭式叶轮是指其叶片部分设有中间隔板(或端盖板)。
泵体2和泵盖3以很小的间隙紧贴叶轮,而在它们与叶片相对应的部位则形成等截面的环形流道4。
流道占据了大半个圆周,其两端顺径向外延形成吸、排口,而圆周的剩余部分则由泵体上的隔舌6,将流道的吸、排两方隔开。
这种两端(或一端)直通吸、排口的流道称为开式流道。
闭式旋涡泵必须配用开式流道。
图3-1-13闭式旋涡泵
1-叶轮;2-泵体;3-泵盖;4-流道;5-平衡孔;6-隔舌
当叶轮回转时,带动泵内的液体一起回转,产生离心力。
由于叶轮中液体的圆周速度要比流道中液体的圆周速度大,产生的离心力也大,因而液体就会从叶片间甩出,进入流道,并迫使流道中的液体产生向心流动,再次从叶片根部进入叶间,这种环形流动称为纵向旋涡。
液体在叶片和环形流道中的运动轨迹就是绕泵轴的圆周运动和纵向旋涡的叠加,对固定的泵壳来说,它是一种前进的螺旋线;而对转动的叶轮来说,则是后退的螺旋线。
这样,液体在沿整个流道前进时,也就会多次进入叶间获取能量,如同多级离心泵一样,直到最后从排出口排出为止。
旋涡泵主要依靠纵向旋涡的作用来传递能量。
纵向旋涡越强,液体质点进入叶轮的次数越多,泵所能产生的扬程就越高。
纵向旋涡的强弱一方面取决于叶轮内液体和流道内液体的离心力之差,另一方面也受纵向旋涡流动阻力大小的影响,即与叶片和流道的形状及叶片的数目有关。
旋涡泵中闭式旋涡泵效率较高,可达35%~45%。
但因这种泵入口处的液流是从叶轮外缘进入叶间,该处圆周速度较大,且液流情况复杂,速度分布不均,故闭式旋涡泵汽蚀性能差,汽蚀余量必须大一些。
此外,泵吸人气体时,气体密度小,会聚集在叶片的根部,以致在转到流道出口时不易排出,又经过隔舌被带回吸人端,故闭式旋涡泵一般不能抽送气液混合物,也无自吸能力。
要使其能够自吸,必须在排出端设气液分离室,并设回液口使分离室中分离出来的液体能在排出端挤入叶片根部驱赶气体,然后又被带回吸入端重新裹携气体。
闭式旋涡泵多为单级或二级。
(2)开式旋涡泵
开式旋涡泵的结构示意图如图3-1-14所示,它采用开式叶轮。
所谓开式叶轮,就是指叶片不带中间隔板或端盖板的叶轮。
开式叶轮的叶片较长,叶片数一般为24~26片。
图3-1-14开式旋涡泵
1-吸入口;2-排除口;3-叶轮;4-流道
在图3-1-14(a)所示的结构中,流道两端不直接通吸、排口,称为闭式流道。
泵的吸、排口是开在侧盖靠叶片根部处。
这样,在液流进入叶轮处叶片的圆周速度较小,汽蚀性能比闭式旋涡泵好。
采用闭式流道的开式旋涡泵只要将吸、排口朝上安装,并在初次起动前向泵内灌满液体,就具有自吸和抽送气液混合物的能力。
这是因为在流道的起始部分,液体在离心力的作用下从叶间甩入流道后,叶间就会形成真空,将气体从吸进口吸入叶间。
随着叶轮回转,流体的压力就将变大,而且越靠近排出口压力越大。
这样,由于气体的密度较小,就会被压缩在叶片的根部,体积不断缩小;另一方面,由于泵的排出口是开在流道的尽头并靠近叶片的根部,所以,当液体随叶轮一起转到流道尽头时,就会急剧地变为向心方向流入叶间,将气体从排出口挤出。
采用闭式流道虽然能够排送气体和提高泵的自吸能力,但因液体必须在排出口处急剧地改变运动方向,并克服离心力做功,故能量损失较大,以致使泵的总效率仅为20%—27%。
开式旋涡泵也可以采用吸人端为闭式,排出端为普通开式的流道,以保持较高的效率,但这会使它失去自吸能力。
为了既保持自吸能力,同时又尽量减少排出端的水力损失,可采用向心开式流道的形式,如图5-1-14(b)所示,这样,泵的效率可提高到27%一35%。
另外一种折衷的办法是在排出端采用开式流道并附加辅助闭式流道,见图5-1-14(c),即在主流道的排出端让大部分液体从排出口。
排出,而使其余的一部分液体进入辅助闭式流道c,以便让这部分液体能够在辅流道的末端进入叶片间,把气体从泵体侧面与压出室相通的气体压出口6排出。
开式旋涡泵可做成单级,也可做成径向剖的分段式多级,最多可至6级。
旋涡泵内部的漏泄途径主要是叶轮端面与泵体和泵盖之间的轴向间隙,该间隙一般为0.1-0.15mm;其次是叶轮外圆与隔舌之间的径向间隙,该间隙一般为0.15-0.3mm。
二、空压机
在商船上压缩空气主要用于主柴油机的起动、换向和发电柴油机的起动;同时也为其他需要压缩空气的辅助机械设备(如压力水柜、气笛、离心泵自吸装置等)和气动工具供气;或在检修工作中用来吹洗零部件、滤器等。
一般船舶设有两个以上有足够容积的压缩空气瓶。
向气瓶供气的空气压缩机(简称空压机)是重要的船舶辅机。
空压机的排气量一般是指其在单位时间内所排送的相当于第一级吸气状态的空气体积。
单位是m3/s、m3/min或m3/h。
公称排气量是指在额定排气压力时的排气量。
排气量有时也换算对标准吸气状态(温度20℃、压力0.1013MPa、相对湿度50%)计量。
空压机按额定排气压力有低压(0.2—1.0MPa)、中压(1~10MPa)和高压(10~100MPa)之分;按排气量则可分为微型(小于1m³/min)、小型(1~10m³/min)、中型(10—100m³/min)和大型(大于100m3/min)。
大、中型柴油机船一般设有2~3台微型或小型、中压、水冷双级活塞式空压机,最近也有的船采用风冷三级活塞式空压机的。
主空气瓶最大工作压力多为3MPa左右(柴油机起动空气压力一般不应低于1.5MPa),而其他那些需要较低压力空气的场所则由主空气瓶经减压阀供气。
此外,通常还设有一台柴油机驱动的微型应急空压机。
1.活塞式空压机的结构
CZ60/30型空压机是一种船用二级空压机,如图3-1-15所示,现以它为例说明空压机的结构。
这种空压机的排气量为60m3/h,转速为750r/min,一级额定排气压力为0.64MPa,二级额定排气压力为3MPa。
曲轴17只有一个曲拐,输入端装有兼作联轴器的飞轮24,电动机通过弹性联轴器带动曲轴旋转,再经连杆、活塞销带动活塞6在气缸8内上下往复运动。
气缸及铝合金铸造的活塞都分成直径上大下小的两段,活塞顶部以上为气缸的低压级工作空间,活塞不同直径段过渡锥面以下的环形空间为高压级工作空间,这种形式称为级差式。
活塞上段有6道活塞环,下段有6道活塞环和一道刮油环。
活塞销用经表面淬火的20号钢制造,与活塞上的销孔过盈配合(因为铝合金活塞热胀系数比钢大),而与连杆小端有0.025—0.077mm的配合间隙。
图3-1-15CZ60/30型空压机
1-空气滤清器;2-滴油杯;3-卸载机构;4-一级吸气阀;5-气缸盖;6-活塞;7-一级排气阀;8-气缸体;
9-二级吸气阀;10-一级安全阀;11、15-防蚀锌棒螺塞;12-安全膜;13-冷却器;14-气液分离器;16-泄
放阀;17-曲轴;18-击油勺;19-滑油冷却器;20-油尺;21-泄水旋塞;22-二级安全阀;23-二级排气阀;24-飞轮(兼联轴器)
空气经滤清器1吸入气缸上部,滤清器用金属丝网或化学纤维层滤出气体中的灰尘等固体杂质,以减轻缸内磨损。
较好的滤清器过滤效率达99.9%,滤清器阻力损失一般为24.5—58.9Pa,但污染后可急剧增大。
低压级吸气阀4和排气阀7装在气缸盖5上,升程为3mm。
低压级安全阀10装在高压级入口处,开启压力为0.7MPa(一般比额定排压约高15%);高压级的吸气阀9和排气阀23装在气缸中部的阀室内,升程为2.1mm。
高压级安全阀22装在排气阀室出口处,开启压力为3.3MPa(一般比额定排压约高10%)。
气缸体8与曲轴箱之间的垫片厚度可影响两级工作空间的余隙容积,气缸与气缸盖间的垫片厚度可影响第一级工作空间的余隙容积,活塞在上止点时与缸盖的间隙应保持0.5—1.0mm。
船用二级空气压机除采用级差式外,也可以高、低压缸分开,采用并列直立式(曲轴双曲拐)或V型布置。
第二节船舶甲板机械
船舶甲板机械主要包括舵机、起货机、绞缆机、吊艇机、舷梯升降机、舱盖板启闭装置等。
限于篇幅本节仅介绍舵机、锚机、绞缆机。
一、舵机
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- 第三章 船舶辅助机械及设备讲解 第三 船舶 辅助 机械 设备 讲解