Устройство и работа стартера
Стартер предназначен для преобразования электрической энергии аккумуляторных батарей в механическую и передачи ее на маховик с целью прокручивания коленчатого вала двигателя.
Стартер вместе с аккумуляторными батареями, реле включения, выключателем приборов и стартера (или зажигания и стартера) образуют систему электропуска двигателя. Для обеспечения необходимых условий смесеобразования, воспламенения и горения рабочей смеси пусковая частота вращения коленчатого вала должна быть у дизеля 150. 250 мин и 50. 100 мин у карбюраторного двигателя.
На автомобилях КамАЗ-4310 и Урал-4320 установлен стартер марки СТ-142-Б мощность 7,7 кВт, расположен на картере маховика с левой стороны двигателя.
На автомобиле ЗиЛ-131 устанавливается стартер марки СТ2 мощностью 1,2 кВт, закреплен на картере сцепления.
Рис. 77. Стартер СТ — 142Б: 1, 5,16- крышки; 2 — обмотка; 3 — якорь; 5 — корпус; 6 — коллектор; 7 — щетка; 8 — контактный болт; 9 — контактный диск; 10 -обмотка тягового реле; 11 — корпус реле; 12 — сердечник; 13 — рычаг; 14 -ось; 15 — механизм привода; 17 — упорная шайба; 18 -фланец эксцентрика; 19 -ведомый храповик с шестерней; 20-сухарь; 21 — штифт; 22 — конус; 23 — ведущая полумуфта; 24 — пружина; 25 — корпус механизма привода; 26 — направляющая втулка; 27 -пружинное кольцо
Стартеры современных автомобилей имеют дистанционное управление. Стартер СТ142-Б (рис.77) состоит из электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения, электромагнитного тягового роле и механизма привода.
Основными частями электродвигателя являются: корпус 4 с крышками 1,5, 16, обмотка возбуждения 2, якорь 3 с валом и коллектором 6, щетки 7. Корпус имеет четыре полюсных наконечника, на которых размещена обмотка возбуждения. Якорь содержит обмотку, выполненную из толстого медного провода прямоугольного сечения. Вал якоря вращается на трех подшипниках скольжения, размешенных в крышках 1,5, 16. Щетки попарно но размещены в щеткодержателе, укрепленном на траверсе передней крышки, и прижимаются к коллектору пружинами.
Стартер герметизирован резиновыми кольцами, устанавливаемыми между корпусом и крышками, выводные болты уплотнены резиновыми кольцами.
Принцип действия электродвигателя основан на взаимодействии магнитного поля якоря с магнитным полем полюсных сердечников корпуса при прохождении по их обмоткам электрического тока. В результате такого взаимодействия обмотка якоря выталкивается из магнитного поля полюсных сердечников, что приводит к вращению якоря.
Электромагнитное тяговое реле служит для удержания шестерни привода в зацеплении с маховиком и для включения цепи питания электродвигателя. Реле состоит из корпуса 11 с крышкой, обмотки 10 с сердечником 12, пружиной и контактным диском 9. Корпус реле закреплен на задней крышке электродвигателя через уплотнительную прокладку. Между корпусом и крышкой реле также установлено уплотнение.
Сердечник 12 свободно перемещается в катушке, его конец соединен с рычагом 13 механизма привода. Пружина сердечника, удерживает его в исходном положении. Выход сердечника уплотняется резиновым сильфоном.
При поступлении электрического тока в обмотку реле сердечник втягивается и через рычаг 13 перемещает механизм привода 15, одновременно контактный диск 9 замыкает контакты на крышке реле, что обеспечивает, поступление тока от аккумуляторных батарей в обмотку электродвигателя.
Механизм привода служит для ввода шестерни стартера в зацепление с зубчатым венцом маховика передачи крутящего момента от вала якоря на венец маховика и предохранения стартера от повреждений после пуска двигателя.
Механизм привода размещен на валу якоря и состоит из корпуса 25, направляющей втулки 26, ведущей полумуфты 23, ведомой полумуфты 19, пружины 24 со стальной и резиновой шайбами и механизма блокировки.
Направляющая втулка имеет прямые внутренние шлицы и многозаходную ленточную наружную резьбу. Втулка вместе с приводом может перемещаться по шлицам вала. Кольцо 27 удерживает корпус от перемещения во втулке. Ведущая полумуфта размещена на наружной ленточной резьбе втулки 26. Ведомая полумуфта выполнена заодно целое с шестерней и может свободно вращаться на втулке 26 в бронзовых графитизированных подшипниках. Торцы полумуфт имеют зубья и прижимаются один к другому пружиной. Ведомая полумуфта удерживается в корпусе замковым кольцом. Стальная и резиновая шайбы, подложенные под пружину полумуфт, служат для амортизации ударов при включении стартера.
Для предотвращения износа зубьев храповой муфты и снижения шума в момент, когда двигатель пущен, а стартер еще не выключен, предусмотрен механизм блокировки. Он состоит из трех, пластмассовых сухарей 20, стального конусного кольца 22 и направляющих штифтов 21, входящих в радиальные отверстия сухарей. Кольцо 22 прижимает штифты к направляющей втулке 26.
При включении тягового реле рычаг 14 перемешает механизм привода по шлицам вала и вводит в зацепление шестерню 19 с венцом маховика. Крутящий момент передается с вала якоря через шлицевое соединение на направляющую втулку 26, далее через ленточную резьбу на ведущую полумуфту 23 и через торцевые зубья на ведомую полумуфту.
При передаче крутящего момента венцу маховика возникает осевое усилие, прижимающее ведущую полумуфту к ведомой, как только двигатель будет пущен, произойдет пробуксовка между ведущей и ведомой полумуфты, при этом ведущая полумуфта отодвигается от ведомой, сжимая пружину 24. Вместе с ведущей полумуфтой отодвигается кольцо 22, освобождая сухари 20, которые под действием центробежных сил перемешаются вдоль штифтов и удерживают полумуфты в разъединенном состоянии. После выключения стартера ведущая полумуфта под действием пружины прижимается к ведомой полумуфте и кольцо 20 устанавливает сухари в исходное положение.
В случае упора шестерни стартера, в зубья маховика корпус 25 вместе с направляющей втулкой 26 продолжает перемещаться вдоль шлицев вала якоря, сжимая пружину. При этом ленточная резьба втулки 26 поворачивает ведущую полумуфту и шестерня (до 30°), что обеспечивает ее зацепление с венцом маховика.
Дистанционное управление стартером заключается в том, что ток в обмотку тягового реле подается через реле включения РС350 и выключатель стартера ВК853, установленные в кабине водителя.
Рис. 78. Стартер СТ-2: 1 — неподвижный контакт; 2 — подвижный, контакт; 3 — обмотка тягового реле; 4 -сердечник; 5 — рычаг; 6. 16 — крышки; 7 -упорное кольцо; 8 — шестерня привода: 9 — муфта свободного хода; 10 — буферная пружина; 11 — поводковая муфта; 12 корпус; 13 — стяжная шпилька; 14 — якорь; 15 — коллектор; 17 — щетка; 18 — защитный колпак.
Стартер СТ2 (рис.78) имеет в основном аналогичное устройство. Отличие состоит в механизме привода, который состоит из шестерни 8, муфты свободного хода 9 роликового типа, буферной пружины, разрез ной поводковой муфты 11. Перемещение привода осуществляется по ленточной резьбе вала якоря. Муфта свободного хода обеспечивает передачу крутящего момента от вала якоря на маховик и исключает вращение якоря от маховика после пуска двигателя.
Рис. 79. Муфта свободного хода: 1 — шлицевая втулка; 2 — обойма: 3 — роли; 4 — кожух; 5 — ступица шестерни: 6 -шестерня; 7 -плунжер; 8 — пружина.
Муфта включает в себя шлицевую втулку 1 (рис.79) с обоймой 2, в которой выполнено четыре клиновидных паза; ролики 3 с плунжерами 7 и пружинами 8; ступицу 5, выполненную заодно с шестерней 6. При пуске двигателя ролики заклинивают муфту свободного хода, т.е. жестко соединяют обойму со ступицей. После пуска шестерня стартера вращается с большой угловой скоростью от маховика, вследствие чего происходит расклинивание роликов и крутящий момент от маховика на вал якоря не передается.
Буферная пружина 10 (см. рис. 78) дает возможность ввести шестерню в зацепление с зубчатым венцом маховика при утыкании зуба в зуб. Винтообразная нарезка вала якоря способствует быстрое выходу шестерни из зацепления, так как муфта свободного хода, вращаясь после пуска двигателя быстрее якоря, навертывается на вал, подобно гайке.
Тяговое реле стартера СТ2 снабжено дополнительным контактом «КЗ», замыкающим накоротко добавочное сопротивление катушки зажигания во время работы стартера.
Основные правила пользования стартером:
- перед пуском двигателя после длительной стоянки необходимо провернуть коленчатый вал вручную;
- продолжительность непрерывной работы стартера при пуске двигателя не должна превышать 5. 10 с;
- если двигатель после первой попытки не пустился, то повторно пускать его можно через 15. 20 с;
- после двух-трех попыток пуска нужно проверить исправность системы питания, а на автомобиле ЗиЛ-131 и системы зажигания:
- после пуска двигателя нужно быстро отпустить ключ выключателя приборов и стартера (выключателя зажигания);
- запрещается включать стартер при работающем двигателе.
Только качественная недорогая мебель производства России. Вся мебель проверена специалистами.
Источник
Устройство автомобилей
Стартер автомобиля
Назначение и общее устройство стартера
В подавляющем большинстве современных автомобилей применяется способ пуска двигателя от электродвигателя, который в совокупности с дополнительными устройствами называется стартером. В момент пуска двигателя стартер потребляет энергию от аккумуляторной батареи автомобиля.
Стартер обеспечивает пусковую частоту вращения коленчатого вала, которая для карбюраторных двигателей составляет 40…80 об/мин, а для дизелей – 250 об/мин.
Стартер состоит из электродвигателя постоянного тока, механизмов привода и управления. На автомобильных стартерах применяют четырехполюсные электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения. Недостатком таких двигателей является высокая частота вращения якоря в режиме холостого хода, что приводит к возрастанию центробежных сил, действующих на якорь, и иногда может произойти его разрушение «вразнос».
Для уменьшения частоты вращения в режиме холостого хода применяют электродвигатели смешанного возбуждения, имеющие еще и параллельную обмотку возбуждения.
Привод коленчатого вала от стартера осуществляется посредством шестерни (бендикса), входящей в зацепление с венцом маховика только во время пуска двигателя. Управление приводом стартеров на современных автомобилях осуществляется электромагнитным реле, подвижный сердечник которого через рычаг передает на шестерню осевое усилие, одновременно замыкая контакты цепи питания электродвигателя стартера.
В конструкции привода некоторых стартеров (например, стартер 57.3708 автомобилей ВАЗ-2110, -2112) предусматривается дополнительная зубчатая передача планетарного типа, повышающая передаваемый коленчатому валу крутящий момент. Такая конструкция позволяет уменьшить общие габариты стартера за счет использования электродвигателя меньших размеров.
Включение электромагнитного реле производится либо непосредственно выключателем зажигания или выключателем приборов и стартера, либо теми же выключателями через дополнительное (вынесенное) реле стартера.
Общее устройство автомобильного стартера с планетарным редуктором приведено на рис. 1.
Требования, предъявляемые к стартеру
Как и к другим механизмам и устройствам автомобилей, к стартеру предъявляются общие требования — минимальные габариты и масса, длительная и надежная работа в режиме штатных нагрузок, а также удобство технического обслуживания и ремонта.
К специфическим требованиям, обусловленным назначением и условиями работы стартера можно отнести следующее:
Стартер должен развивать мощность, достаточную для преодоления моментов сил сопротивления в интервале температур окружающей среды, на который рассчитана эксплуатация машины и ее двигателя. Повышение температуры стартера во время пусковых циклов не должно приводить к изменениям, отрицательно влияющим на его работоспособность. Для различных типов транспортных средств используются стартеры различной мощности. Так, на легковых автомобилях мощность стартера может составлять 1…2.2 кВт; на грузовых – 4…8 кВт; на тракторах – 1,6…4 кВт; на тяжелой дизельной спецтехнике – до 9 кВт и даже более.
Частота вращения якоря электродвигателя стартера должна обеспечивать пусковую частоту коленчатого вала и уверенный пуск двигателя в интервале эксплуатационных температур.
Якорь стартера должен иметь надежный привод к коленчатому валу при пуске двигателя и автоматически отключаться от него после осуществления пуска. Конструкция стартера и зубчатая передача должны обеспечивать надежный ввод шестерни в зацепление и передачу коленчатому валу двигателя вращающего момента.
Шестерня привода стартера не должна самопроизвольно входить в зацепление с венцом маховика. Муфта свободного хода привода должна защищать якорь от механических повреждений после пуска двигателя.
Тяговое реле стартера должно обеспечивать ввод шестерни в зацепление и включение стартера при снижении напряжения на клеммах аккумуляторной батареи до 75% номинального (для 12-вольтовой батареи стартер должен быть работоспособен при напряжении 9 В, для 24-вольтовой — при 18 В) при температуре окружающей среды 20±5 °С.
Контакты тягового реле должны оставаться замкнутыми при снижении напряжения на выводах стартера до 5,4 и 10,8 В при номинальных напряжениях соответственно 12 и 24 В.
Контактные узлы электродвигателя стартера должны выдерживать существенное повышение температуры в момент пуска.
Поскольку стартер обычно располагается вблизи маховика и крепится сбоку на картере двигателя, возможно попадание загрязнений, воды и смазочного материала в корпус стартера, что крайне неблагоприятно отразится на его работе и может привести к отказу. Поэтому стартеры обычно выполняют в защищенном исполнении, а для транспортных средств, рассчитанных на эксплуатацию в сложных дорожных условиях — в герметичном исполнении.
Работа стартера
Включение стартера производится поворотом ключа в выключателе зажигания 1 (рис. 2) по часовой стрелке в положение, при котором замыкаются контакты «50» и «30». При этом по обмотке 1 вспомогательного реле 4 включения начинает протекать ток.
Сердечник 3 реле намагничивается и притягивает якорь 5, замыкая контакты 6 и 7, через которые ток идет к обмоткам 10 (удерживающая) и 11 (втягивающая) втягивающего реле 12. При прохождении тока по обмоткам 10 и 11 сердечник 9 намагничивается и втягивает якорь 13.
Соединенный с якорем рычаг 14 поворачивается на оси 15 и вильчатым концом перемещает муфту свободного хода по шлицам вала якоря, вводя размещенную на муфте шестерню в зацепление с зубчатым венцом маховика.
В конце хода якорь с помощью контактного диска 8 замыкает через контакты 19 цепь рабочего тока обмоток стартера. При этом втягивающая обмотка 11 реле закорачивается и сердечник 13 будет удерживаться в рабочем положении только обмоткой 10, а якорь стартера начнет вращаться, обеспечивая пуск двигателя.
Отключение одной из обмоток втягивающего реле позволяет снизить потребляемую этим реле энергию от аккумуляторной батареи, и обеспечить эффективное вращение якоря электродвигателя стартера даже при не полностью заряженной аккумуляторной батарее.
При выключении стартера поворотом ключа в выключателе 21 зажигания против часовой стрелки размыкаются контакты «50» и «30», после чего под действием пружины 2 контакты 6 и 7 размыкаются, и ток перестает поступать на обмотки втягивающего реле. Под действием возвратной пружины якорь втягивающего реле вернется в исходное положение и рычагом 14 выведет муфту 16 с шестерней привода из зацепления с зубчатым венцом маховика.
На легковых автомобилях устанавливают унифицированные стартеры. Так, например, на автомобилях АЗЛК-2141 и ВАЗ-2105 применяют стартеры 35.3708 или СТ221. На автомобилях АЗЛК-21412 и ИЖ-21251 устанавливают унифицированный стартер 421.3708.
В корпусе стартера укреплены винтами четыре стальных полюса, на которые надеты обмотки возбуждения. Три катушки сериесные, соединены последовательно с обмоткой якоря, а четвертая (шунтовая) включена параллельно обмотке якоря.
В остальных стартерах применяют по две сериесные и по две шунтовые катушки. Эти стартеры, как правило, имеют четырехполюсный четырехщеточный электродвигатель постоянного тока со смешанным соединением обмоток возбуждения.
Поскольку через сериесные обмотки при пуске двигателя протекает ток большой силы (до 5000 А), они, как и обмотки якоря, выполнены из медной ленты с большой площадью поперечного сечения. Одна катушка (шунтовая) включается параллельно обмотке якоря. Ее тонкая обмотка рассчитана на ток сравнительно небольшой силы.
Применение смешанного соединения обмоток возбуждения стартера позволяет получить бόльший крутящий момент на валу якоря в начале вращения коленчатого вала и более низкую частоту вращения самого якоря на холостом ходу. Это улучшает условия работы муфты свободного хода привода, уменьшает износ втулок вала якоря и предотвращает его «разнос».
Крепление стартера на двигателе
Обычно стартер располагают сбоку картера двигателя, при этом крышка со стороны привода обращена в сторону маховика и входит в специальное отверстие, выполненное на картере сцепления.
Крепление стартера к картеру сцепления осуществляется консольно болтами или шпильками посредством фланца, выполненного на головке со стороны привода. В зависимости от массы стартера крепление может осуществляться двумя или тремя резьбовыми элементами.
Тяжелые стартеры мощностью более 4,4 кВт с диаметром корпуса 130…180 мм устанавливают в углублениях специальных приливов, выполняемых на картере двигателя. К посадочной поверхности прилива двигателя корпус стартера прижимается хомутами из стальных лент или литыми скобами.
Шестерня механизма привода может быть установлена между опорами под крышкой, или консольно за ее пределами. В этом случае в картере сцепления выполняется специальное гнездо с медно-графитовой втулкой, служащей опорой для свободного конца вала якоря стартера.
Устройство и работа стартера автомобиля ВАЗ-2109
Стартер 29.3708 автомобиля ВАЗ-2109, устройство которого показано на рис. 3, работает следующим образом.
При пуске двигателя вращение якоря через винтовые шлицы вала 1 и ступицу 35 передается наружному кольцу 34 роликовой обгонной муфты 5.
Три ролика 4 муфты пружинами через плунжеры 38 смещаются в узкую сторону пазов наружного кольца 34 и всегда заклинены, а внутреннее кольцо 37 вращается как одно целое с наружным. При работающем стартере эффект заклинивания усиливается.
Ступица 35 муфты и шестерня 2, перемещаясь рычагом 8 по винтовым шлицам, входят в зацепление с зубчатым венцом маховика, и от вала 1 якоря через шестерню и маховик будет передаваться крутящий момент на коленчатый вал двигателя.
После пуска двигателя, когда электрическая цепь управления отключается, все подвижные части реле и механизмы привода стартера займут исходное положение под действием пружины втягивающего реле и буферной пружины 33.
Если двигатель начнет работать, а стартер не будет выключен, зубчатый венец маховика заставит шестерню вращаться с более высокой частотой, чем вращается наружная муфта 34 со ступицей 35. При этом ролики 4 с помощью пружин сдвинутся по наклонной поверхности пазов в широкую часть и позволят наружному кольцу вращаться свободно, не передавая усилие на вал якоря, что предупреждает поломку стартера.
Если при перемещении привода зуб шестерни стартера совпадает с зубом венца маховика, буферная пружина 33 привода сожмется больше, позволяя рычагу 8 перемещаться дальше и замкнуть электрическую цепь стартера. Когда якорь повернется на некоторый угол, шестерня под действием буферной пружины сразу же войдет в зацепление с венцом маховика.
Учитывая, что при пуске (особенно холодного двигателя) стартер потребляет ток большой силы, продолжительность его включения не должна превышать 5…10 с, а промежуток между включениями должен быть не менее 20…30 с.
Устройство отдельных элементов конструкции стартера рассмотрим на примере стартера 29.9708, применяемого на автомобилях ВАЗ-2109.
Щетки стартера
В электродвигателе стартера используются четыре медно-графитовые щетки 19, установленные в щеткодержателях, прикрепленных к крышке 24. К двум щеткодержателям положительных щеток, изолированным от крышки пластмассовыми пластинами, присоединяются выводы сериесных катушек.
Другие два щеткодержателя, к одному из которых присоединен вывод шунтовой катушки, приклепаны к крышке 24, т. е. соединены с «массой», и в них вставляются отрицательные щетки. Все щетки прижимаются к коллектору специальными спиральными пружинами.
Форма щеток может быть разнообразной (рис. 4), в соответствии с конструктивными особенностями щеточного и коллекторного узла стартера.
Якорь стартера
Якорь состоит из вала 1 и напрессованных на него сердечника 25 с обмоткой 25 и коллектора 18. Обмотка уложена в пазы сердечника, набранного из тонких пластин электротехнической стали. Концы обмотки выведены на изолированные друг от друга пластины коллектора.
Коллекторы могут выполняться торцовыми (ВАЗ-2109, ЗАЗ-1102, АЗЛК-2141, ВАЗ-2105 и др.), или цилиндрическими (преимущественно, стартеры грузовых автомобилей).
Торцовой коллектор выполняется в виде пластмассового диска с залитыми в него медными пластинами; такая конструкция позволяет уменьшить длину стартера.
Цилиндрические коллекторы выполняются на пластмассовом трубчатом основании. Такая конструкция обеспечивает равномерный износ щеток по длине рабочей поверхности, а также бόльшую поверхность контакта щеток и коллектора.
Вал якоря вращается в двух пористых металлокерамических втулках 21, пропитанных маслом и запрессованных в крышки стартера. Втулки могут быть и медно-графитовыми. В некоторых стартерах (например, ВАЗ-2109) вал якоря стартера имеет только одну опорную втулку в крышке стартера, а вторая опора предусмотрена в картере сцепления.
В стартерах грузовых автомобилей обычно используется три опорных втулки для поддержания якоря – в крышках и промежуточной опоре.
Втягивающее реле
Втягивающее реле 10 устанавливается сверху на корпусе стартера и состоит из корпуса со втягивающей 11 и удерживающей 12 обмотками, крышки 15 с контактными болтами 17 и якоря 9 со штоком 13, сердечником 14 и контактными пластинами.
Крышки стартера
Передняя крышка стартера (иногда ее называют головкой стартера) имеет фланец, которым стартер крепится к картеру сцепления. В этой крышке на валу якоря смонтирован привод стартера. Если крышка является опорой якоря, в ней запрессовывается опорная втулка. Опорная втулка передней крышки изнашивается быстрее, чем втулка задней крышки, поскольку она испытывает бόльшую нагрузку во время работы стартера.
Задняя крышка служит опорой для одного из концов якоря, а также для крепления щеточного узла. Для предотвращения попадания грязи и влаги в стартер задняя крышка закрывается металлическим чехлом с уплотнительной прокладкой.
Принцип работы стартера проще понять, просмотрев видеоролик, представленный ниже.
Источник