防爆车辆以防爆柴油机为动力，其柴油机的启动是防爆车辆优劣的一个重要指标，也是防爆车辆需要解决的关键问题。煤矿柴油机的启动按能量来源分为5种：人力启动、液压马达启动、压缩空气启动、气动马达启动、电动机启动。

1）人力启动。借助绳索，摇把直接带动飞轮和曲轴旋转，使柴油机启动。这种启动方式适用于单缸机或排量较小的柴油机。

2）液压马达启动。首次启动用人力通过手泵给蓄能器蓄能，通过蓄能器的能量使液压马达旋转，带动柴油机旋转。这种启动方式需要通过人力先蓄能，使用中劳动强度大，已经逐渐淘汰。

3）压缩空气启动。利用较高的压缩空气，直接进入柴油机的活塞，按照顺序逐次推动活塞运动，带动曲轴旋转，实现柴油机的启动。

4）气动马达启动。利用空压机对蓄能气包充气，使高压气体带动气马达旋转，从而实现柴油机启动；该启动方式能源干净、价格便宜，故为大多防爆车辆的首选启动方式。

5）电动机启动。以电能为能源，用启动电动机带动柴油机曲轴选转，带动柴油机启动。由于相关的电动元件需要防爆特殊设计，价格较高，故这种启动方式在煤矿使用较少。

本文主要对气动马达的启动方式进行探讨。

1.气动马达启动原理

煤矿防爆年辆的柴油机功率范围比较广，为40~300kW，气动马达启动的方式已经覆盖所有功率段的柴油机，启动原理如图1所示。

气动马达的启动原理为：气泵给气包充气，气包充气压力通常为1MPa，气包容积根据柴油机排量和功率不同，启动要求也不同，通常为40－150L。

一般气包出口要有1个截止阀，在防爆车辆熄火状态，关闭阀门，避免压缩空气泄漏。压缩空气从气包出来，通过截止阀，到达气动马达的Y型过滤器，其过滤精度一般为300目，经过Y型过滤器的压缩空气到达气动马达的主启动阀，主启动阀有4个气口，其中第1个气口连接远程启动阀，给远程启动阀提供动力源，操作远程启动阀。压缩空气连接到主启动阀，控制主启动阀换向，这是柴油机启动的控制回路。主回路的压缩空气，通过Y型过滤器、主启动阀到达气动马达。气动马达甩轮推出，与柴油机飞轮啮合，带动柴油机飞轮旋转，带动曲轴旋转，转速达到300r／min，柴油机启动。

2.主启动阀的结构和设计

主启动阀主要用于防爆车辆柴油机启动系统中的气动马达的启停控制，以实现气动马达与防爆车辆柴油机启动系统联锁操作，主启动阀的结构见图2。

图3为主启动阀的开启状态，图4为主启动阀的关闭状态，主启动的最小通径截面积为500mm²，最低开启压力为0．3MPa。

3.气动马达的结构和设计

如图5所示，压缩空气通过主启动阀到达气动马达，气流经过节流孔到达涡轮组的后端，推动涡轮组往齿圈方向慢慢移动，移动5mm后气动马达的小齿轮与柴油机大齿圈充分啮合，主气路进入涡轮组，气动马达高速旋转，带动柴油机大齿圈旋转，如果小齿轮和大齿圈没有啮合，则小齿轮在弹簧腔体里弹簧的作用下自动旋转，直到完全啮合。

柴油机启动后，松开远程控制阀，小齿轮在弹簧腔弹簧的作用下会自动脱离，如果高速运转时小齿轮没有脱离，造成单向器高频振动，则会使弹簧疲劳断裂。气动马达最高主动转速为4000r／min，如果柴油机怠速时小齿轮仍未能脱离，则会迫使启动马达出轴转速达到800x130／13＝8000r／min，于是会使单向器产生4000r／min速差，此速差使弹簧产生每分钟4000×12＝48000次振动。

4.柴油机气启动系统的日常维护

1）定期检查Y型过滤器滤芯有无堵塞。如出现堵塞，柴油机启动压力会越来越高，堵塞严重，会无法启动车辆。

2）定期检査主启动阀动作灵活性。由于气源携带油污颗粒，主启动阀容易出现卡滞现象，在现场容易造成气动马达损害的误判。

3）储气罐经常排水。气源容易携带水汽，特别是输入经过空气压缩机后的气体，压缩气体温度很高，到达气包冷却后，会出现冷凝水，而且冷凝水现象很严重。如果系统中无自动放水阀或干燥剂，气包很快会积满水，大大缩小了气包容积，无法启动柴油机。

4）检査气动马达安装有无松动。气动马达在柴油机上时刻在振动，且启动时承受扭矩，容易松动。

5.结论

防爆车辆柴油机启动系统是防爆车辆中关键系统，尽管启动方式多样化，但其主流启动方式还是气动马达启动。近年来气动马达事故频发，一方面与国产气动马达质量有关系，另一方面在气动马达的使用维护方面也不是很到位，因此对启动系统的设计和维护都需要引起重视。