Объяснить по схеме взаимодействие стартера тягового и вспомогательного реле
При рассмотрении системы управления электростартерным пуском видно, что основным элементом системы является тяговое реле стартера, выполненное на базе электромагнита постоянного тока.
Реальным путем повышения надежности работы системы управления электростартерным пуском является применение схемы форсировки пускового тока тягового реле. Для повышения тягового усилия электромагнита реле целесообразно кратковременно повысить намагничивающую силу катушки в момент включения и уменьшить намагничивающую силу после втягивания якоря. В современных конструкциях стартеров наибольшее применение нашли двухобмоточные электромагниты с форсировкой и параллельным включением обмоток. Преимущественное распространение двухобмоточных электромагнитов в тяговых реле стартеров обусловлено теми выгодами, которые дает повышение плотности тока во втягивающей обмотке в части увеличения эксплуатационной надежности системы управления и снижения расхода материалов при производстве реле. В двухобмоточном электромагните, благодаря наличию низкоомной втягивающей обмотки, по которой в момент включения протекает большой пусковой ток, суммарная величина намагничивающей силы удерживающей и втягивающей обмоток, включенных согласно, резко возрастает. После замыкания контактов, втягивающая обмотка отключается (закорачивается) и удержание якоря во включенном положении осуществляется намагничивающей силой одной, сравнительно высокоомной, удерживающей обмотки. В момент включения к катушке электромагнита подводится мощность в несколько раз больше той, которая потребляется в режиме удержания во включенном положении. Однако кратковременное повышение мощности возможно, поскольку значение плотности тока втягивающей обмотки, работающей только в момент включения, может превышать допустимое для удерживающей обмотки, ток в которой протекает в течение всего периода пуска ДВС. Возможность повысить плотность тока позволяет снизить расход медного провода при изготовлении реле, уменьшить его габариты. Работа контактов замка зажигания существенно облегчается, т.к. выключение цепи, происходит при величине тока, определяемой только током удерживающей обмотки. Облегчается и тепловой режим катушки реле, т.к. потребляемый удерживающей обмоткой ток во включенном положении значительно меньше суммарного тока двух обмоток, необходимый для срабатывания реле.
Вопрос
16. / 30
1.Какую плотность электролита вы бы выбрали для аккумулятора, работающего в северныхрайонах?
a)
1,2;
b)
1,24;
c)
1,29;
d)
1,4;
Вопрос
17. / 30
2.Обмотка возбуждения генератора переменного тока служит для:
a)
нагрева генератора;
b)
вращения якоря;
c)
создания магнитного потока
d)
вращения ротора;
Вопрос
18. / 30
3. Щетки генератора переменного тока изготавливают из:
a)
свинца;
b)
графита с добавлением меди;
c)
меди;
d)
графита;
Вопрос
19. / 30
4. Генератор в схемах электрооборудования автомобилей является:
a)
источником для питания только системы зажигания;
b)
устройством для пуска двигателя;
c)
основным источником постоянного тока;
d)
устройством только для зарядки батарей;
Вопрос
20. / 30
5. Что обозначает слово “стабилитрон”?
a)
выпрямитель;
b)
сопротивление.
c)
напряжение
d)
полупроводниковым прибор для стабилизации напряжения;
Вопрос
21. / 30
6. Каким способом осуществляется зарядка аккумуляторной батареи на автомобиле?
a)
при смешанном способе;
b)
при переменном напряжении;
c)
при постоянной силе тока
d)
при постоянном напряжении (14,5 В);
Вопрос
22. / 30
7. Как включают обмотку возбуждения в стартерных электродвигателях с целью получения наибольшего крутящего момента на валу якоря при пуске двигателя?
a)
последовательно;
b)
смешанно;
c)
не имеет значения.
d)
параллельно
Вопрос
23. / 30
8. С какой целью в приводе стартера устанавливают муфту свободного хода?
a)
для увеличения частоты вращения якоря;
b)
для упрощения конструкции стартера.
c)
чтобы устранить вращение якоря стартера от маховика после пуска двигателя;
d)
для движения шестерни стартера к маховику;
Вопрос
24. / 30
9. С какой целью в электрических схемах пуска двигателя применяют реле включения, которое подключает питание на обмотки тягового реле стартера?
a)
создать схему с дистанционным управлением стартера
b)
уменьшить искрение в контактах замка зажигания и увеличить его срок службы;
c)
упростить электрическую схему;
d)
заменить функции электромагнитного тягового реле механизма привода.
Вопрос
25. / 30
10. Главное назначение муфты свободного хода (обгонной муфты) стартера:
a)
выполнять функцию подшипника между валом якоря и корпусом шестерни;
b)
передавать вращение от венца маховика валу стартера;
c)
не препятствовать вращению вала двигателя от рукоятки.
d)
передавать крутящий момент от стартера к двигателю при пуске и устранять вращение якоря стартера после пуска двигателя;
Вопрос
26. / 30
11. Укажите главную причину уменьшения скорости вращения стартера при пуске двигателя:
a)
осыпание активной массы на пластинах аккумуляторной батареи.
b)
уменьшение натяжения пружины щеткодержателей;
c)
понижение напряжения на аккумуляторной батареи;
Вопрос
27. / 30
12. В тяговом реле стартера кроме втягивающей обмотки имеется:
a)
последовательная обмотка.
b)
возбуждающая обмотка;
c)
ускоряющая обмотка
d)
удерживающая обмотка;
Вопрос
28. / 30
13. При установке зажигания поршень первого цилиндра устанавливают по метке около ВМТ на такте:
a)
выпуска
b)
на любом
c)
впуска;
d)
сжатия;
Вопрос
29. / 30
14. В современных системах зажигания при использовании датчика Холла, что является подвижной частью ?
a)
катушка возбуждения;
b)
магнит;
c)
элемент Холла;
d)
экран;
Вопрос
30. / 30
15. Определение степени разреженности аккумулятора возможно по:
a)
цвету электролита;
b)
плотности электролита
c)
температуре электролита;
d)
сроку службы
Законченный Закрыть
Стартер включается с помощью вспомогательного реле типа 113.3747-10, установленного в моторном отсеке. В начале выпуска автомобилей ВАЗ-2108 (в 1985 г.) это реле не применялось и напряжение на обмотки тягового реле подавалось непосредственно от выключателя зажигания.
Под действием протекающего по обмоткам реле тока этого тока возникает магнитное усилие (около 10 — 12 кгс), втягивающее якорь 9 (см. рис. 1) до соприкосновения с сердечником 14. Якорь втягивается и толкает шток 13с контактной пластиной 15, которая замыкает контактные болты 17. Размеры штока подобраны так, что замыкание контактных болтов происходит еще до соприкосновения якоря с сердечником и при дальнейшем ходе якоря сжимается пружина контактной пластины, сильнее прижимая ее к контактным болтам.
Одновременно якорь реле рычагом 8 передвигает вперед муфту свободного хода с шестерней 2. Передвигаясь, ступица муфты поворачивается на винтовых шлицах вала якоря и поворачивает шестерню 2. Благодаря повороту шестерни и фаскам на ее зубьях, а также передаче усилия через буферную пружину 33 смягчается удар шестерни в венец маховика и облегчается ввод ее в зацепление. Размеры деталей реле и привода рассчитаны так, что замыкание контактов реле происходит когда шестерня 2 еще только частично вошла в зацепление с венцом маховика.
Через замкнутые контакты тягового реле идет ток, питающий обмотки статора и якоря. Якорь стартера начинает вращаться и его вращение через винтовые шлицы передается ступице муфты и связанному с ней наружному кольцу Поскольку ролики смещены пружинами в узкую часть паза наружного кольца, то они заклиниваются между наружным и внутренним кольцами муфты. Поэтому крутящий момент от вала якоря передается через муфту и шестерню к венцу маховика. В результате торможения шестерни маховиком, ступица муфты перемещается по винтовым шлицам якоря и шестерня подается вперед до упора в ограничительное кольцо 36 (см. рис. 1), полностью входя в зацепление с венцом маховика.
После пуска двигателя маховик начинает вращать шестерню стартера, и частота вращения шестерни начинает превышать частоту вращения якоря стартера. Внутреннее кольцо муфты (объединенное с шестерней) увлекает ролики в
широкую часть паза наружного кольца сжимая пружины плунжеров. В этой части паза ролики свободно вращаются не заклиниваясь и крутящий момент от маховика двигателя не передается на вал якоря стартера.
Одновременно якорь тягового реле рычагом 8 (см. рис. 1) передвигает муфту свободного хода назад и выводит шестерню из зацепления с венцом маховика. Якорь стартера тормозится силами трения щеток о коллектор и он быстро останавливается.
| Рис. 2. Схема соединений стартера. 1 — аккумуляторная батарея; 2 — стартер; 3— шунтовая катушка обмотки статора; 4— сериесная катушка обмотки статора; 5— втягивающая обмотка; 6 — удерживающая обмотка; 7 —вспомогательное реле включения стартера; 8 — монтажный блок; 9 — выключатель зажигания; 10 — генератор. |
Порядок выполнения работы
1 Установить стартер на стенд и выполнить подсоединение (рис.3).
Присоединительные провода к источнику тока, амперметру и контактному болту тягового реле стартера должны иметь сечение не менее 16 мм 2 .
Температура стартера при проверках должна быть (25±5)°С, а щетки — хорошо притерты к коллектору.
| Рис. 3. Схема соединений для проверки стартера на стенде.1 — аккумуляторная батарея; 2 — амперметр с шунтом на 1000 А; 3 — выключатель; 4 — реостат; 5 — вольтметр с пределом шкалы не менее 15; 6 — стартер. |
2 Замкните выключатель, при напряжении источника тока 12В 3 раза включите стартер с разными условиями торможения (длительность каждого включения должны быть не более 5 с, а промежутки между включениями не менее 5 с.) Если стартер не вращает зубчатый венец стенда или его работа сопровождается ненормальным шумом, то разберите стартер и проверьте его детали.
3 Проверьте тормозной момент стартера (если он окажется ниже, а сила тока выше необходимой величины, то причины этого межвитковое замыкание в обмотке статора и якоря или замыкания обмоток на массу.)
4 Проверить торможение якоря стартера (если якорь проворачивается, то не исправна муфта свободного хода).
5 Проверьте тяговое реле, для этого установите между ограничительным кольцом и шестерней прокладку толщиной 12,8 мм и включите реле (напряжение включения реле при упоре шестерни в прокладку должно быть не более 9 В, если оно больше то это указывает на не исправность реле или привода).
6 Проверьте реле включения стартера. Напряжение включения должно быть не более 8 В. Сопротивление обмотки должно составлять 85±8,5 Ом.
7 Сделайте выводы на основании полученных результатов и дайте ответы на вопросы.
Доступно для всех учеников 1-11 классов и дошкольников
образовательная: Изучить назначение, принцип работы и общее устройство электростартера;
воспитательная: Воспитывать познавательный интерес, объективность в самооценке, стремление к самоутверждению личности.
ТИП УРОКА: комбинированный
МЕТОД ОБУЧЕНИЯ: объяснительно-иллюстративный
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ: Якорь, статор, сердечник тягового реле, втягивающая и удерживающая обмотка, контактная пластина, коллектор, щетки, узел щеточный .
МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ УРОКА: Мультимедийное оборудование, презентация, видеоматериал, стартер в разрезе и разобранном виде.
МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ: физика, устройство автомобиля, техническое обслуживание и ремонт автомобилей.
I . ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ
II . ПОВТОРЕНИЕ ПРОЙДЕННОГО МАТЕРИАЛА
На раннем этапе двигатели автомобиля запускались вручную. Для этого использовалась особая заводная рукоятка, которая вставлялась в специальное отверстие, после чего водитель самостоятельно проворачивал коленчатый вал.
В дальнейшем появилась система электрического пуска, которая в самом начале была не совсем надежной. По этой причине на многих моделях электрический пуск комбинировали с возможностью ручного запуска, что давало возможность запустить двигатель в случае возникновения проблем с электрозапуском. Затем от такой схемы полностью отказались, так как общая надежность электрических систем значительно возросла.
Система запуска часто называется стартерная система пуска двигателя состоит из механических и электрических узлов и агрегатов.
Основными элементами в схеме электрического пуска двигателя выступают:
Стартер представляет собой электромотор. На валу стартера установлена шестерня, которая после подачи напряжения на стартер входит в зацепление с зубчатым венцом на маховике двигателя. Так реализована передача крутящего момента от стартера на коленвал двигателя.
Что касается аккумулятора, основной задачей является обеспечение необходимого напряжения для работы стартера. Важно, чтобы АКБ имела нужную емкость и уровень заряда не ниже 70%, что позволяет стартеру прокручивать коленвал ДВС с необходимой для запуска частотой.
Стартер потребляет большой пусковой ток. При этом для включения и выключения стартера используется слаботочный переключатель, более известный как замок зажигания. Данный элемент осуществляет управление специальным реле, а также блокировочными выключателями стартера (при наличии).
Стартер с тяговым реле представляет собой электродвигатель постоянного тока. Стартер состоит из статора, который является корпусом, ротора (якорь), а также щеток со щеткодержателем, тягового реле и механизма привода.
Тяговое реле обеспечивает питание обмоток стартера, а также позволяет работать механизму привода. Указанное тяговое реле включает в себя обмотку, якорь, контактную пластину. Электрический ток подается на тяговое реле через специальные контактные болты.
Принцип работы системы электрического запуска ДВС
Система электрического запуска стоит на различных типах двигателей (двухтактные и четырехтактные, бензиновые, дизельные, роторно-поршневые, газовые и т.д.)
После того, как водитель поворачивает ключ в замке зажигания, электрический ток от АКБ подается на контакты тягового реле (на втягивающее стартера). В то время, когда ток начинает проходить по обмоткам тягового реле, осуществляется втягивание якоря. Указанный якорь перемещает рычаг механизма привода, в результате осуществляется зацепление ведущей шестерни и зубчатого венца маховика.
Параллельно якорь замыкает контакты реле, благодаря чему реализуется питание электрическим током обмоток статора и якоря. Это позволяет стартеру вращаться, передавая крутящий момент на коленчатый вал.
После запуска двигателя обороты коленвала увеличиваются. В этот момент срабатывает обгонная муфта, отсоединяющая стартер от двигателя, при этом стартер еще продолжает свое вращение.
Передаточное число от вала стартера к валу основного двигателя (отношение числа зубьев венца маховика к числу зубьев зубчатого колеса стартера) составляет 10—15. Это обеспечивает необходимую пусковую частоту вращения коленчатого вала. Но после пуска двигателя частота вращения коленчатого вала составляет 800— 1200 мин-1, и в этом случае уже двигатель вращает стартер. Частота вращения вала стартера пст = (800—1200) • 15 = 12000—18000 мин-1. На такую частоту вращения стартер не рассчитан — он выйдет из строя.
После пуска водитель, поворачивая ключ зажигания, разрывает контакты, реле обесточивается, пружина отодвигает сердечник вправо, зубчатое колесо выводится из зацепления с венцом маховика.
Различные штатные блокировки стартера при запуске двигателя, такие решения встречаются, однако не на всех моделях авто. Основной задачей является повышение комфорта эксплуатации и безопасности. Стартер не будет работать, пока водитель не выжмет сцепление или не включит нейтральную передачу перед запуском двигателя.
Наличие такой блокировки позволяет избежать рывков и случайного перемещения ТС, что часто случается, когда водитель начинает заводить двигатель от стартера с включенной передачей.
В начальный момент трогания двигателя для создания высокого момента стартер потребляет ток 100-500 А. Обеспечить такой режим может стартерная аккумуляторная батарея. При работе системы электроснабжения (во время движения автомобиля) батарея работает циклически: то заряжается, то разряжается. Токи зарядки обычно не превышают (0,5—0,7)С20. При пуске двигателя батарея разряжается с силой тока (2—5)С20. Развиваемая батареей мощность должна быть соизмерима с мощностью стартера. В условиях эксплуатации система пуска работает с большой нагрузкой. Так, например, средняя частота
Схема стартера (а) и его характеристики (б)
Рис. 1. Схема стартера (а) и его характеристики (б):
7 — аккумуляторная батарея; 2 — контакты включателя; 3 — обмотка электромагнита и тягового реле; 4 — сердечник реле; 5 — пружина; 6 — рычаг; 7 — зубчатое ведущее колесо; 8 — вал; 9 — венец маховика; 10 — электродвигатель; 11 — контакты; 12 — контактный диск; М, N, п — соответственно момент, мощность и частота вращения вала стартера
Нужно иметь в виду, что характеристики стартеров во многом зависят от характеристик аккумуляторов. С изменением их параметров меняются параметры стартера, что показано на совместной характеристике стартера и аккумуляторной батареи. При температуре -25 °С характеристика стартера (кривые II) более пологая по сравнению с характеристикой при 25 °С (кривая Г), а мощность, которую он может развивать, почти в 1,5 раза ниже.
Для разъединения стартера и основного двигателя устанавливают муфты свободного хода (МСХ) и выполняют левую ходовую винтовую нарезку на валу.
Устройство роликовой МСХ. В ведущей муфте 4 и ведомой шестерне 7 (рис. 28.2, а) выполнены пазы специального профиля — с небольшим конусом. В этих пазах установлены ролики 3, поджатые пружинами 10. Когда внешняя обойма (стартер) является ведущей (до начала работы двигателя), ролики затягиваются в пазы — МСХ заклинивает ведомую обойму (шестерню 7) на валу стартера и все это вращается как единое целое. Когда двигатель заработает, он становится ведущим, муфта 4 вращается быстрее внешней, ролики выкатываются из пазов. В этом случае МСХ разблокирует соединение шестерня — вал стартера и последний вращается отдельно от маховика.
Муфты свободного хода
Рис. 2. Муфты свободного хода:
о — роликовая: 7 — втулка; 2 — кожух; 3 — ролик; 4 — ведущая муфта; 5,6 — ограничительные шайбы; 7— ведомая шестерня; 8 — втулки; 9— направляющий плунжер; 10 — пружина; 7 7 — упор; б — храповая: 7 — втулка; 2 — стопорное кольцо; 3 — шлицы; 4 — резиновый демпфер; 5 — корпус; 6 — опорная шайба; 7 — пружина; 8 — ходовая резьба; 9 — ведущая полумуфта; 10 — коническая втулка; 7 7 — замковое кольцо; 72—направляющий штифт; 13 — сухарь; 14, 16 — подшипники; 75— ведомая полумуфта
При передаче больших крутящих моментов (в автомобилях КамАЗ) роликовые МСХ работают ненадежно, поэтому в них применена храповая МСХ. На направляющей втулке / (рис. 28.2, б), соединенной шлицами с валом стартера, установлена на винтовой нарезке ведущая полумуфта 9. Ведомая полумуфта выполнена заодно с шестерней привода стартера. Зубцы храповой муфты позволяют осуществить вращение в одну сторону. Обе части поджаты пружиной 7.
При прокручивании двигателя обе части прижаты и передают вращение на маховик и коленчатый вал. После начала работы основного двигателя ведомая часть, вращаясь быстрее вместе с шестерней, отжимает благодаря скосу зубьев ведущую часть (по рисунку влево) и разъединяет стартер и двигатель. Чтобы предотвратить прощелки- вание зубьев храповика, имеется блокировочное устройство, которое удерживает обе части в рассоединенном состоянии. Внутри ведомой части на штифтах 12 установлены три сухаря 13, своей конической поверхностью упирающиеся в коническую поверхность втулки 10, установленной внутри ведущей части. При разжатии ведущей и ведомой частей сухари под действием центробежной силы отбрасываются от центра, скользя по штифтам 12. Упираясь в торец конусной втулки, они удерживают зубья в рассоединенном состоянии. После выключения стартера и вывода шестерни из зацепления центробежные силы исчезают и пружина возвращает втулку и сухари в первоначальное положение.
V . Закрепление НОВОГО МАТЕРИАЛА
1. Каково назначение тягового реле?
а) перемещение шестерни с муфтой свободного хода
б) смыкание контактов контактным диском
в) оба названных действия
г) перемещение якоря тягового реле
2. Для чего служит муфта свободного хода?
а) для передачи крутящего момента при пуске двигателя
б) для передачи крутящего момента после пуска двигателя
в) для предохранения стартера от перегрузки после пуска двигателя
3. На какое время следует включать стартер?
а) 5 сек. б) 10 сек. в) 15 сек. г) 20 сек.
4. Если после первой попытки пуска стартером запустить двигатель не удалось, повторную попытку желательно предпринять не ранее чем через.
а) 5 сек. б) 10 сек. в) 15 сек. г) 20 сек.
а) подача напряжения на стартер нажатием кнопки на приборной панели
б) подача напряжения на стартер поворотом ключа в замке зажигания
в) включение предпускового подогревателя
6. Каково назначение щёточного узла?
а) снимать напряжение с основного электродвигателя
б) подавать напряжение на основной электродвигатель
в) подавать напряжение на тяговое реле
7. Какие устройства применяются в системах пуска Start-Stop?
б) усиленный стартер
в) система впрыска и воспламенения топлива в цилиндрег) все перечисленные устройства
8. С чем при пуске двигателя соединяется шестерня стартера?
б) с распредваломв) с коленваломг) с дополнительным приводным валом
9. С помощью чего втягивается сердечник тягового реле?
а) с помощью пружины
б) с помощью рычагов
в) магнитным полем обмотки тягового реле
10. В какой момент происходит вывод шестерни стартера из зацепления с маховиком?
а) в момент выхода двигателя на устойчивые холостые обороты
в) в момент первого надавливания на педаль газа
Ответы на тестовые задания
1. Муфта свободного хода стартера обеспечивает передачу крутящего момента…
а) от вала якоря к шестерне стартера,
б) от шестерни стартера к валу коря,
в) в обоих направлениях?
2.Передача крутящего момента через муфту свободного хода осуществляется…
а) при пуске двигателя,
б) после запуска двигателя,
в) в обоих указанных случаях?
Когда вал якоря и шестерня стартера имеют различную частоту вращения без учета поворота шестерни при движении по винтовым шлицам?
а) в период времени, при котором происходит запуск двигателя.
б) после запуска двигателя, когда шестерня стартера зацеплена с
зубчатым венцом маховика.
в) в момент перемещения шестерни вдоль вала якоря перед запуском двигателя?
Отключение шестерни от вала якоря происходит …
а) в момент увеличения частоты вращения коленчатого вала при
переходе с режима пуска на режим холостого хода,
б) в момент выключения зажигания и остановки двигателя,
в) при переходе двигателя с режима холостого хода на режим средних
5. Если на всех режимах работы стартера и двигателя обоймы муфты свободного хода жестко связаны друг с другом, может произойти недопустимое…
а) увеличение частоты вращения якоря после пуска двигателя, б) снижение частоты движения якоря после пуска двигателя,
в) увеличение частоты вращения якоря перед пуском двигателя.
6. Во избежание глубокого разряда аккумуляторной батареи продолжительность непрерывной работы стартера не должна превышать
г) времени, необходимого для пуска двигателя.
7. После запуска двигателя ключ выключателя зажигания и стартера.
а) должен быть немедленно отпущен,
б) может удерживаться в крайнем положении до 5 с ,
в) может удерживаться в крайнем положении до 15 с ,
г) должен быть отпущен и снова повернут в крайнее положение?
8. Если после первой попытки пуска двигателя стартером запустить двигатель не удалось, повторную попытку можно предпринять не ранее чем через…
9.Что следует сделать, если после трехкратной попытки запустить двигатель не удалось?
а) продолжить попытки , увеличивая продолжительность включения стартера при каждом последующем включении.
б) попытаться завести двигатель с помощью пусковой рукоятки.
в) попытаться завести двигатель путем буксировки другим автомобилем.
г) обнаружить и устранить неисправности, препятствующие пуску
10.Наиболее вероятным последствием продолжительной непрерывной работы стартера является…
а) перегрев и выход из строя обмоток тягового реле;
б) перегрев обмоток якоря и обмоток возбуждения;
в) разряд и выход из строя аккумуляторной батареи;
г) износ и поломка зубьев шестерни стартера.
Ответы на тестовые задания
VI . ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ – 1 мин.
Изучение устройства и принципа работы автомобильного электростартера.
2. Краткие сведения
Электростартер предназначен для осуществления пуска автомобильного двигателя.
Электростартер конструктивно объединяет в себе электродвигатель постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением, электромагнитное тяговое реле и механизм привода. Применение смешанного возбуждения позволяет снизить частоту вращения якоря поверхностей и облегчить работу механизма привода.
Наибольшее распространение на автомобилях получили электростартеры с принудительным электромеханическим включением и выключением шестерни, имеющие роликовые муфты свободного хода и управляемые дистанционно с помощью тягового электромагнитного реле, установленного на корпусе или на крышке со стороны привода.
Основными узлами и деталями электростартера являются корпус 1 (рис. 2.1) с полюсами 2 и катушками 4 обмотки возбуждения; якорь 3 с коллектором 36, механизм привода с муфтой свободного хода 12, электромагнитное тяговое реле 25, крышка 17 со стороны привода (передняя крышка), крышка 33 со стороны коллектора (задняя крышка) и щеточный узел с щеткодержателями 32.
Корпусы электростартеров изготавливают из трубы или стальной полосы с последующей сваркой стыка. К корпусу винтами крепятся полюсы 2, на которых располагаются катушки 4 обмотки возбуждения. Практически все стартерные электродвигатели выполняются четырехполюсными. В стартерных электродвигателях смешанного возбуждения катушки последовательной и параллельной обмоток возбуждения устанавливаются на отдельных полюсах.
Рис. 2.1. Стартер с принудительным электромеханическим перемещением шестерни привода с роликовой муфтой свободного хода.
1 – корпус; 2 — полюсный сердечник; 3 — якорь; 4 — обмотки возбуждения; 5 — фланец; 6 — запорное кольцо; 7— упорный фланец; 8 — поводковое кольцо; 9— поводковая муфта; 10 — буферная пружина; 11 — шлицевая втулка; 12 — муфта свободного хода; 13 — шестерня; 14 — упорное кольцо; 15 – замочное кольцо; 16— регулировочные шайбы; 17 и 33 — крышки; 18— рычаг; 19— резиновая заглушка; 20— палец поводка; 21 — поводок; 22 — возвратная пружина; 23 — якорек; 24 — шпилька крепления реле; 25— тяговое реле; 26 — обмотка; 27 — контактная пластина; 28— крышка реле; 29 — штекерный вывод обмотки реле; 30 — зажимы; 31 — защитная лента; 32— щеткодержатель; 34 — тормозной диск; 35 — конус; 36 — коллектор; 37 — шпилька; 38 — изоляционная трубка.
Катушки последовательной обмотки возбуждения имеют небольшое число витков неизолированного медного провода прямоугольного сечения марки ПММ. Между витками катушки прокладывают электроизоляционный картон толщиной 0,2. 0,3 мм. Катушки параллельной обмотки наматываются изолированным круглым проводом ПЭВ-2. Снаружи катушки изолируют хлобчатобумажной лентой, пропитываемой лаком.
Ток к обмотке возбуждения проводится через главные контакты тягового реле по многожильному проводу или медной шине, проходящим через изоляционные втулки в корпусе или задней крышке.
Сердечник якоря представляет собой пакет стальных пластин. Применение шихтованного сердечника уменьшает потери на вихревые токи. Пакет якоря напрессован на вал.
Полузакрытые или закрытые пазы якорей имеют прямоугольную или грушевидную форму. Прямоугольная форма обеспечивает лучшее заполнение паза прямоугольным проводом. Грушевидные пазы удобны для размещения двухвитковых секций.
Обмотка якоря укладывается в пазы сердечника. Применяются простые волновые и простые петлевые обмотки с одно- и двухвитковыми секциями. Двухвитковые секции характерны для электродвигателей небольшой мощности. Одновитковые секции выполняются из неизолированного прямоугольного провода марки ПММ. Обмотки с двухвитковыми секциями наматываются круглым изолированным проводом. Одновитковые секции закладываются в пазы с торца пакета якоря. Проводники в пазах изолируются друг от друга и от пакета пластин электроизоляционным картоном. По схеме волновой обмотки число пазов якоря четырехполюсного электродвигателя должно быть нечетным и у отечественных электростартеров находится в пределах 23. 33.
На лобовые части обмотки якоря накладывают бандажи из нескольких витков стальной проволоки, намотанных на прокладку из электроизоляционного картона и скрепленных металлическими скобамии, хлобчатобумажного или капронового шнура.
Концы секций обмотки якоря припаиваются в прорезях петушков к пластинам коллектора. В электростартерах применяются сборные цилиндрические коллекторы на металлической втулке, цилиндрические и торцевые коллекторы на пластмассе.
Цилиндрические коллекторы набирают в виде пакета медных пластин, изолированных прокладками из миканита, слюдината или слюдопласта.
Замена цилиндрических коллекторов торцевыми снижает расход коллекторной меди и повышает срок службы щеточно-коллекторного узла. Якорь вращается в двух или трех опорных с бронзографитовыми или металлокерамическими подшипниками скольжения.
Задние крышки электростартеров с цилиндрическими коллекторами отливаются из цинкового, алюминиевого сплава или штампуются из стали. К крышке 33 крепятся четыре коробчатых щеткодержателя 32 радиального типа с щетками и спиральными пружинами. Щеткодержатели изолированных щеток отделены от крышки прокладками из текстолита или другого изоляционного материала. В стартерах с торцевыми коллекторами щетки размещаются в пластмассовой или металлической траверзе и прижимаются к рабочей поверхности коллектора цилиндрическими пружинами.
В 12-вольтовых стартерах используются меднографитные щетки марок МГСО и МГС20 с добавкой олова и свинца, которые улучшают коммутацию, уменьшают износ коллектора и падение напряжения под щетками. Щетки МГC5 и МГС51 устанавливаются в двадцатичетырехвольтовых стартерах. Плотности тока в стартерных щетках на рабочих режимах достигают 50. 120 А/см 2 . Щетки имеют канатики и присоединяются к щеткодержателям с помощью винтов. Обычно щетки устанавливаются на геометрической нейтрали. На некоторых стартерах против направления вращения. Волновая обмотка якоря имеет две параллельных ветви и позволяет ограничиться установкой двух щеток, однако на стартерах с целью уменьшения плотности тока устанавливается полное число щеток, равное числу полюсов.
Алюминиевые или чугунные передние крышки 17 имеет установочные фланцы с двумя или большим числом отверстий под болты или шпильки крепления стартера к картеру маховика или сцепления и посадочные пояски. Фланцевое крепление обеспечивает необходимую точность взаимного расположения шестерни стартера относительно венца маховика при снятии и повторной установке стартера.
Передняя и задняя крышки крепятся к корпусу стяжными болтами.
Дистанционно управляемое тяговое реле 25 обеспечивает ввод шестерни 13 в зацепление с венцом маховика и подключает стартерный электродвигатель к аккумуляторной батарее. Реле имеет одну или две обмотки (вытягивающую и удерживающую), намотанные на латунную втулку, в которой свободно перемещается стальной якорь с контактной пластиной 27. Два неподвижных контакта в виде контактных болтов 30 установлены в пластмассовой или металлической крышке реле. Втягивающая обмотка 26, подключенная параллельно контактом реле, при включении реле действует согласно с удерживающей обмоткой и создает достаточную притягивающую силу, когда зазор между якорем и сердечником максимален. При замыкании главных контактов втягивающая обмотка замыкается накоротко и выключается из работы. В двухобмоточном реле удерживающая обмотка, рассчитанная в основном на удержание якоря реле в притянутом состоянии, намотана проводом меньшего сечения, чем втягивающая обмотка.
Механизм привода стартера расположен на шлицевой части вала. Муфта свободного хода 12 привода обеспечивает передачу вращающего момента от вала якоря маховику в период пуска и препятствует вращению якоря маховиком после пуска двигателя.
Электростартеры с принудительным перемещением шестерни имеют роликовые, фрикционные и храповые муфты свободного хода. Наибольшее распространение получили роликовые муфты (рис. 2.2), бесшумные в работе и технологичные по конструкции, способные при небольших размерах передавать значительные вращающие моменты.
Рис. 2.2. Приводной механизм стартера с плунжерной муфтой свободного хода.
1 – ролик; 2 – плунжер; 3 – пружина прижимная; 4 – упоры пружины; 5 – обойма наружная ведущая; 6 – кольцо замковое; 7- чашка; 8 – вспомогательная пружина; 9 – втулка отвода; 11 – пружина буферная; 12 – втулка; 13 – кольцо центрирующее; 14 – обойма ведомая; 15 – пластина металлическая; 16 – кожух муфты; 17 – шестерня привода; 18 – вкладыш.
Рабочие поверхности ведущей звездочки 5 представляют собой логарифмическую спираль, спираль Архимеда или окружность со смещенным центром, что позволяет получить постоянный угол заклинивания в 4. 6°. При включении муфты в работу ведущая обойма 5 поворачивается относительно еще неподвижной ведомой 14, ролики 1 под действием прижимных пружин 3 и сил трения перемещаются в узкую часть клиновидного пространства и муфта заклинивается. После пуска двигателя частота вращения шестерни 17 привода и связанной с ней ведомой обоймы превышает частоту вращения ведущей обоймы, ролики переходят в широкую часть клиновидного пространства между обоймами, поэтому передача вращения от венца маховика к якорю исключается.
Воздействие центробежных сил на ролики и плунжеры 2 требует применения прижимных пружин с большими установочными усилиями. При неустойчивом пуске возникают значительные ускорения. Действующие на ролики и плунжеры центробежные силы могут превысить усилия прижимных пружин и привести к динамической пробуксовке муфты.
При резких динамических ударах роликов по плунжерам деформируются юбка и дно плунжера 2, упоры 4 в плунжерном отверстии обоймы и пружины. Результатом является неравномерное заклинивание роликов, перегрузка отдельных элементов, снижение надежности работы.
Шестерню 17 привода и обоймы муфт свободного хода для повышения механической прочности и износоустойчивости изготавливают из высоколегированной стали. Чтобы предотвратить смещение пружин 3 и обеспечить стабильность прижимного усилия, используют специальные упоры 4. Центрирующее кольцо 13 уменьшает радиальное биение обоймы, ограничивает перекос муфты при заклинивании роликов и улучшает работу привода в режиме обгона.
Электромагнитное тяговое реле воздействует на механизм привода с помощью рычага включения через разрезную поводковую муфту, состоящую из двух половин. Со стороны втулки отвода 9 расположена вспомогательная пружина 8, упирающаяся в чашку 7. Такое устройство позволяет разомкнуть главные контакты тягового реле путем сжатия вспомогательной пружины при перемещении втулки отвода возвратной пружиной в тех случаях, когда шестерню привода заедает в зубчатом венце маховика после отключения стартера.
Схема дистанционного управления стартером приведена на рис. 2.3. При переводе включателя зажигания S1 в положение стартования, контакты KV1:1 дополнительного реле KV1 подключают втягивающую КА2:1 и удерживающую КV2 обмотки тягового реле к аккумуляторной батарее GB. Под действием намагничивающей силы двух обмоток якорь тягового реле перемещается и с помощью рычага включения вводит шестерню стартера в зацепление с венцом маховика. В конце хода якоря реле замыкаются основные контакты КА2:1 тягового реле и GB оказывается соединенной со стартерным электродвигателем М.
Контакты КА2:1замыкаются раньше, чем шестерни полностью войдет в зацепление с венцом маховика. Дальнейшее перемещение шестерни до упорного кольца на валу происходит за счет осевого усилия в винтовых шлицах вала якоря и направляющей муфты втулки свободного хода.
Рис. 2.3. Электрическая схема дистанционного управления стартером.
S1 – выключатель зажигания; KV1 – обмотка дополнительного реле; KV1:1 – контакты дополнительного реле; КА2 – втягивающая обмотка тягового реле стартера; KV2 – удерживающая обмотка тягового реле стартера; КА2:1 – контакты тягового реле стартера; GB – аккумуляторная батарея; М – якорь стартера.
Если при запуске шестерня стартера упирается в венец маховика, якорь реле все равно продолжает двигаться, сжимая буферную пружину, и замыкает контакты КА2:1. Якорь стартера вместе с приводом начинают вращаться, и как только зуб шестерни устанавливается напротив впадины зубчатого венца маховика, шестерня под действием буферной пружины и осевого усилия в шлицах входит в зацепление с маховиком.
Шестерня остается в зацеплении до тех пор, пока водитель не отключить питание дополнительного реле стартера. После размыкания контактов КV1:1 дополнительного реле втягивающая КА2 и удерживающая KV2обмотки тягового реле оказываются включенными последовательно, получая питание через контакты КА2:1. Число витков обеих обмоток одинаково и по ним проходит один и тот же ток. Так как направление тока во втягивающей обмотке в этом случае изменяется, обмотки действуют встречи и создает два равных, но противоположно направленных магнитных потока. Сердечник электромагнита размагничивается и возвратная пружина, перемещая якорь реле в исходное положение, размыкает главные контакты и выводит шестерню из зацепления с венцом маховика.
3. Учебные пособия, приспособления и инструменты
3.1. Стартеры в сборе, разрезанные образцы, щиты с деталями и плакаты.
3.2. Приспособления и инструменты, необходимые для разборки и сборки электростартера.
4. Порядок выполнения работы
4.1. Разобрать стартер.
4.2. Нарисовать схему внутренних соединений катушек обмотки возбуждения и обмотки якоря.
4.3. Нарисовать эскиз магнитной системы стартерного электродвигателя.
4.4. Определить число пазов, число витков в секциях обмотки якоря, число коллекторных пластин.
4.5. Нарисовать схему обмотки якоря и рассчитать её шаги.
4.6. Привести частичную разборку тягового реле.
4.7. Нарисовать магнитную систему тягового реле.
4.8. Нарисовать схему соединения обмоток реле.
4.9. Собрать тяговое реле в порядке, обратном разборке.
4.10. Собрать стартер в порядке, обратном разборке.
5. Содержание отчета
5.1. Тип изучаемого стартера и его техническая характеристика.
5.2. Краткое описание особенностей устройства и принципа работы стартера.
5.3. Схема внутренних соединений катушек обмотки возбуждения и обмотки якоря.
5.4. Эскиз магнитной системы стартерного электродвигателя.
5.5. Эскиз магнитной системы тягового электромагнитного реле.
5.6. Схема соединений обмоток тягового реле.
5.7. Схема управления электростартером.
6. Контрольные вопросы
6.1. Из каких основных реле узлов и деталей состоит электростартер?
6.2. Какие возможны схемы внутренних соединений обмоток возбуждения и якоря в электростартерах?
6.3. Почему пакет якоря набирается из стальных пластин?
6.4. Почему пакеты якорей четырехполюсных стартерных электродвигателей с волновой обмоткой имеют нечетное число пластин?
6.5. Какой тип щеткодержателей пршленяется в электростартерах?
6.6. Какие типы коллекторов применяются в электростартерах?
6.7. Почему удерживающая и втягивающая обмотки тягового реле имеют одинаковое число витков, но намотаны проводами разного сечения?
6.8. Каково назначение пружин привода?
6.9. Можно ли в четырехполюсном электродвигателе с волновой обмоткой ограничиться установкой двух щеток?
Читайте также: