Устройство электрических стартеров (стр. 2 из 4)
Рис. 3. Подетальное строение и внешний вид стартера.
1. Bearing – Подшипник, 2. Armature - Якорь стартера, 3. Bearing – Подшипник, 4. Field frame - Кожух стартера, 5. Spring – Пружина, 6. Brush holder – Щеткодержатель, 7. End cover - Торцевая крышка, 8. Through bolt - Стяжной болт, 9. Magnet switch assembly - Втягивающее реле в сборе, 10. Spring – Пружина, 11. Ball – Шарик, 12. 13. Idle gear - Промежуточное зубчатое колесо, 13. Bearing – Подшипник, 14. Bearing housing - Корпус подшипника, 15. Clutch assembly - Муфта в сборе, 16. Starter housing - Кожух стартера.
Крышки со стороны коллектора изготавливают методом литья из чугуна, стали, алюминиевого или цинкового сплава, а также штампуют из стали. Крышки могут иметь дисковую или колоколообразную форму. В крышках колоколообразной формы предусмотрены окна для доступа к щеткам.
Крышки со стороны привода изготавливают методом литья из алюминиевого сплава или чугуна. Конструкций крышки зависит от материала, из которого она изготовлена, типа механизма привода, способа крепления стартера на двигателе и тягового реле на стартере. Установочные фланцы крышки имеют два или большее число отверстий под болты крепления стартера. Фланцевое крепление стартера к картеру сцепления дает возможность сохранить постоянство межосевого расстояния в зубчатом зацеплении при снятии и повторной установке стартера. В крышке предусмотрено отверстие, которое позволяет шестерне привода входить в зацепление с венцом маховика.
В крышках и промежуточной опоре устанавливают подшипники скольжения. Промежуточную опору предусматривают в стартерах с диаметром кopпyca 115 мм и более. Подшипники смазывают в процессе производства и при необходимости во время технического обслуживания в эксплуатации. В стартерах большой мощности для грузовых автомобилей бобышки подшипников имеют масленки с резервуарами для смазочного материала и смазочными фильцами.
Управляемые дистанционно тяговые реле обеспечивают, ввод шестерни, в зацепление с венцом маховика и подключают стартерный электродвигатель к аккумуляторной батарее. Они отличаются по способу крепления на стартере, количеству обмоток, конструкции контактного устройства и форме стопа электромагнита.
На большинстве стартеров тяговое реле располагают на приливе крышки 27 со стороны привода. С фланцем прилива крышки реле соединяют непосредственно или через дополнительные крепежные элементы.
Реле может иметь одну или две обмотки, намотанные на латунную втулку, в которой свободно перемещается стальной якорь 11, воздействующий на шток 15 с подвижным контактным диском 4. Два неподвижных контакта в виде контактных болтов 2.1 закрепляют в пластмассовой крышке.
В двухобмоточном реле удерживающая обмотка 13, рассчитанная только на удержание якоря, реле 11 в притянутом к сердечнику 16 состоянии, намотана проводом меньшего сечения и имеет прямой, выход на “массу”. Втягивающая обмотка 14 подключена параллельно контактам реле. При включении реле она действует согласно с удерживающей обмоткой и создает необходимую силу притяжения, когда зазор между якорем 11 и сердечником 16 максимален. Во время работы стартерного электродвигателя замкнутые контакты тягового реле шунтируют втягивающую обмотку и выключают ее из работы.
Контактные системы могут быть разделенной или неразделенной конструкции. При неразделенной контактной системе подвижный контакт снабжен пружиной 7. Перемещение подвижного контактного диска в исходное нерабочее положение обеспечивает возвратная пружина 9. В разделенной контактной системе подвижный контактный диск 10 не связан жестко 6 якорем 13 реле.
Контактный диск круглой, фасонной или прямоугольной формы устанавливают между изоляционной втулкой и шайбой на штоке. Это обеспечивает надёжное соединение контактов реле при возможном перекосе и перемещении диска вдоль оси штока за счет сжатия пружин контактной системы.
Тяговое реле рычагом связано с механизмом привода, расположенным на шлицевой части вала. Рычаг воздействует на привод через поводковую муфту. Его отливают из полимерного материала или выполняют составным из двух штампованных стальных частей, которые соединяют заклепками или сваркой.
1. 2. Принципиальные электрические схемы
Электрическая схема стартера (рис 4):
1. Battery – аккумулятор, 2. Fusible link - плавкая вставка (фактически предохранитель, выполненый в виде плавкой части в начале провода от аккумулятора на стартер), 3. Ignition switch - Выключатель (точнее "включатель" зажигания, это в нашей стране включатели умудрились обозвать "выключателями", 4. ECU – компьютер, 5. EFI – инжектор, 6. Engine – мотор.
Рис.5 Схема электрической цепи стартера
1 - аккумуляторная батарея; 2 - предохранитель; 3 - замок зажигания; 4 - реле стартера
Работа стартера состоит из трех этапов:
1. Механизм привода стартера вводит шестерню на валу якоря в зацепление с зубчатым венцом маховика.
2. Начинается вращение вала якоря стартера вместе с шестерней, которая проворачивает коленчатый вал двигателя через маховик, тем самым, запуская двигатель.
3. После начала работы двигателя, механизм привода выводит шестерню стартера из зацепления с зубчатым венцом маховика.
1.3. Крепление стартеров на двигателях
Обычно стартер располагают сбоку картера двигателя, при этом крышка со стороны привода обращена в сторону маховика и входит в отверстие картера сцепления.
Стартеры мощностью свыше 4,4кВт с диаметром корпуса 130-180 мм устанавливают в углублениях специальных приливов двигателя. К посадочной, поверхности прилива двигателя корпус стартера прижимается стальными лентами или литыми скобами. От проворота стартер фиксируют шпонками или штифтами. Шестерня механизма привода стартера может быть установлена между опорами под крышкой или консольно за ее пределами.
1.4. Защита от посторонних тел и воды
В эксплуатации стартеры подвержены воздействию влаги, масла, грязи. Конструкция стартера предусматривает защиту от них. Лучше защищены стартеры грузовых автомобилей. Герметизация обеспечивается установкой в местах разъема резиновых колец, применением втулок и уплотнительных прокладок из мягких пластических материалов. Герметизация стартера в местах вывода обмоток тягового реле и стартера обеспечивается установкой резиновых, шайб. Попадание в стартер и тяговое реле грязи, влаги и посторонних тел исключается благодаря установке резинового сильфона 19 (рис. 10.19) и резиновой армированной манжеты 27 в промежуточной опоре 26. Герметизирующий сильфон 19 не должен препятствовать регулированию механизма привода.
2. Особенности работы электростартеров и требования к электростартерам
Электростартер получает питание от аккумуляторной батареи - автономного источника электроэнергии ограниченной мощности. Вследствие внутреннего падения напряжения в батарее напряжение на выводах электростартера не остается постоянным, а уменьшается с увеличением нагрузки и силы потребляемого тока.
Сила тока электростартеров может составлять несколько сот и даже тысяч ампер. При такой силе тока на характеристики стартерного электродвигателя большое влияние оказывает падение напряжения в стартерной сети, т.е. в стартерном проводе и “массе”.
Характеристики стартерных электродвигателей зависят от емкости и технического состояния аккумуляторной батареи. “Семейству” вольт-амперных характеристик батареи (см. рис. 10.33) соответствует “Семейство” рабочих и механических характеристик стартерного электродвигателя.
Для стартерного электропривода двигателя характерна значительная неравномерность нагрузки, обусловленная резким изменением момента сопротивления, от сил давления газов в цилиндрах и сложной кинематикой кривошипно-шатунного механизма. При переменной нагрузке снижается мощности и КПД системы пуска, что необходимо учитывать при выборе мощности стартерного электродвигателя и емкости аккумуляторной батареи.
Режим работы электростартеров - кратковременный с длительностью включения до 10 с при температуре 20°С. При отрицательных температурах допускается, длительность работы до 15 с для стартеров бензиновых двигателей и до 20 с для, стартеров дизелей.
Длительное время по отношению к периоду прокручивания коленчатого вала двигателя стартер может работать в режимах полного торможения и холостого хода. Якорь стартера должен без повреждений в течение 20 с выдерживать нагрузки, возникающие при частоте вращения коленчатого вала, на 20% превышающей частоту его вращения в режиме холостого хода.
Якорь стартера должен иметь надежный привод к коленчатому валу при пуске двигателя и автоматически отключаться от него после осуществления пуска. Конструкция стартерами 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 повреждении.
Тяговое реле стартера должно обеспечивать ввод шестерни в зацепление и включение стартера при снижении напряжения до 9 В Для Uн=12 В и до 18 В для Uн=24 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.
Автомобильные электростартеры имеют степень защиты не ниже IRX4 (по ГОСТ 14254-80), кроме полости механизма привода.
Пусковой цикл (попытка пуска) на двигателе (на стенде) не должен превышать 15 с при температуре окружающей среды (20±5)°С. Допускается не более трех пусковых циклов подряд с перерывам между ними не менее 30 с. После охлаждения стартера до температуры окружающей среды допускается еще один пусковой цикл.