Какой элемент входит в зацепление с маховиком шестерню привода стартера
БЕНДИКС (обгонная муфта) — это шестеренка хитрая, которая двигается на валу стартера и сначала входит в зацепление с маховиком и передает вращение двигателю, а потом, когда двигатель заведется, выдергивается из зацепления.
• Устройство бендикса (обгонной муфты)
Если не вдаваться в тонкости, то в устройстве любой обгонной муфты (часто ее еще называют по имени изобретателя – бендикс) обязательно должны присутствовать ведущая обойма (наружное кольцо) с роликами и прижимными пружинами и ведомая обойма (внутреннее кольцо), конструктивно объединенная с шестерней. В ведущей обойме есть клиновые каналы, в широкой части которых подпружиненные ролики свободно вращаются, а в узкой стопорятся между ведущей и ведомой обоймами. Роль пружин загонять ролики в узкую часть каналов.
А – бендикс стартера в сборе (обгонная муфта 1 006 209 506 производства компании Bosch);
Б – обгонная муфта в разборе (взрыв-схема);
1 – кожух обгонной муфты; 2 – ведомая обойма с шестерней; 3 – кольцо; 4 – фиксирующая шайба; 5 – ролик; 6 – прижимная пружина; 7 – ведущая обойма; 8 – буферная пружина; 9 и 11 – опорная чашка; 10 – кольцо крепления вилки; 12 – замковое кольцо (стопор).
В – исправное состояние бендикса, о чем свидетельствует вращение шестерни без заеданий только в одном направлении;
Г – в исправном состоянии обгонная муфта не должна вращаться в обратном направлении.
• Принцип работы бендикса
В основе работы бендикса (привода стартера, муфты сцепления или обгонной муфты) лежит инерционный принцип воздействия на зубчатую муфту (небольшая шестерня на валу якоря или редуктора, если стартер редукторный) до её зацепления с маховиком двигателя.
Когда стартер находится в нерабочем состоянии, обгонная муфта полностью выведена из зацепления с венцом маховика. Когда ключ зажигания повернут в положение "Start" напряжение аккумуляторной батареи напрямую прикладывается к электрическому двигателю стартера и якорь начинает вращаться с максимальной скоростью. Зубчатая муфта на внутренней стороне имеет винтовые борозды и когда вал якоря начинает вращаться, муфта под собственным весом (по инерции) скользит по винтовым шлицам вала до зацепления с маховиком. Подпружиненные стальные ролики, расположенные в клиновых каналах ведущей обоймы, зажимаются между поверхностями каналов, заставляя вращаться ведомую обойму с шестерней.
Если зубья муфты и маховика не совпали, и зацепление не произошло, то буферная пружина бендикса позволяет ей слегка провернуться и войти в зацепление снова. Когда зацепление полностью установилось, стартер продолжает вращать муфту до момента старта двигателя автомобиля, буферная пружина при этом полностью сжата. Буферная пружина служит для смягчения момента старта двигателя находящегося под компрессией. Она также предотвращает поломку зубьев от ударов в момент зацепления и при выходе из зацепления с маховиком в момент старта двигателя.
Когда двигатель запустился и набрал обороты, маховик начинает вращать муфту с большей скоростью, чем стартер. В этом случае муфта закручивается в обратном направлении по отношению к валу стартера и по шлицам вала якоря или редуктора автоматически выходит из зацепления с маховиком. Это не дает двигателю автомобиля крутить стартер, если по какой-то причине выход не произойдет – ремонт или замена стартера на новый неизбежна.
Стартер представляет собой электродвигатель постоянного тока, который используют для пуска двигателя внутреннего сгорания установленного на дизельной электростанции или любой другой технике.
Стартер представляет собой электродвигатель постоянного тока, который используют для пуска двигателя внутреннего сгорания установленного на дизельной электростанции или любой другой технике.
При запуске коленчатый вал двигателя раскручивается стартером, питающимся от аккумуляторной батареи, обеспечивая вспышку рабочей смеси в одном из цилиндров.
Мощность стартера зависит от момента сопротивления проворачиванию коленчатого вала, который пропорционален рабочему объему двигателя, и минимальной частоты вращения коленчатого вала, при которой в цилиндрах начинаются вспышки.
Минимальная пусковая частота карбюраторных бензиновых двигателей, установленных на электростанцию - 40-50 об/мин, а дизельных - 100-250 об/мин.
Обладающему небольшой массой и габаритами стартеру приходится вращать массивный маховик и приводить в движение всю кривошипно-шатунную группу двигателя. Чтобы провернуть коленчатый вал холодного двигателя, ему необходим большой пусковой ток, который выдаётся аккумулятором, стремительно теряющим максимальный ток и ёмкость с понижением температуры. С использованием слишком вязкого масла это делает запуск на морозе невозможным или существенно осложняет его.
Электрический стартер, устанавливаемый на большинство электростанций, представляет из себя электродвигатель постоянного тока со смешанным возбуждением, с электромагнитным включением шестерни привода и дистанционным управлением. При этом он имеет особую конструкцию с четырьмя щётками (две положительные и две отрицательные), которая позволяет уменьшить сопротивление ротора и увеличить мощность электродвигателя.
Электрическое подключение стартера:
аккумуляторная батарея (АБ)
Силовой «+» толстый красный провод- постоянно подключен к верхнему контактному болту на рис. «30». Массой «-» является непосредственно корпус стартера. Провод управления работой стартера (значительно тоньше силового) подключается через наконечник или гайку к обмотке тягового реле на рис. «50».
Принцип работы стартера
1 - корпус стартера;
2 - вал якоря стартера;
3 - шестерня привода с муфтой свободного хода;
4 - рычаг привода шестерни;
5 - обмотки тягового реле;
6 - якорь тягового реле;
7 - контактная пластина;
8 - контактные болты;
9 - обмотки стартера;
10 - якорь стартера;
11 - коленчатый вал двигателя;
12 - зубчатый венец маховика
Принцип работы стартера в двух словах можно описать так:
При нажатии на исполнительное устройство (в качестве которого может выступать: кнопка, ключ зажигания…) питание от АБ через реле стартера подается на обмотку тягового реле 5. Якорь тягового реле под воздействием силы электромагнитной индукции смещается, замыкая контактной пластиной «пяткой»7 силовые контакты 8, одновременно перемещая через рычаг 4 шестерню 3 (бендикс) и переводя ее в зацепление с маховиком 12 двигателя. При замыкании контактов 8 питание от АБ поступает на обмотку стартера 9, приводя во вращение якорь и соответственно шестерню вошедшую в зацепление с венцом маховика, которая проворачивает коленчатый вал двигателя через маховик, запуская двигатель. После начала работы двигателя, (что определяется либо частотой вращения двигателя, либо временем задержки вращения стартера) питания на реле стартера снимается и механизм привода выводит шестерню стартера из зацепления с зубчатым венцом маховика.
Варианты исполнения
1 – шестерня;
2 – муфта;
3 – рычаг;
4, 9 – крышки;
5 – реле;
6 – коллектор;
7 – щетки;
8 – втулка;
10 – болт;
11 – корпус;
12 – полюс;
13 – якорь;
14 – кольцо;
15, 16 – обоймы;
17 – плунжер;
18 – ролик
В стальном корпусе 11 стартера (схема 1) закреплены четыре полюса 12 с обмотками возбуждения, три из которых соединены с обмоткой якоря 13 последовательно и одна параллельно.
Вал якоря стартера вращается в двух втулках 8 из спеченных материалов, пропитанных маслом. Втулка заднего конца вала запрессована в крышку 9, а втулка переднего конца вала – в картере сцепления. На переднем конце вала якоря находится привод стартера, включающий в себя муфту свободного хода 2 и шестерню 1 привода, которые при включении стартера перемещаются по шлицам вала. Крышки стартера отлиты из алюминиевого сплава.
На передней крышке 4 закреплено тяговое реле 5, связанное через пластмассовый рычаг 3 и кольцо 14 с приводом стартера. Реле обеспечивает ввод шестерни в зацепление с венцом маховика и подключение электрической цепи обмоток стартера к аккумуляторной батарее при пуске двигателя.
На задней крышке 9 установлены щеткодержатели с четырьмя медно-графитовыми щетками 7. Щетки прижимаются пружинами к торцовому коллектору 6 якоря. Торцовый коллектор выполнен в виде пластмассового диска, в котором залиты медные контактные пластины. Такой коллектор уменьшает длину стартера, снижает его массу и способствует более стабильной и длительной работе щеточных контактов. Крышки и корпус стартера стянуты между собой двумя болтами 10.
Муфта свободного хода 2 состоит из наружной 16 и внутренней 15 обойм. Внутренняя обойма объединена с шестерней привода стартера. Наружная обойма объединена со ступицей, которая через спиральные шлицы соединена с валом якоря. Спиральные шлицы обеспечивают поворот муфты при ее перемещении вдоль вала, что облегчает ввод в зацепление зубьев шестерни 1 стартера и венца маховика.
В наружной обойме имеются три паза переменной ширины, в которых размещены ролики 18 и поджимные плунжеры 17 с пружинами. Ролики постоянно отжимаются в суженную часть вырезов, заклинивая наружную и внутреннюю обойм. При пуске двигателя заклинивание обойм усиливается, а после пуска обоймы расклиниваются, так как ролики, преодолевая сопротивление пружин поджимных плунжеров, выкатываются в расширенную часть пазов наружной обоймы муфты.
Правильное название бендикса – привод стартера.
Есть очень крупная и знаменитая американская фирма «Бендикс». Видимо, она производила приводы стартеров первого поколения, поэтому в жаргоне и закрепилось такое слово.
Бендикс на стартере
Вал стартера нельзя держать соединенным с маховиком двигателя. Стартер не должен вращаться, когда двигатель работает. Поэтому между стартером и двигателем должно быть устройство передачи момента с развязкой, то есть с возможностью временного подключения, только на момент запуска двигателя.
Это устройство и есть бендикс. Бендикс сидит на валу стартера, крутится вместе с ним через шлицы и имеет возможность перемещения вперед и назад. Для запуска двигателя бендикс перемещается вперед, его шестеренка входит в зацепление с венцом маховика, стартер заводит двигатель и бендикс отводится назад. Чтобы бендикс не крутился вместе с двигателем. его приходится делать значительно сложнее, чем просто муфту с шестеренкой, которая может ходить вперед и назад. Бендикс должен надежно защищать стартер от раскрутки двигателем, когда он завелся.
Обойма бендикса крутится валом стартера, ролики заклинивают шестеренку и она крутится вместе с обоймой, предавая момент на венц маховика.
С какой скоростью стартер должен крутить двигатель, чтобы тот надежно завелся?
Оказывается достаточно раскрутить двигатель до скорости 50 оборотов в минуту. При этом от стартера требуется мощность 1- 2 кВт, в зависимости от размеров двигателя, эту мощность стартеру обеспечивает стандартный автомобильный аккумулятор. Стартер так и рассчитывается, чтобы раскрутить двигатель до 50 оборотов в минуту, сам стартер должен крутиться со скоростью около 1000 оборотов в минуту. Чтобы получить такое отношение оборотов подбирается передаточное отношение шестеренки бендикса и венца маховика.
Иначе говоря, стартер раскручивает двигатель до 50 оборотов в минуту, больше не нужно. Как только двигатель заводится, система питания выводит его обороты на минимально устойчивые, а это уже на порядок больше. Холодный двигатель раскручивается до 1500 и 2000 оборотов в минуту, горячий двигатель раскручивается до оборотов холостого хода – 800 – 900 в минуту.
Если бендикс раскрутится маховиком до такой скорости, то вал стартера разгонится до 10000 тысяч оборотов в минуту, а это смертельно для любого стартера. Центробежная сила выбросит из его якоря всю обмотку – это называется разнос стартера.
Бендикс защищает стартер
Бендикс защищает стартер от такого случая. Для этого в бендиксе предусмотрена обгонная муфта. Шестеренка бендикса – отдельная деталь и она крутится с бендиксом только в одну строну, когда нужно заводить двигатель, когда двигатель завелся, шестеренка расцепляется с валом стартера и крутится отдельно, не раскручивая вал стартера.
Таким образом, бендикс – это подвижная муфта, которая двигается на валу вперед и назад, передавая крутящий момент на шестеренку, которая, входит в зацепление с маховиком и раскручивает двигатель. Роликовая обгонная муфта, передает момент только от стартера к двигателю, обратно, от двигателя к стартеру, она прокручивается вхолостую, защищая стартер от разноса.
Ввод бендикса в зацепление
На ступице обоймы, в задней части, установлены подпружиненные кольца, с помощью которых бендикс сдвигается вперед и назад. Это делает вилка, которая вставлена между кольцами.
Бендикс двигается вперед на шлицах.Шлицы сделаны как плавная резьба, так что бендикс, как гайка прокручивается на этих шлицах и с проворотом входит в зацепление.
Вилку как коромысло двигает сердечник втягивающего реле.
При включении стартера. В обмотке втягивающего реле появляется ток 50 А, возникает сильно магнитное поле, которое дергает сердечник назад, вила поворачивается вокруг оси, толкает бендикс за переднее кольцо вперед в сторону венца маховика. Шестеренка бендикса входит межу зубами венца в зацепление. Даже если зуб – впадина не совпадают, все равно шестеренка войдет в зацепление.
Во-первых на зубьях шестеренки сделаны скосы, а не тупые торцы, а во вторых кольцо толкает бендикс через пружину, поэтому даже если зубья уткнутся, то кольцо будет двигаться дальше, сжимая пружину и позволяя идти назад сердечнику втягивающего, когда контакты втягивающего замкнуться стартер провернется и шестеренка упадет в зацепление.
Обгонная муфта
Обойма имеет специальную форму в которой работает обгонная муфта. В прорези специальной клиновидной формы вставлены закаленные ролики и пружинки.
Шестеренка бендикса – это отдельная деталь, на ней выполнены зубья и цилиндрическая часть, которая входит в обгонную муфту.
При начальном вращении бендикса, его шестеренка, испытывая сопротивление маховика, заклинивается в обгонной муфте и бендикс работает как единое целое, предавая момент от вала стартера на маховик. Пружинки заталкивают ролики в узкую часть паза.
Момент на шестеренке от вала стартера прокручивает маховик и двигатель заводится, как только обороты двигателя начнут расти, маховик начнет обгонять шестеренку, он сдвинется против вращения вала стартера и выкатит ролики обгонной муфты в широкую часть, где связь вала и шестеренки исчезнет.
Расклиненная шестеренка может крутиться свободно и вместе с маховиком раскрутиться до любых оборотов, ей это не страшно, а вал стартера будет свободен, как только контакты втягивающего реле разомкнутся, он остановится.
Если шестеренка каким-то образом застрянет в зацеплении с маховиком и не сможет сдвинуться назад, это не помешает втягивающему выключиться. В некоторых старых конструкциях выручит подпружиненное заднее кольцо бендикса, а вообще люфтов вилки колец достаточно, для освобождения сердечника.
Приводом статера считается устройство или совокупность устройств, предназначенных для соединения электродвигателя стартера с коленчатым валом двигателя в момент пуска, и разъединяющих соединение после пуска. К приводу стартера относят и механическую часть, непосредственно учавствующую в передаче вращающего момента, и электрическую часть, которая относится к управляющему звену привода.
К приводу стартера относится и механический редуктор, предназначенный для изменения вращающего момента, передаваемого венцу маховика. Такие редукторы могут использоваться в конструкции стартеров с целью уменьшения общих габаритов стартера. Как известно, мощность любого двигателя (в т. ч. электрического) пропорциональна частоте вращения выходного вала и величине вращающего момента на этом валу. При этом электродвигатели с высокой частотой вращения и малым вращающим моментом имеют меньшие габариты по сравнению с электродвигателями такой же мощности, развивающими большой вращающий момент.
Поскольку для стартера величина вращающего момента стоит на первом месте, конструкторы решили вопрос с габаритами стартеров некоторых легковых автомобилей достаточно просто - электродвигатель стартера применили высокооборотистый малогабаритный, а для увеличения вращающего момента использовали зубчатую передачу (обычно планетарного типа).
Автомобильные стартера, имея одинаковые по конструкции электродвигатели, могут существенно отличаться конструкциями приводных механизмов, передающих крутящий момент от вала якоря стартера к маховику двигателя в момент пуска.
По типу и принципу работы механизма привода стартеры можно разделить на следующие группы:
- с принудительным механическим или электромеханическим перемещением шестерни привода;
- с принудительным электромеханическим вводом шестерни в зацепление с венцом маховика и самовыключением шестерни после пуска двигателя;
- с инерционным перемещением шестерни;
- с электромагнитным вводом шестерни в зацепление путем перемещения якоря;
- с использованием механического редуктора планетарного типа для увеличения передаваемого вращающего момента.
На отечественных автомобилях применяются стартеры с принудительным вводом шестерни в зацепление. Для предотвращения «разноса» якоря после пуска двигателя на валу стартера устанавливают муфту свободного хода, которая передает усилие от якоря к шестерне и проскальзывает, когда шестерня вращается маховиком двигателя.
Надежность работы муфт свободного хода снижается с повышением мощности стартера. Поэтому в стартерах большой мощности устанавливают комбинированные приводные механизмы с принудительным вводом шестерни в зацепление и ее автоматическим инерционным выключением.
Преимуществами инерционных приводов являются относительная простота конструкции, малые размеры и невысокая стоимость. Однако выключение шестерни сопровождается значительными ударными нагрузками, что ограничивает область их применение в стартерах мощностью до 1 кВт.
Зацепление шестерни при осевом перемещении якоря за счет магнитодвижущей силы полюсов стартерного электродвигателя используется зарубежными фирмами на стартерах мощностью 3…5 кВт. Такие стартеры имеют компактную конструкцию, хорошо размещаются на двигателях, но имеют повышенный расход меди и работают ненадежно при стоянке автомобиля на уклоне.
Приводные механизмы электростартеров с принудительным перемещением шестерни имеют роликовые, фрикционные или храповые муфты свободного хода, которые передают вращающий момент от вала стартера к коленчатому валу двигателя во время пуска и, работая в режиме обгона, автоматически разъединяют стартер и двигатель после пуска.
Устройство механизма привода и электромагнитных элементов управления рассмотрим на примере стартера автомобиля ВАЗ-2109 (рис. 1).
Механизм привода стартера включает в себя пластмассовый рычаг 8 с буферной пружиной 33 и обгонную роликовую муфту 5 (муфту свободного хода) с шестерней 2.
Муфта обеспечивает передачу крутящего момента от стартера к маховику при пуске двигателя и автоматическое отсоединение шестерни стартера от венца маховика после пуска двигателя.
Шестерня стартера (часто называемая «бендиксом») должна находиться в зацеплении с зубчатым венцом маховика только во время пуска двигателя. Для этого шестерня снабжена внутренними, а вал якоря электродвигателя – внешними шлицами, которые допускают осевое перемещение шестерни по валу для сцепления и расцепления ее с зубчатым венцом маховика.
Перемещение шестерни в современных стартерах осуществляется электромагнитным реле, подвижный сердечник (якорь) которого через рычаг передает на шестерню осевое усилие. Работой электромагнитного реле управляет водитель посредством выключателя, который обычно совмещается с выключателем зажигания (замком зажигания).
После пуска двигателя частота вращения коленчатого вала достигает номинального значения. если при этом вращение будет передаваться через шестерню обратно на якорь стартера, его частота вращения повысится до 10…15 тыс. об/мин. Даже при кратковременном увеличении частоты вращения якоря до такого значения (если водитель своевременно не выключит стартер) возможен «разнос» якоря. Поэтому для предохранения якоря стартера усилие от вала якоря к шестерне привода у большинства стартеров передается через муфту свободного хода.
Муфта обеспечивает передачу вращения только в одном направлении – от вала якоря к маховику, но не наоборот. В современных стартерах наиболее широкое применение получили роликовые и храповые муфты свободного хода.
Плунжерная муфта свободного хода
Плунжерная муфта свободного хода (рис. 2, а) устроена следующим образом.
Втулка 1, имеющая на внутренней поверхности шлицы для перемещения по валу якоря и одновременно передачи крутящего момента от вала к шестерне, жестко соединена с обоймой 4. Цилиндрическая поверхность ступицы шестерни 7 и фигурные углубления обоймы 4 (см. разрез А-А) образуют четыре клинообразных паза, в которых размещены ролики 3. Ролики 3 посредством плунжеров 9 слегка прижаты пружинами 10 к суженным концам пазов. С противоположной от плунжеров стороны в пружины вставлены упоры 11. Шайбы 5 и 6 ограничивают осевое перемещение роликов 3.
При передаче вращающего момента от стартера к коленчатому валу двигателя ролики заклинивают ступицу муфты и ее обойму, заставляя вращаться, как одно целое. После пуска двигателя обойма начинает вращаться быстрее ступицы, ролики перемещаются к расширенной части пазов, преодолевая усилие пружин, и расклинивают муфту. При этом вращающий момент от двигателя к стартеру не передается, чем предотвращается «разнос» якоря.
Весь механизм защищен кожухом 2. Бронзовые втулки 8 установлены для уменьшения трения при вращении шестерни привода на валу якоря.
Бесплунжерная муфта свободного хода
В конструкции муфты бесплунжерного типа (рис. 2, б) в качестве прижимного устройства использованы специальные Г-образные стальные толкатели 2, подпирающие ролики 1 посредством пружин 3. При передаче момента от обоймы к ступице шестерни ролики, сильно прижимаясь к поверхностям клиновидных пазов, заклинивают муфту.
После пуска двигателя, в тот момент, когда окружная скорость венца маховика превысит окружную скорость шестерни привода, ролики, увлекаемые ступицей шестерни, преодолевают силу сопротивления пружин и расклинивают муфту, и вращение двигателя не будет передаваться на якорь стартера.
Храповая муфта
Преимуществом храповой муфты свободного хода по сравнению с роликовыми муфтами является высокая надежность, ремонтопригодность и возможность передачи большого вращающего момента при сравнительно небольших габаритах.
Механизм привода стартера с храповой муфтой свободного хода обеспечивает более полное разъединение вала электродвигателя стартера и коленчатого вала двигателя при значительно меньших нагрузках на силовые элементы муфты. Кроме того, храповые муфты, как правило, выполняются разборными, и допускают ремонт и замену отдельных элементов конструкции. Роликовые муфты обычно выполняют неразборными, поэтому их разборка и сборка при ремонте экономически и технически нецелесообразны – проще заменить отказавшую муфту на исправную целиком.
Храповая муфта (рис. 2, в) состоит из корпуса 11, ведущего 8 и ведомого 6 храповиков, шестерни 2 привода, пружины 10, шлицевой направляющей втулки 12 и центробежного механизма с конической втулкой 7, текстолитовыми сегментами (сухариками) 9 и направляющими штифтами 4 для разъединения ведущего и ведомого храповиков.
При подключении обмотки тягового реле к источнику питания якорь реле через рычаг привода и корпус 11 муфты перемещает направляющую втулку 12 вместе с храповиками 6 и 8 по шлицам вала и вводит шестерню 2 в зацепление с венцом маховика. Перемещение шестерни привода 2 продолжается до упора в ограничительную шайбу на валу якоря.
В конце хода шестерни 2 замыкаются силовые контакты тягового реле, вал якоря электродвигателя приводится во вращение, а вращающий момент через шлицевую втулку 12 и храповики 6 и 8 передается шестерней 2 венцу маховика.
При передаче вращающего момента в винтовых шлицах втулки 12 и ведущего храповика 8 возникает осевое усилие, которое воспринимается буферным кольцом 14.
Если шестерня привода упирается в венец маховика (зубья не совпадают с впадинами), сжимается пружина 10 и ведущий храповик 8, перемещаясь по винтовым шлицам втулки 12, своими торцовыми зубьями поворачивает ведомый храповик 6 и шестерню 2 на угол, обеспечивающий ввод шестерни в зацепление и замыкание контактов тягового реле.
После пуска двигателя частота вращения шестерни и ведомого храповика становится больше частоты вращения вала якоря и направляющей втулки 12. Поэтому ведущий храповик перемещается по винтовым шлицам втулки, отходит от ведомого храповика и шестерня привода 2 вращается вхолостую – передача вращающего момента между двигателем и валом стартера прерывается. Коническая втулка 7 отодвигается вместе с ведущим храповиком и освобождает текстолитовые сегменты (сухарики) 3, соединенные с быстровращающимся ведомым храповиком 6 и направляющими штифтами 4.
Под действием центробежных сил сегменты перемещаются в радиальном направлении вдоль штифтов и блокируют муфту в расцепленном состоянии, предохраняя зубья храповиков от повреждения и изнашивания. В этом состоянии храповой механизм будет находиться до тех пор, пока осевая составляющая от центробежных сил, действующих на сухарики, превышает усилие пружины.
Шестерня привода выходит из зацепления с венцом маховика только после выключения тягового реле стартера.
Во время отдельных вспышек в цилиндрах двигателя шестерня остается в зацеплении, что позволяет стартеру вращать коленчатый вал до тех пор, пока двигатель не начнет устойчиво работать.
Еще один вариант конструкции храповой муфты, используемой в приводе стартера, представлен на рис. 3.
Стартер, так же как и генератор, состоит из якоря 1 с коллектором 2, крышки 3, стального корпуса 4 с полюсными башмаками 6 и обмотками возбуждения 5 и щеток с щеткодержателями. В отличие от генератора у стартера обмотки возбуждения соединены с обмоткой якоря не параллельно, а последовательно и полюсных башмаков у него не два, а четыре. Обмотки возбуждения и обмотка якоря у стартера большей толщины, чем у генератора, и способны пропускать ток большой величины.
Рис. Стартер: 1 — якорь; 2 — коллектор; 3 — крышка; 4 — корпус; 5 — обмотка возбуждения; 6 — полюсный башмак; 7 — картер сцепления двигателя
Принцип действия стартера основан на обратимости электрических машин, т. е. на свойстве генератора при подведении к его щеткам тока от аккумуляторной батареи превращаться в электродвигатель. Вращается якорь в результате взаимодействия двух магнитных полей, одно из которых создается током в обмотке якоря, а другое — током в обмотках возбуждения.
Во время запуска двигателя вал якоря стартера через шестеренчатую передачу вращает маховик до тех пор, пока двигатель Не начнет работать; после этого шестерня стартера автоматически разъединяется с зубчатым венцом маховика двигателя.
Шестерня стартера соединяется и разъединяется с зубчатым венцом маховика при помощи приводного механизма стартера. У большинства автомобилей приводной механизм состоит из вилки 1 включения, шлицевой втулки 2 и муфты 3 свободного хода с шестерней 4.
Рис. Схема приводного механизма стартера: 1 — вилка включения: 2 — шлицевая втулка; 3 — муфта свободного хода; 4 — шестерня; 5 — кольцо; 6 — пружина; 7 — винт; 3 — стержень включателя стартера; 9 — клемма положительного провода батареи; 10— клемма соединения со стартером; 11 — шина; 12 и 15 — клеммы соединения с вариатором; 13 и 14 — пластины; 16 — корпус включателя
При нажатии на педаль стартера вилка 1 включения перемещает кольцо 5 в сторону маховика. Это движение передается шестерне 4 через буферную пружину 6 и муфту 3 свободного хода, заставляя ее входить в зацепление с венцом маховика. При дальнейшем ходе педали вилка включения винтом 7 нажимает на стержень 8 включателя стартера, который и замыкает электрическую цепь. Стартер начинает вращать коленчатый вал двигателя.
Если при включении стартера зубья шестерни оказываются против зубьев венца маховика и шестерня не может войти в зацепление с венцом, то кольцо 5 сжимает буферную пружину 6 и позволяет винту 7 нажать на стержень 8. При первом же движении якоря шестерня стартера силой буферной пружины вводится в зацепление с венцом маховика и начинает вращать его. Чтобы облегчить вход шестерни стартера в зацепление, зубья венца маховика слегка закруглены и скошены с торцов.
В корпусе 16 включателя укреплены четыре клеммы, изолированные от массы текстолитовыми втулками и шайбами. К клемме 9 присоединен провод от положительной клеммы аккумуляторной батареи, клеща 10 соединена медной шиной 41 с клеммой стартера. К клеммам 12 и 15 присоединены провода добавочного сопротивления (вариатора) катушки зажигания (клеммы ВК и В К-В). Перемещаясь, стержень при помощи пластин 14 и 13, изолированных от него текстолитовыми втулками и шайбами, сначала замыкая клеммы 12 и 15, замыкает накоротко добавочное сопротивление катушки зажигания, а затем, замыкая клеммы 9 и 10, включает цепь стартера.
Если двигатель начал работать, а водитель продолжает нажимать на педаль, то зубчатый венец маховика вращает шестерню 4 стартера с большим числом оборотов. Однако вследствие действия муфты свободного хода, которая передает усилие только в одну сторону, вал якоря стартера разобщается с шестерней и стартер будет предохранен от разноса.
Рис. Устройство и схема работы муфты свободного хода: а — устройство муфты; б — схема работы муфты; 1 — внешняя обойма; 2 — крестовина; 3 — ролики; 4 — штифт; 5 — внутренняя (шлицевая) обойма
Муфта свободного хода состоит из двух обойм — внешней 1 и внутренней 5. Внешняя обойма выполнена заодно, с шестерней привода и насажена на гладкий конец вала якоря стартера. Внутренняя обойма представляет собой шлицованную изнутри втулку, насаженную на шлицованную часть вала якоря стартера. На наружной поверхности втулки имеется крестовина 2 со скошенными пазами. В пазах помещены четыре ролика 3, прижимающиеся к стенкам штифтами 4 с пружинами.
Наружная обойма надевается на внутреннюю. При запуске двигателя, когда электрическая цепь стартера замкнута, усилие якоря передается через шлицы на внутреннюю обойму, крестовину, ролики и через внешнюю обойму на шестерню привода, которая вводится в зацепление с зубчатым венцом маховика и вращает маховик двигателя.
Как только двигатель начинает работать, наружная обойма вследствие разности угловых скоростей шестерни стартера и венца маховика меняет положение относительно внутренней так, что ролики крестовины преодолевают сопротивление пружин и выкатываются из заклинивающей части скосов. Наружная обойма начинает вращаться на втулке свободно, не передавая усилия валу стартера.
После освобождения педали стартера рычаг включения под действием возвратной пружины возвращается в исходное положение, выводит шестерню из зацепления и выключает стартер.
На дизельных большегрузных автомобилях (КрАЗ-214, КрАЗ-219 и др.) применяются стартеры большой мощности с номинальным напряжением 24 в.
У таких стартеров шестерня вводится в зацепление с венцом маховика двигателя при помощи реле включения с электромагнитным приводным механизмом, смонтированным на корпусе стартера.
Так как для работы стартера необходимо напряжение 24 в, включатель стартера при нажатии иа его кнопку сначала переключает две 12-вольтовые группы аккумуляторных батарей с параллельного соединения на последовательное, а затем включает реле электромагнитного приводного механизма.
По окончании запуска двигателя, когда кнопка включателя отпущена, стартер автоматически выключается и группы аккумуляторных батарей переключаются с последовательного соединения на параллельное.
Пусковой переключатель, при помощи которого осуществляется это переключение, устанавливается на переднем щитке кабины. К основным частям переключателя относятся обмотка 1 электромагнита, якорь 2 со штоком 3 и контактными пластинами 4 и 14.
Переключатель включается кнопкой 19. Когда кнопка нажата, ток идет через обмотку электромагнита. При этом магнитное поле катушки втягивает якорь 2 и шток 3. Укрепленная на штоке текстолитовая шайба размыкает серебряные контакты 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11, 12 и 43, через которые аккумуляторные батареи были соединены параллельно одна другой. При дальнейшем движении штока 3 контактная пластина 14 замыкает контакты 15 и 17, включая обмотки реле 16 стартера.
В конце хода якоря пластина 4 замыкает главные контакты 5 и 18, соединяя аккумуляторные батареи последовательно, т. е. подавая в обмотку якоря стартера ток напряжением 24 в.
Работу реле стартера рассмотрим на рисунке.
Ток от положительной клеммы аккумуляторной батареи через обмотки якоря и возбуждения стартера поступает во втягивающую 2 и удерживающую 1 обмотки реле стартера и, пройдя переключатель, возвращается к отрицательной клемме батареи.
Магнитный поток обмоток реле втягивает якорь реле, который своей контактной пластиной 3 замыкает контакты 4 и 5. К этому моменту якорь при помощи рычага 6 вводит шестерню стартера в зацепление с зубчатым венцом маховика. Таким образом, втягивающая обмотка оказывается замкнутой накоротко пластиной 3, и стартер развивает полную мощность, необходимую для вращения коленчатого вала двигателя.
Шестерня стартера входит в зацепление с венцом маховика следующим образом. При втягивании якоря реле 4 включения рычаг 5 передает усилие через ролик 2 стакану 14 и перемещает его по валу 3 якоря в сторону маховика. При движении стакана шайба 7 упирается в тело шестерни 40, пружина 6 сжимается и стакан нажимает на гайку 5. Гайка выходит из углубления в шлицах вала якоря и через пружину 9 давит на шестерню стартера, перемещая ее по спиральным шлицам. 11 до упорного кольца 12 и вводя в зацепление с зубцами венца 13 маховика.
Рис. Схема привода включения шестерни стартера: 1 — спиральный вырез; 2 — ролик; 3 — вал якоря; 4 — реле включения; 5 — рычаг; 6 — пружина; 7 — шайба; 8 — гайка; 9 — пружина; 10 — шестерня; 11 — спиральные шлицы; 12 — упорное кольцо; 13 — венец маховика; 14 — стакан
Если двигатель начал работать, а водитель еще держит руку на кнопке включателя, разъединение шестерни стартера с венцом маховика происходит так: как только венец маховика начинает передавать усилие шестерне, она, вращаясь быстрее относительно вала якоря; перемещается в исходное положение. Одновременно и стакан 14 перемещается назад, пропуская ролик 2 по спиральному вырезу 1. Гайка 8 входит в углубление в шлицах, и шестерня надежно фиксируется на валу якоря.
При выключении тока в обмотках реле рычаг под действием пружины в занимает исходное положение, а ролик 2 переходит по спиральному вырезу 1 в уступ.
Для обеспечения возможности преодоления глубоких бродов стартеры ряда армейских автомобилей (Урал-375 и др.) изготавливаются герметизированными. Это позволяет использовать стартер для пуска двигателя в воде, заглохшего при прохождении водной преграды.
Герметизация стартера достигается тем, что смотровые окна для доступа к щеткам закрыты специальным колпаком, уплотненным резиновыми кольцами. Стык корпуса с крышкой, стык стартера с картером маховика (по посадочному пояску крышки), выводные болты и другие места соединений уплотнены посредством специальных резиновых шайб и колец.
Герметизированные стартеры, как правило, выполняются с дистанционным включением при помощи реле и электромагнитного приводного механизма, устроенных и работающих так же, как аналогичные механизмы стартеров автомобилей КрАЗ-214 и КрАЗ-219.
Краткие сведения о стартерах помещены в таблице.
* На автомобилях ЗИЛ-151 и ЗИЛ-150 первых выпусков устанавливался стартер СТ-15 с дистанционным включением при помощи электромагнитного реле.
Читайте также: