Тяговый электродвигатель из стартера


Автомобильная лебедка с реверсом из стартера

В данной статье описывается процесс создания самодельной автомобильной лебедки с реверсом и напряжением питания 12 вольт. Проект выходит достаточно бюджетным, и может быт полезен для водителей внедорожников, охотников , рыбаков, в общем всех тех кто любит ездить по бездорожью. Как утверждает автор, грузоподъемность лебедки получилась где-то в 500 – 1000 килограмм.

Для сборки лебедки будут необходимы следующие компоненты:

- Стартер от ВАЗ-21015;- Редуктор с передаточным числом 1х20;( в представленном проекте использовался редуктор от старой советской дрели)- Вал с шестерней, передаточное число 1х5;- Лист метала толщиной 2-3мм, размером примерно 400х600мм;- Шпилька с резьбой 8-10;- Пульт управления с 2-мя кнопками ;- Кабель 6 – 10 мм2, лучше 4х жильный, длину подбираете сами;- Барабан для троса и сам трос;- Так же в проекте используются сварочные работы;Для начала разбираем стартер, нам с него нужен только электромотор:Находим подходящий редуктор:Для соединения редуктора с электродвигателем используется вот такой переходник:Вот что получилось:Далее делается защитный кожух из металлического листа или подходящей трубы:Из трех составляющих собираем барабан для троса.Болт служит для фиксации конца троса:Вал, передаточное число шестерни по отношению к редуктору из дрели 1х5:Вырезаем из листового метала боковые ограничители троса:Использовались так же 2 подшипника в корпусах:Вырезаем боковые крепления барабана, сверлим отверстия для шпилек:Направляющая троса:Собираем, и вот что получилось:Подключение пульта управления производится по такой схеме:Далее все составляющие красятся, собираются и вот что получаем в итоге:В использовании именно этой конкретной лебедки автор указывает на один нюанс в ее эксплуатации: ее нельзя цеплять напрямую к буксировочному тросу машины от которой она запитана, нужно использовать токоНЕпроводящий трос!

И еще желательно не глушить двигатель авто при работе лебедки, чтобы не посадить аккумулятор.

Как утверждает автор, лебедка испытана, работает вполне приемлемо и с оптимальными оборотами.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

10

Идея

8.7

Описание

9.7

Исполнение

Итоговая оценка: 9.44 из 10 (голосов: 6 / История оценок)

Facebook

ВКонтакте

Twitter

ОК

116 Добавлено 15 комментариев

4.4. Устройство электростартеров

Автомобильные электростартеры отличаются по способу управления и возбу­ждения, типу механизма привода, способу крепления на двигателе и степени защиты от проникновения пыли и воды.

По типу и принципу работы приводных механизмов выделяют стартеры с электромеханическим перемещением шестерни привода, которые получили наибольшее распространение, и стартеры с инерционным или комбинированным приводом. Для предотвращения разноса якоря после пуска двигателя в автомо­бильные электростартеры устанавливают роликовые, храповые и фрикционно- храповые муфты свободного хода.

Стартер состоит из электродвигателя постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением, электромагнитного тягового реле и механизма привода. В стартер может быть встроен дополнительный редуктор.

Узлами и деталями электростартера с электромеханическим включением шестерни являются корпус 22 (рис. 4.5) с полюсами 21 и катушками 20 обмот­ки возбуждения, якорь 24 с обмоткой и коллектором 16, механизм привода с муфтой свободного хода 2, шестерней 1 и буферной пружиной 4, электромаг­нитное тяговое реле с корпусом 8, обмоткой 9, контактными болтами 13 с кон­тактами 12, крышка 6 со стороны привода, крышка 17 со стороны коллектора и щеточный уэел с щеткодержателями 15, щетками 19 и щеточными пружинами 14.

Вид А

1 2 Я Я^ . Q 1П 11 19

Рис. 4.6. Корпус стартера СТ142-Б в сборе:

  1. - катушка; 2 - корпус; 3 - винт полюса; 4 - изоляционная втулка; 5, 6 - соответственно уплотни- тельная и изоляционная шайбы; 7 -шайба; 8 -выводной болт; 9 -гайка М12; 10 -пружинная шайба;

  2. - изоляционный материал; 12 -полюс

Рис. 4.7. Полюс стартера СТ142-Б

Корпус. Полюсы. Обмотка возбуждения

Корпусы (рис. 4.6) электростартеров изготавливают из трубы или стальной полосы (сталь 10 или Ст.2) с последующей сваркой стыка.

С целью улучшения герметизации корпус не имеет окон для доступа к щеткам. Длина корпуса в 1,6-2 раза больше длины пакета якоря. Толщина корпуса за­висит от диаметра D корпуса и составляет (0,05-0,08) D. В корпусе 2 предусмо­трено отверстие для выводного болта 8 обмотки возбуждения. Корпус может иметь установочные прорези на торцах и конусообразные проточки для уста­новки уплотнительных колец.

К корпусу 2 винтами 3 крепят полюсы 12 с катушками 1 обмотки возбужде­ния. Все автомобильные стартеры вы­полняют четырехполюсными. Катушки последовательных и параллельных об­моток возбуждения устанавливают на отдельных полюсах, поэтому число ка­тушек равно числу полюсов.

Горячекатанные или штампованные полюсы (рис. 4.7) стартера состоят из магнитопровода, полюсных наконечни­ков и изготавливаются из профильной стали 10.

Рис. 4.8. Катушка возбуждения стартера СТ142-Б:

1 - изоляционный материал между витками; 2 - лента батистовая; 3 -провод ПММ; 4 -прокладка

Катушки (рис. 4.8) последовательной обмотки имеют небольшое число вит­ков неизолированного медного прово­да 3 прямоугольного сечения марк

и

ПММ. Между витками катушки прокладывают электроизоляционный картон толщиной 0,2-0,4 мм. Катушки параллельной обмотки возбуждения наматыва­ют изолированным круглым проводом марок ПЭВ-2 и ПЭТВ. Снаружи катушки изолируют лентой из изоляционного материала (хлопчатобумажная тафтяная лента, батистовая лента Б-13). Внешняя изоляция после пропитывания лаком и просушивания имеет толщину 1-1,5 мм. Перспективно применение полимерных материалов при изолировании катушек, с помощью которых можно получить по­крытия, равномерные по толщине, стойкие к воздействию агрессивной среды и повышенной температуры.

Якорь

Якорь (рис. 4.9) стартера представляет собой шихтованный сердечник, в па­зы которого укладываются секции обмотки. В шихтованном сердечнике меньше потери на вихревые токи. Пакет якоря напрессован на вал 4, вращающийся в двух или трех опорах с бронзографитовыми подшипниками, подшипниками из других порошковых материалов, либо с подшипниками качения.

Пакет якоря набран из стальных пластин (сталь 0,8 кп или сталь 10) толщиной 1-1,2 мм (рис. 4.10). Крайние пластины пакета из электроизоляционного карто­на ЭВ толщиной 2,5 мм предохраняют от повреждения изоляционный материал лобовых частей обмотки якоря.

В стартерных электродвигателях применяют простые волновые обмотки с одно- и двухвитковыми секциями (см. рис. 4.9, б). Одновитковые секции выполняют из неизолированного пря­моугольного провода марки ПММ. Об­мотки с двухвитковыми секциями на­матывают круглыми изолированными проводами ПЭВ-2 и ПЭТВ.

Полузакрытые или закрытые пазы якорей могут иметь прямоугольную или грушевидную форму (рис. 4.11). При прямоугольной форме пазов обеспечи­вается лучшее их заполнение прямо­угольным проводом. В этом случае проводники в пазы укладывают в два слоя и изолируют друг от друга и от пакета якоря гильзами S-обраэной формы из электрокартона толщиной 0,2-0,4 мм или полимерной пленки. Пазы грушевидной формы с постоян­ным или переменным сечением зубца применяют в стартерах малой мощно­сти с двухвитковыми секциями. Концы секций обмотки якоря укладывают в прорези «петушков» коллектор­ных пластин. Конец одной секции и начало следующей по ходу обмотки присо­единяют к одной коллекторной пластине.

На лобовые части обмотки якоря накладывают бандажи, состоящие из не­скольких витков проволоки, хлопчатобумажного шнура или стекловолокнисто- го материала, намотанных на прокладку иэ электроизоляционного картона.

Рис. 4.11. Форма и размеры пазов со округлениями:

а - прямоугольный полузакрытый; б - грушевидный полузакрыты

й

Бандаж из стекловолокна менее дорогостоящий, для него можно не применять крепежные скобы. Бандаж может быть изготовлен в виде алюминиевого коль­ца с изоляционной кольцевой прокладкой из гетинакса или текстолита. Лобовые части секций изолируют друг от друга электроизоляционным картоном.

Коллекторы. Щетки. Щеткодержатели

В электростартерах применяют сборные цилиндрические коллекторы на ме­таллической втулке, а также цилиндрические и торцовые коллекторы с пласт­массовым корпусом.

Сборные цилиндрические коллекторы (рис. 4.12, а), применяемые на старте­рах большой мощности, составляют иэ медных пластин и изолирующих прокла­док из миканита, слюдинита или слюдопласта. Пластины в коллекторе закреп­ляются с помощью металлических нажимных колец 2 и изоляционных корпусов 4 по боковым опорным поверхностям. От металлической втулки 1, которую на­прессовывают на вал якоря, медные пластины изолируют цилиндрической втулкой из миканита.

Рис. 4.12. Коллекторы электростартеров:

а -цилиндрический на металлической втулке (СТ142); б - цилиндрический с пластмассо­вым корпусом (СТ142); в - торцовый (29.3708); 1 - металлическая втулка; 2 - нажимное кольцо; 3 - изоляционный материал втулки; 4 - изоляционный корпус; 5 - тайка; 6 - пла­стмассовый корпус; 7 - армировочное кольцо

Рабочая поверхность коллектора должна иметь строго цилиндрическую фор­му. Монолитность конструкции и биение рабочей поверхности сборных цилинд-

б

Рис. 4.13. Щеточно-коллекторные узлы:

а - стартера СТ230-Б с цилиндрическим коллектором; 6 - стартера 29.3708 с торцовым коллекто­ром; 1 -стяжной болт; 2 -коллектор; 3 -канвтик щетки; 4 -щетка; 5 -щеткодержатель; 6 -крыш­ка со стороны коллектора; 7 - винт крепления канатика щетки; 8 - защитный кожух; 9 - вал якоря; 10 -пружина

рических коллекторов зависят от точности изготовления сопрягаемых деталей. Вследствие податливости изоляционных прокладок между пластинами перво­начальная форма сборного цилиндрического коллектора в процессе эксплуата­ции может измениться, что приводит к усилению искрения под щетками.

В цилиндрических коллекторах с пластмассовым корпусом (рис. 4.12, б) пла­стмасса является формирующим элементом коллектора. Она плотно охватыва­ет сопрягаемые поверхности независимо от конфигурации и точности изготов­ления коллекторных пластин, изолирует коллекторные пластины от вала и вос­принимает нагрузки. В качестве пресс-материала чаще всего используется пластмасса АГ-4С. Для повышения прочности коллектора применяют армиро- вочные кольца из металла и пресс-материала. При небольших размерах колле­ктор может быть изготовлен из цельной цилиндрической заготовки, разрезае­мой после опрессовки пластмассой на отдельные ламели.

Торцовые коллекторы (рис. 4.12, в) по сравнению с цилиндрическими имеют меньшие размеры и металлоемкость. Рабочая поверхность торцового коллекто­ра находится в плоскости, перпендикулярной к оси вращения якоря. При изго­товлении торцового коллектора из медной втулки формируется пластина в ви­де диска с отверстием, прямоугольными пазами го числу требуемых коллектор­ных пластин и кольцевыми выступами. Диск со стороны выступов огрессовыва- ется пластмассой. В пластмассовом корпусе прошивают внутреннее отверстие для напрессовки коллектора на вал. Для разделения пластин производится об- сечка коллектора по наружному диаметру.

В стартерах с цилиндрическими коллекторами щетки 4 (рис. 4.13, а) устанавли-вают в четырех коробчатых щеткодержателях 5 радиального типа, закрепленных на крышке 6 со стороны коллектора. Необходимое удельное давление (30—120 кПа) щетки на коллектор обеспечивают спиральные пружины 10. Щеткодержатели изолированных щеток отделены от крышки прокладками из текстолита или дру­гого изоляционного материала. В стартерах большой мощности в каждом из ра­диальных щеткодержателей устанавливают по две щетки.

В электростартерах с торцовыми коллекторами щетки 4 (рис. 4.13, б) разме­щают в пластмассовой или металлической траверсе и прижимают к рабочей по­верхности коллектора витыми цилиндрическими пружинами.

Щетки имеют канатики 3 и присоединяются к щеткодержателям 5 с помощью винтов 7. Обычно щетки устанавливают на геометрической нейтрали. На неко-

1 - вал якоря; 2 - замковое кольцо; 3 - упорное кольцо; 4 - шестерня привода; 5 - рычаг привода; 6 - тяговое реле; 7 -уплотнительная заглушка; 8 -катушка обмотки возбуждения; 9 - якорь тягового реле; 10 - корпус тягового реле; 11 - удерживающая обмотка; 12 - втягивающая обмотка; 13 - сер­дечник тягового реле; 14 - подвижный контакт; 15 - крышка тягового реле; 16 - контактные болты; 17 - бандаж лобовой части обмотки якоря; 18 - обмотка якоря; 19 - защитный кожух; 20 - щетка; 21 - вкладыш подшипника; 22 - торцовый коллектор; 23 - крышка со стороны коллектора; 24 - якорь электродвигателя; 25 - корпус; 26 - поводковая муфта; 27 - крышка со стороны привода; 28 - роли­ковая муфта свободного хода

торых стартерах для улучшения коммутации щетки смещают с геометрической нейтрали на небольшой угол против направления вращения.

Щетки в щеткодержателях должны перемещаться свободно, но без сильного бокового люфта.

В электростартерах применяют меднографитные щетки с добавками свинца и олова. Содержание графита выше в щетках для мощных стартеров и стартеров для тяжелых условий эксплуатации. Плотность тока в щетках электростарте­ров находится в пределах 40-100 А/см2. От допустимой плотности тока зависят размеры щеток и падение напряжения под щетками 1_1щ.

Крышки, подшипники

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 колоколооб- разной формы предусмотрены окна для доступа к щеткам.

Крышки со стороны привода изготавливают методом литья из алюминие­вого сплава или чугуна. Конструкция 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 корпуса 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.

На автомобилях ВАЗ моделей 2108 и 2109 установлен стартер 29.3708, имею­щий только одну опору в крышке 23 со стороны коллектора (рис. 4.14). Вторая опора со стороны привода предусмотрена в картере сцепления.

Тяговые электромагнитные реле

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 (см. рис. 4.14) 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 (рис. 4.15), воздействующий

Рис. 4.15. Тяговое реле стартера СТ142-Б с неразделенной контактной системой:

1,20- резиновые уплотнительные шайбы; 2 - крышка репе (полиамид ПА 66-КС); 3 - резиновое уп- лотнительное кольцо, 4 - контактный диск (ШМТ 4-60, ГОСТ 434-78*); 5 - изоляционная втулка (по­лиамид ПА 66-КС), 6 -чашка (лента 08 кп); 7 -пружина (проволока (1,3+0,03) мм); 8-корпус реле;

  1. - возвратная пружина (проволока (16+ 0,03) мм); 10 - резиновый сильфон; 11 - якорь реле (сталь

  2. ГОСТ 1050-88); 12 -каркас катушки; 13, 14 -соответственно удерживающая и втягивающая об­мотки; 15 - стальной шток; 16 - сердечник реле (сталь 10. ГОСТ 1050-88); 17 - изоляционная шайба (полиамид ПА 66-КС), 18-шайба, 19- скоба (лента 08 кп), 21 -контактный болт (проволока МТ)

на шток 15 с подвижным контактным диском 4. Два неподвижных контакта в виде контактных болтов 21 закрепляют в пластмассовой крышке 2.

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 (см. рис. 4.15) подвижный контакт снабжен пружиной 7. Перемещение подвижного контактного диска в исходное нерабочее положение обеспечивает возвратная пружина 9. В разделенной кон-

Рис. 4.16. Тяговое репе стартера 29.3708 с разделенной контактной системой:

  1. - шток; 2,3 -соответственно втягивающая и удерживающая обмотки; 4 - втулка; 5 - каркас катушки; 6 - сердечник реле; 7, 12 - пружины, 8 - контактный болт, 9 - крышка реле, 10 - контактный диск,

  2. -корпус реле, 13 -якорь реле, 14-винт

тактной системе (рис. 4.16) подвижный контактный диск 10 не связан жестко с якорем 13 реле.

Контактный диск круглой, фасонной или прямоугольной формы устанавлива­ют между изоляционной втулкой и шайбой на штоке. Это обеспечивает надеж­ное 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.

Механизмы привода стартеров

Наибольшее распространение в электростартерах получили бесшумные в рабо­те и технологичные роликовые муфты свободного хода, способные при небольших размерах передавать большие крутящие моменты. Роликовые муфты малочувст­вительны к загрязнению, не требуют ухода и регулирования в эксплуатации.

При включении стартерного электродвигателя наружная ведущая обойма 12 (рис. 4.17) муфты свободного хода вместе с якорем поворачивается относитель­но неподвижной еще ведомой обоймы 17. Ролики 1 под действием прижимных пружин 3 и сил трения между обоймами и роликами перемещаются в узкую часть клиновидного пространства, и муфта заклинивается. Вращение от вала якоря ведущей обойме 12 муфты передается шлицевой втулкой 10. После пус­ка двигателя частота вращения ведомой обоймы 17 с шестерней превышает ча­стоту вращения ведущей обоймы 12, ролики переходят в широкую часть клино­видного пространства между обоймами, поэтому вращение от венца маховика к якорю стартера не передается (муфта проскальзывает).

12 3 18 17

а

Рис. 4.17. Приводные механизмы с роликовыми муфтами свободного хода:

а, б-стартера СТ230-Б; в-стартера 29.3708; 1 -ролик; 2 -толкатель; 3-прижимная пружина; 4 - замковое кольцо; 5 -опорная чашка: 6 -пружина; 7, 8 -поводковые муфты; 9 -буферная пружина; 10 - шлицевая втулка; 11 -центрирующее кольцо; 12 -наружная ведущая обойма: 13 -держатель пружин; 14 -специальная шайба; 15-войлочный уплотнитель; 16 -кожух муфты; 17-ведомая обой­ма с шестерней; 18 - втулки

Для обеспечения надежного заклинивания муфты свободного хода применя­ют индивидуальные и групповые прижимные устройства для роликов. К индиви­дуальным относятся прижимные устройства с пружинами 3, осуществляющими нажатие на ролики 1 непосредственно через индивидуальные плунжеры или толкатели 2 Г-образной формы. В муфтах свободного хода с групповыми при­жимными устройствами число прижимных пружин меньше числа роликов, а за­клинивание роликов между обоймами осуществляется при помощи сепараторов.

Заклинивание роликов в муфтах свободного хрда с бесплунжерными прижим­ными устройствами происходит за счет перемещения толкателей или сепаратора с пазами, в которых размещены ролики. В муфтах с индивидуальными прижимны­ми устройствами витые цилиндрические пружины 3 одним концом упираются в выступы толкателей 2, а другим в отогнутые лепестки держателя пружин 13, со­единенного с ведущей обоймой 12. Сепараторное прижимное устройство сложнее по конструкции, однако позволяет увеличить число роликов, способствует равно­мерному распределению нагрузки на ролики и тем самым повышает нагрузочную способность муфты свободного хода. Благодаря отсутствию отверстий под плун­жеры в бесплунжерных муфтах свободного хода повышается прочность обоймы.

Механизм привода стартера с храповой муфтой свободного хода обеспечива­ет более полное разъединение вала электродвигателя и коленчатого вала дви­гателя при значительно меньших нагрузках на силовые элементы муфты. Хра­повая муфта (рис. 4.18) 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) 3 и направляю­щими штифтами 4 для разъединения ведущего и ведомого храповиков.

Рис. 4.18. Приводной механизм с храповой муфтой свободного хода:

1 - вкладыш; 2 - шестерня; 3 - сегмент (суха­рик); 4 -направляющийштифт; 5,15 -замковые кольца; 6 - ведомый храповик; 7 - коническая втулка; В - ведущий храповик; 9, 13 - шайбы; 10-пружина,; 11 -корпусмуфты; 12-шлицевая направляющая втулка; 14 -буферное резиновое кольцо

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 до упора в шайбу на валу якоря. В конце хода шестерни замыкаются силовые конта­кты тягового реле, вал якоря приво­дится во вращение, а вращающий мо­мент через шлицевую втулку 12, веду­щий 8 и ведомый 6 храповики переда­ется шестерне 2 и далее венцу махо­вика. При передаче вращающего мо­мента в винтовых шлицах втулки 12 и ведущего храповика 8 возникает осе­вое усилие, которое воспринимается буферным резиновым кольцом 14.

Если шестерня привода упирается в венец маховика, сжимается пружина 10 и ведущий храповик 8, перемещаясь по винтовым шлицам втулки 12, своими тор­цовыми зубьями поворачивает ведомый храповик и шестерню 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 вращается вхолостую. Коническая втулка 7 отодвигается вместе с ведущим храповиком и освобождает текстоли­товые сегменты (сухарики) 3, соединенные с быстровращающимся ведомым храповиком 6 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.

Рис. 4.19. Электростартер С1142 с храповой туфтой свободного хода:

1 - болт траверсы; 2 - пружина щеткодержателя; 3 - металлическая втулка коллектора; 4 - нажим­ное металлическое кольцо; 5 - изоляционный конус коллектора; 6 -войлочный фильц; 7-радиаль­ный щеткодержатель; В - траверса; 9 - болт крепления коллекторной крышки; 10 - коллекторная крышка; 11 -щетка; 12,17 -резиновые уплотнительные кольца; 13-корпус; 14-полюс; 15-шток тягового реле; 16 - тяговое реле; 18 - якорь тягового реле; 19 - сильфон; 20 - крышка со стороны привода; 21 - рычаг включения привода; 22 - шестерня привода; 23 - упорная шайба; 24 - втулка подшипника; 25 - храповая муфта свободного хода; 26 - промежуточная опора; 27 - манжеты; 28 -болт крепления крышки со стороны привода; 29 -промежуточный подшипник; 30 -якорь электро­двигателя: 31 -коллектор

Шестерня привода выходит из зацепления с венцом маховика только после выключения тягового реле стартера. Во время отдельных вспышек в цилиндрах шестерня остается в зацеплении, что позволяет стартеру вращать коленчатый вал до тех пор, пока двигатель не сможет работать самостоятельно.

Преимуществом храповой муфты свободного хода го сравнению с роликовы­ми муфтами является высокая надежность, ремонтопригодность и возможность передачи большего вращающего момента при сравнительно небольших габарит­ных размерах.

Крепление стартеров на двигателях

Обычно стартер располагают сбоку картера двигателя, при зтом крышка со стороны привода обращена в сторону маховика и входит в отверстие картера сцепления.

Стартеры мощностью свыше 4,4 кВт 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.

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. 4.19) и резиновой арми­рованной манжеты 27 в промежуточной опоре 26. Герметизирующий сильфон 19 не должен препятствовать регулированию механизма привода.

Стартеры для тяжелых грузовых автомобилей

Стартер, приведенный на рис. 4.20, снабжен храповой муфтой свободного хо­да. Тяговое реле 5 закреплено на корпусе 4. Якорь вращается в трех опорах. Цилиндрический коллектор 2 собран на металлической втулке. В каждом ради­альном коробчатом щеткодержателе 3 установлены по две щетки 15.

Приведенный на рис. 4.21 стартер номинальным напряжением 24 В и номи­нальной мощностью 12 кВт имеет фрикционно-храповой привод 16. Шестерня 19 привода расположена консольно за пределами крышки 15 со стороны при­вода. В подшипнике качения 17 вращается втулка шестерни 19. В подшипнике качения, установленном в крышке со стороны коллектора, установлен вал яко­ря. В стартере применен сборный цилиндрический коллектор 2. В каждом ко­робчатом щеткодержателе установлено по две щетки 3.

Стартер имеет смешанное возбуждение. Две катушки последовательной об­мотки соединены между собой последовательно, а две катушки параллельной

Рис. 4.20. Электростартер 25.3708:

1 - крышка со стороны коллектора; 2 - коллектор; 3 - щеткодержатель; 4 - корпус; 5 - тяговое ре­ле; 6 - якорь электродвигателя; 7 - якорь тягового реле; 8 - рычаг включения привода; 9 - крышка со стораны привода; 10-шестерня привода; 11 -муфта свободного хода (храповая); 12 -промежу­точная опора; 13-катушка возбуждения; 14-полюс; 15-щетки

Рис. 421. Электростартер 16.3708 с фрикционно-храповой муфтой свободного хода: 1 -крышка; 2-коллектор; 3-щетки; 4 -полюс; 5 -крышка тягового реле; 6 -контактный диск; 7-сер­дечник электромагнита; 8 -втягивающая обмотка реле; 9-удерживающая обмотка; 10 -корпус тягово­го реле; 11 - якорь тягового реле; 12 - шток якоря репе; 13- возвратная пружина; 14 - рычаг включе­ния привода; 15 - крышка со стороны привода; 16 - фрикционно-храповой привод; 17 - подшипники; 18 -вал; 19 -шестерня: 20 -корпус; 21 -якорь электродвигателя; 22-катушка обмотки возбуждения

обмотки - параллельно. Ток к последовательной обмотке и к якорю при вклю­чении стартера подводится от аккумуляторной батареи через контакты выклю­чателя стартера и втягивающую обмотку тягового реле.

После замыкания контактов тягового реле силовые контакты контактора КТ130 подключают последовательную обмотку возбуждения и обмотку якоря непосредственно к аккумуляторной батарее, одновременно шунтируя втягива­ющую обмотку тягового реле. Параллельная обмотка электродвигателя старте­ра и удерживающая обмотка тягового реле в течение работы стартера соедине­ны с аккумуляторной батареей через контакты выключателя стартера.

Стартеры с дополнительными встроенными редукторами

и постоянными магнитами

Редукторы, встраиваемые в стартеры, разделяются на три основных типа: ци­линдрический с внешним зацеплением, цилиндрический с внутренним зацепле­нием и планетарный. Редукторы выполняются одноступенчатыми с прямозубы­ми шестернями.

Конструкция стартеров с цилиндрическим редуктором с внешним зацеплени­ем представлена на рис. 4.22. Редуктор расположен в корпусе 23 (рис. 4.22). Преимуществом цилиндрического редуктора с внешним зацеплением является технологичность изготовления его зубчатых колес. К недостаткам относится увеличение высоты стартера по сравнению со стартерами без редуктора из-за смещения осей стартерного электродвигателя и привода на 30-50 мм. Появле­ние радиальной нагрузки на вал якоря электродвигателя требует применения подшипников качения.

В стартерах с цилиндрическими редукторами, имеющими внутреннее зацепле­ние, меньше смещение осей электродвигателя и привода, что облегчает компо­новку стартера на двигателе. Недостатки - повышенная сложность изготовления зубчатых колес, присутствие радиальной нагрузки на вал электродвигателя.

Планетарный редуктор между приводом и валом электродвигателя (рис. 4.23) состоит из внешнего зубчатого колеса, закрепленного в корпусе 9 редуктора, в котором в подшипнике вращается водило 10 с зубчатыми колесами (сателлита­ми) 11. Планетарный редуктор обеспечивает соосность осей электродвигателя и привода, чем упрощается компоновка стартера на двигателе взамен старте­ров без дополнительного редуктора. Планетарный редуктор не создает ради­альную нагрузку на вал электродвигателя, что дает возможность применять для вала якоря подшипники скольжения. Технология изготовления деталей таких редукторов сложнее, однако сборка проще благодаря соосности основных узлов стартера.

Внешнее зубчатое колесо изготавливается из пластмассы типа Полиамид-66, иногда с добавками графита или методом порошковой металлургии. Сателлиты, прессованные из порошкового материала, вращаются на осях в подшипниках скольжения или в игольчатых подшипниках. Последние предпочтительнее, так как обеспечивают больший КПД редуктора. Ось сателита одновременно явля­ется внутренней обоймой игольчатого подшипника. Это предъявляет высокие требования с материалу и точности изготовления осей. Центральное зубчатое колесо выполняется как одно целое с валом якоря или может быть съемным.

Рис. 4.22. Конструкция стартера со встроенным цилиндрическим редуктором с внешним зацеп­лением:

1, 14 - пружинные шайбы; 2 - стяжной болт; 3 - крышка со стороны коллектора; 4, 15 - гайки; 5 -шайба стопорная; 6, 25 -шарикоподшипники; 7 -якорь в сборе; 8 -корпус в сборе; 9 -перемыч­ка; 10- гайка контактного болта тягового реле; 11 - тяговое реле; 12- шайба; 13, 22. 27, 30 - уплот- нительные кольца; 16-рычаг в сборе; 17 -ось рычага; 18 -шестерня привода; 19-упорная шайба; 20 - регулировочная шайба; 21, 26-винты; 23-корпус редуктора в сборе; 24 -кольцо; 28 -регули­ровочная прокладка; 29 -крышкв подшипника

Для получения минимальных механических потерь и обеспечения высокого сро­ка службы предъявляются повышенные требования к точности изготовления зубчатых колес и других деталей редуктора. С той же целью применяют высо­кокачественные смазочные материалы. Передаточное отношение редуктора обычно составляет 3-5.

Якорь стартера с редуктором имеет конструктивные особенности. Обмотка якоря пропитана компаундом, уменьшающим вероятность его разноса. В связи с повышенной частотой вращения якорь обязательно подвергается динамической балансировке. Для снижения потерь на гистерезис и вихревые токи пакет якоря собирают из пластин тонколистовой (толщина 0,5 мм) электротехнической стали.

В связи с уменьшенной металлоемкостью и повышенной удельной мощностью стартеры с редуктором обладают большей тепловой напряженностью по срав­нению со стартерами без редуктора.

Наиболее ответственным в стартерах с редуктором является щеточного-кол-

Рис. 4.23. Электростартер с планетарный редуктором:

1 - крышка со стороны коллектора; 2 - коллектор; 3 - щеткодержатель; 4 - корпус стартера; 5-тя­говое реле; 6 - рычаг включения привода; 7 - муфта свободного хода; 8 - крышкв со стороны при­вода; 9 -корпус редуктора с солнечной шестерней; 10 -водило; 11 -шестерни-сателлиты

лекторный уэел. Плотность тока на щетках из-за увеличения быстроходности и уменьшенной длины якоряв режиме максимальной мощности в 1,5-2,5 раза пре­вышает плотность тока у обычных стартеров. В таких условиях требуется при­менение специальных щеток, имеющих на сбегающем крае повышенное содер­жание графита. Это увеличивает сопротивление коммутируемой цепи, улучша­ет коммутацию. Кроме того, применяется сдвиг щеток против направления вра­щения на 0,3-0,5 коллекторного деления. В итоге обеспечивается уменьшение изнашивания щеток и коллектора до уровня стартеров без редукторов.

Стартер на рис. 4.23 имеет электромагнитное возбуждение, а некоторые сов­ременные стартеры мощностью 1-2 кВт - возбуждение от постоянных магнитов. Используются постоянные магниты из феррита стронция, которые имеют повы­шенную коэрцитивную силу по сравнению с магнитами из феррита бария. Повы­шенная коэрцитивная сила увеличивает стойкость магнитов против размагни­чивания реакцией якоря в момент включения стартера, когда действует сила тока короткого замыкания. Для повышения стойкости к размагничиванию при­меняют специальную обработку сбегающего участка магнита, приводящую к до­полнительному местному повышению коэрцитивной силы, увеличивают число полюсов до шести или применяют экранирование сбегающей части полюса маг­нитным шунтом, замыкающим часть магнитного потока якоря.

Стартер имеет массу на 30-50% меньшую, чем стартеры обычной конструкции, за счет повышения частоты вращения вала электродвигателя в 3-5 раз. Однако встраиваемый редуктор несколько увеличивает длину по оси стартера. Для ог­раничения длины применяют укороченный привод, в котором функцию буферной пружины выполняет пружинный рычаг, или располагают буферную пружину в тя­говом реле стартера. Кроме того, длину стартеров мощностью 2-2,5 кВт умень­шают за счет углубления ступицы крышки со стороны коллектора и размещения вкладыша вала в цилиндрической выемке в торце коллектора.

Стартер с редуктором, особенно планетарным, более сложен. Он имеет боль­шее количество деталей и более трудоемок в изготовлении. Снижение трудо­емкости достигается автоматизацией изготовления ряда деталей, сборки узлов и всего стартера.

При мощности до 1 кВт редуктор в стартер встраивают редко, так как услож­нение конструкции не компенсируется малым снижением металлоемкости. Стар­теры такой мощности выполняются с возбуждением от постоянных ферро- стронциевых магнитов. Появились стартеры с возбуждением от постоянных маг­нитов высокой энергии, изготовленных из сплава железо-неодим-бор. Такие магниты называются «Магнаквенч». Стартер без редуктора с магнитами желе- зо-неодим-бор существенно меньше по массе и объему стартера с электромаг­нитным возбуждением. Энергия магнитов «Магнаквенч» лежит в пределах 100- 290 кДж/м3, тогда как у магнитов из феррита стронция - 22-30 кДж/м3. Сплав же- лезо-неодим-бор дорог, кроме того, он окисляется на воздухе и восприимчив к воздействию температуры. Для предотвращения окисления изготавливают эпо- ксидно-клееные магниты, в которых зерна сплава обволакиваются компаундом, герметически изолирующим их от воздействия окружающей среды.

Электродвигатель стартера

Электродвигатель стартера
Система пуска преобразует электрическую энергию аккумуляторной батареи в механичес­кое раскручивание коленчатого вала двигателя до частоты, при которой он начинает работать. Эта работа осуществляется электростартером. Частота вращения коленчатого вала, необходимая для его пуска, составляет примерно 60‑100 об/мин для дизельных двигателей и 80‑200 об/мин для бензиновых двигателей. Вместе с тем, частота вращения двигателя стартера намного больше той, что необходима для пуска двигателя. Система электропуска состоит из пяти основных элементов: выключателя зажигания, или кнопки пуска, предохранительного выключателя(-ей), если предусмотрено конструкцией, тягового реле стартера, электродвигателя стартера и аккумуляторной батареи. При повороте ключа зажигания в положение запуска двигателя или при нажатии кнопки пуска ток от аккуму­ляторной батареи питает тяговое реле, а затем через замкнутые контакты реле питание получает электродвигатель стартера. Если автомобиль оснащен датчиком нейтрального положения коробки передач или педали сцепления, для подачи питания к тяговому реле и запуска двигателя необходимо, чтобы в коробке была включена нейтральная передача. Реле стартера представляет собой электромагнитный выключатель, который крепится к электродвигателю. Под действием протекающего по обмоткам тягового реле тока возникает магнитное усилие, втягивающее якорь. Одновременно якорь тягового реле соединен рычагом с муфтой свободного хода и приводной шестерней электродвигателя стартера. Передвигаясь под действием рычага, шестерня входит в зацепление с зубчатым венцом маховика. Затем ток начинает питать обмотки электродвигателя. В результате взаимодейст­вия магнитных полей, создаваемых этим током, крутящий момент от вала стартера пере­дается маховику и производится пуск двигателя. Двигатель стартера представляет собой компактный, но достаточно мощный электромотор, который выдает большую мощность за короткий интервал времени. После того как водитель отпустил ключ зажигания, он возвращается в положение «зажигание». В этот момент тяговое реле отключается, а рычаг за счет действия возвратных пружин передвигает шестерню назад и выводит ее из зацепления с венцом маховика. Электродвигатель стартера быстро останавливается. Все, о чем говорилось на этой странице, относится к стартеру, оснащенному муфтой свободного хода (она применяется на большинстве легковых автомобилей). Но существуют электродвигатели с другими типами обгонных муфт: роликовой муфтой Bendix и храповой муфтой свободного хода. Общий принцип работы одинаков для всех типов.

Стартер с планетарным редуктором
Режим удерживания якоря реле
Режим втягивания якоря реле

 
 
Разные типы обгонных муфт

При внимательном рассмотрении конструкции тягового реле можно заметить, что в нем используются две цепи управления. Их называют втягивающей и удерживающей обмотками. Для ввода шестерни в зацепление с зубчатым венцом маховика необходимое усилие достигается за счет подсоединения обеих обмоток к аккумуляторной батарее. До тех пор, пока шестерня не вошла полностью в зацепление, электродвигатель стартера вращается медленно, так как обе обмотки реле находятся под напряжением. Как только зацепление произошло, якорь тягового реле замыкает силовые контакты. В результате размыкается втягивающая обмотка, а удерживающая продолжает работать, предотвращая самопроизвольное смещение шестерни электродвигателя стартера. Теперь стартерный электродвигатель получает питание от аккумуляторной батареи напрямую, а не через обмотки реле, поэтому его частота вращения повышается и двигатель запускается. В некоторых стартерах устанавливается планетарный редуктор, увеличивающий его крутящий момент. Для предотвращения превышения частоты вращения якоря электро­двигателя в электростартеры устанавливают защитный механизм. Обычно он представляет собой обгонную муфту, которая предотвращает передачу вращения от венца маховика на якорь двигателя, так как в обратном направлении шестерня якоря вращается свободно. Такое решение используется наиболее часто. Находит также свое применение и многодисковая обгонная муфта: при передаче крутящего момента от стартера к двигателю диски сжаты пружиной, поэтому стартер вращает коленчатый вал двигателя. После запуска двигателя муфта начинает проскальзывать, предотвращая поломку электродвигателя стартера.

Дата добавления: 2016-07-18; просмотров: 2711; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Похожие статьи:

Конструкция стартеров

Конструктивно электростартер объединяет в себе электродвигатель и механизм привода с электромагнитным тяговым реле, муфтой свободного хода и шестерней понижающего редуктора. В стартер автомобиля может быть встроен дополнительный редуктор, если передаточное число от шестерни привода к венцу маховика недостаточно. Электростартеры классифицируют по способу возбуждения электродвигателя (последовательного, смешанного, с возбуждением от постоянных магнитов), типу привода, способу крепления на двигателе и степени защиты от окружающей среды. Рассмотрим особенности конструкции стартеров на конкретных примерах. Стартер автомобиля состоит (рис. 1) из корпуса 18 с полюсами 3 и катушками обмотки возбуждения 2, якоря 19 с коллектором 27, пакетом пластин и об­моткой якоря 7, механизма привода с электромагнитным тяговым реле, муфтой свободного хода 15 и шестерней 14, крышек 12 (со стороны привода) и 22 (со стороны коллектора), щеточного узла со щеткодержателями, щетками и щеточными пружинами. Корпус 18 стартера автомобиля является частью магнитной системы электродвигателя, служит несущей конструкцией для крышек, воспринимает вращающий момент и передает его элементам крепления стартера на двигателе. Корпус выполняют из цельнотянутой трубы или стальной полосы с последующей сваркой стыка. К корпусу винтами прикреплены полюсы - на стартере их четыре. Полюсы состоят из магнитопровода и полюсных наконечников. Для обеспечения постоянного воздушно­го зазора по окружности между полюсами и якорем полюсы растачивают.

Рис. 1. Стартер:

1 - обмотка якоря; 2- обмотка возбуждения; 3 - полюс; 4 - контакты тягового реле; 5 - контакт замыкания добавочного резистора; 6 - обмотки тягового реле; 7 - якорь тягового реле; 8 - регулировочный винт-тяга; 9 - защитный кожух; 10 - рычаг; 11 - винт регулировки хода шестерни; 12 - крышка со стороны привода; 13 - упорное кольцо; 14 - шестерня; 15 - муфта свободного хода; 16 - пружина; 17 - поводковая муфта; 18 - кор­пус; 19 - якорь; 20 - защитная лента; 21 - коллектор; 22 – крышка со стороны коллектора.

На полюсах располагаются катушки обмотки возбуждения. Число катушек равно числу полюсов. Для намотки последовательной обмотки возбуждения используют неизолированный медный провод прямоугольного сечения. Между витками проложен электроизоляционный картон толщиной 0,2...0,4 мм. В стартерах со смешанным возбуждением для намотки катушек параллельной обмотки возбуждения применяют круглый изолированный провод с эмалевой изоляцией. Внешняя изоляция представляет собой хлопчатобумажную ленту, которую для повышения электрической и механической прочности пропитывают лаком. Стартеры автомобильные с катушками с последовательным возбуждением могут быть соединены последовательно, попарнопараллельно или параллельно. Катушки параллельной обмотки в стартерах смешанного возбуждения обычно соединяют последовательно. Между собой катушки соединены контактной сваркой или заклепками с последующей пайкой. Для экономии меди и уменьшения массы стартеров иногда применяются алюминиевые провода. В этом случае катушки соединяют методом холодной сварки.

Якорь 19 стартера имеет шихтованный сердечник в виде пакета стальных пластин толщиной 1,0...1,2 мм, что уменьшает потери на вихревые токи. Крайние пластины пакета из электроизоляционного картона предохраняют от повреждения изоляцию лобовых частей обмотки якоря. В электродвигателях стартеров автомобиля применяют простые волновые и петлевые обмотки с одно- и двухвитковыми секциями.

Большее распространение в автомобильных стартерах получили волновые обмотки, обладающие рядом преимуществ по сравнению с петлевыми - лучшие массогабаритные показатели, отсутствие специальных уравнительных соединений. Лобовые части обмотки якоря укрепляют бандажами из нескольких витков проволоки, хлопчатобумажного шнура или стекловолокнистого материала, пропитанного синтетическими смолами. Лобовые части секций изолируют одну от другой электроизоляционным картоном или полимерными трубами. Концы секций обмотки якоря укладывают в прорези петушков коллекторных ламелей, чеканят и соединяют с коллекторными ламелями пайкой. Коллектор 21, составленный из медных ламелей, является наиболее ответственным узлом электродвигателя. Коллекторы подвергаются значительным электрическим, тепловым и механическим нагрузкам. В стартерах применяют сборные цилиндрические коллекторы на металлической втулке (стартеры большой мощности), а также цилиндрические и торцовые с пластмассовым корпусом. Сборный коллектор состоит из отдельных пластин твердотянутой профильной меди и изолирующих прокладок из миканита, слюдинита или слюдопласта толщиной 0,4...0,9 мм. Цилиндрические коллекторы с пластмассовым корпусом набирают в виде пакета медных пластин и в специальной форме запрессовывают в пластмассу. Использование в качестве формирующего элемента пластмассы повышает монолитность, прочность коллектора и позволяет автоматизировать процесс его изготовления. Пластмассовый корпус изолирует коллекторные ламели и воспринимает нагрузки. Рабочая поверхность торцового коллектора находится в плоскости, перпендикулярной оси вращения якоря (рис. 2). При этом снижается расход меди, уменьшается длина стартера, повышается уровень механизации и автоматизации производства коллекторов. Пакет якоря и коллектор напрессовывают на вал, вращающийся в двух или трех опорах с подшипниками из порошкового материала или бронзографитными. Подшипники скольжения расположены в крышках и промежуточной опоре. Смазочный материал в подшипники закладывается в процессе производства и добавляется при обслуживании стартеров в эксплуатации. В стартерах большой мощности подшипники имеют масленки с резервуарами и смазочными фильцами. Промежуточную опору обычно устанавливают в стартерах с диаметром корпуса 115 мм и более. При ее применении уменьшаются прогиб вала и износ подшипников. Промежуточные опоры в виде диска из чугуна, стали или алюминиевого сплава зажимают между корпусом и передней крышкой и крепят к передней крышке.

Непосредственно к коллекторной крышке или к траверсе заклепками и винтами прикреплены щеткодержатели 4. Щеткодержатели изолированных щеток отделены от  крышек прокладками из текстолита или другого изоляционного материала. Щеткодержатели обеспечивают правильное расположение и необходимое усилие прижима щеток к рабочей поверхности коллектора. Надежность электрического контакта между щеткой и коллектором в значительной мере определяется усилием, с которым щетка прижимается к коллектору пружиной 2, и изменением этого усилия в процессе изнашивания щетки и уменьшения ее высоты. Начальное давление пружин на щетке находится в пределах 30...130 кПа. Применяют спиральные пружины из ленточной стали или витые цилиндрические пружины.

Рис. 2. Электростартер с торцовым коллектором:

1 - вал якоря; 2 и 3 - соответственно упорное и замковое кольца; 4 - шестерня; 5 - рычаг привода; 6 - тяга реле; 7 - уплотнительная заглушка; 8 - обмотка возбуждения; 9, 10, 13 и 15 - соответственно якорь, корпус, «сердечник и крышка тягового реле; 11 и 12 - соответственно удерживающая и втягивающая обмотки; 14 - подвижный контакт; 16 - контактныеболты; 17 - бандаж лобовой части обмотки якоря; 18 - обмотка якоря;  19 - защитный кожух; 20 - щетка; 21 - вкладыш подшипника; 22 - торцовый коллектор; 23 и 27- соответственно коллекторная и передняя крышки; 24 - якорь электродвигателя; 25 - корпус; 26 - поводковая муфта; 28 - роликовая муфта свободного хода.

Щетки торцовых коллекторов (см. рис. 2.) размещены в пластмассовой или металлической траверсе и прижаты к рабочей поверхности коллектора витыми цилиндрическими пружинами, что позволяет сохранить постоянство прижимных усилий в течение длительного срока службы. В стартерах применяют меднографитовые щетки с добавлением олова и свинца, причем содержание графита в щетках больше у мощных стартеров и у стартеров с тя­желыми условиями коммутации. Конструкция кожуха (приводной крышки) 9 (см. рис. 1) зависит от материала, типа механизма привода, способа крепления стартера на двигателе и тягового реле на стартере. Шестерня привода стартера может быть установлена между опорами под приводной крышкой или консольно за ее пределами. Консольное расположение шестерни характерно для стартеров с инерционным приводом, с перемещающимся якорем, с тяговым реле, встроенным в переднюю крышку соосно приводу или размещенным в коллекторной крышке. Разработаны конструкции стартеров с одной опорой в коллекторной крышке (см. рис. 2.2). Другая опора вала со стороны привода расположена в картере маховика двигателя. Стартеры, предназначенные для тяжелых условий работы на большегрузных автомобилях и тракторах, отличаются большой степенью герметизации. Например, в стартере СТ142 для дизелей (рис. 2.14) герметизация обеспечивается установкой в местах разъема резиновых колец 12 и 77, применением пластмассовых

Рис. 3. Стартер для дизелей: 1 - болт траверсы; 2 - пружина щеткодержателя; 3 - металлическая втулка коллектора; 4 - нажимное металлическое кольцо; 5 - изоляционный корпус коллектора; 6- войлочный фильц; 7 - радиальный щеткодержа­тель; 8 - траверса; 9 и 28 - болты крепления соответственно коллектор­ной и приводной крышек; 10 и 20 - соответственно коллекторная и при­водная крышки; 11 -щетка; 12\л 17- резиновые уплотнительные кольца; 13 -корпус; 74-полюс; 75 и 18- соответственно шток и якорь тягового реле; 16-тяговое реле; 19-сильфон; 21 –рычаг включения привода; 22- шестерня привода; 23 -упорная шайба; 24 - вкладыш подшипника; 25-храповичная муфта свободного хода; 26 - промежуточная опора; 27- манжета; 29-вкладыш промежуточного подшипника; 30 якорь электродвигателя; 31 -коллектор

Автомобильные стартеры, имея идентичные по конструкции электродвигатели, могут существенно отличаться по конструкции приводных механизмов. По типу и принципу работы механизма привода можно выделить следующие основные группы стартеров: - 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 за счет перемещения якоря.

На отечественных автомобилях применяются стартеры с принудительным вводом шестерни в зацепление. Для предотвращения разноса якоря после пуска ДВС 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 стоимость. Однако включение шестерни сопровождается значи­тельными ударными нагрузками, что ограничивает область их при­менения стартерами мощностью до 1 кВт. Зацепление шестерни при осевом перемещении якоря за счет магнитодвижущей силы полюсов стартерного электродвигателя используется за рубежом на стартерах мощностью 3...5 кВт. Стартеры обладают компактной конструкцией, хорошо компонуются на двигателях, но имеют повышенный расход меди и работают ненадежно при стоянке автомобилей на уклонах. 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 ДВС во время пуска и, работая в режиме обгона, автоматически разъединяют стартер и ДВС после пуска. Наибольшее распространение получили приводные механизмы с роликовыми муфтами свободного хода, в которых заклинивание роликов происходит благодаря возникновению сил трения в сопряженных деталях. На рис. 4. представлен в упрощенном виде принцип работы роликовой муфты. При включении стартера крутящий момент от наружной ведущей обоймы передается роликами на внутреннюю обойму при заклинивании роликов. Как только двигатель будет запущен (сот < оог) наружная обойма станет ведомой (ведущим будет зубчатый венец маховика), ролики расклиниваются и муфта начинает пробуксовывать.

Динамические характеристики муфты определяются комплексом сил, действующих на ролик в процессе прокручивания вала ДВС и после его запуска.

Рис. 4. Схема действия сил в роликовой муфте свободного.

Такими силами являются: Рц - центробежная сила инерции, резко возрас­тающая после пуска двигателя и имеющая нормальную Рн и тангенциальную Рт составляющие; сила тяжести ролика тg\ нормальная реакция в месте контакта с внутренней обоймой N; усилие прижимной пружины Рпр, сила трения на поверхности соприкосновения ролика с обоймой FTp. Рабочие поверхности наружной обоймы выполняются по сложной кривой (спираль Архимеда или логарифмическая кривая). Одним из основных параметров муфты является угол заклинивания а. В зависимости от а изменяются нагрузки, действующие на обоймы привода, и тангенциальная сила инерции Рт, действующая на прижимное устройство в момент работы роликовой муфты в режиме обгона. В стартерных приводах угол заклинивания лежит в пределах 4...6°. Для обеспечения надежного контакта роликов с рабочими поверхностями применяют прижимные устройства, по типу конструкции которых роликовые муфты подразделяются на плунжерные и бесплунжерные.

В плунжерных роликовых муфтах (рис. 5.) при увеличении частоты вращения (в режиме обгона) действующая на ролики 1 центробежная сила возрастает, а момент трения между роликами и ведомой обоймой 14 уменьшается. Под действием центробежной силы ролики, преодолевая сопротивление прижимных пружин 3, перемещаются в широкую часть клиновидного пространства. При этом муфта проскальзывает и предохраняет стартер от разноса. Однако при неустойчивом пуске, когда возникают пропуски воспламенения в отдельных цилиндрах ДВС, создаются значительные ускорения. При этом действующие на ролики центробежные силы достигают больших значений и могут превысить создаваемые прижимными пружинами усилия, что вызывает динамическую пробуксовку муфты.

В муфтах свободного хода с бесплунжерными устройствами заклинивание роликов происходит за счет перемещения толкателей (рис. 2.17) или сепараторов с пазами, в которых размещены ролики.

2  3                                             6 7 8 9 10 11 12   13    14      15 16 17 18 

Рис. 5. Привод стартера с плунжерной роликовой муфтой свободного хода: 1 - ролики; 2 - плунжер; 3 и 11 - соответственно прижимная и буферная пружины; 4 - упоры пружины; 5и 14 -соответственно наружная ведущая и ведомая обоймы, 6 и 10 - замковые кольца; 7 - чашка; 8 - пружина; 9 - втулка отвода; 12 - шлицевая направляющая втулка; 13 - центрирующее кольцо; 75-металлическая пластина, 16 - кожух муфты; 17- шестерня привода; 18- вкладыш

В первом случае витые цилиндрические пружины 3 одним концом упираются в выступ толкателей 2, а другим - в отогнутые лепестки пластины 13, соединенные с наружной обоймой, закрывающей ее рабочую полость. В муфтах с групповыми прижимными устройствами используется одновитковая пружина кручения, закрепляемая одним концом на сепараторе, а другим на наружной ведущей обойме. Сепараторная конструкция прижимного устройства обеспечивает надежную фиксацию роликов и равномерное распределение нагрузки на них. Благодаря отсутствию отверстий под плунжеры в бесплунжерных муфтах свободного хода повышается прочность обоймы. Общее взаимодействие элементов конструкции стартера (см. рис. 1/) при запуске двигателя следующее.

Якорь 7 тягового реле, втягиваясь магнитным полем обмоток 6, перемещает рычаг 10 и связанную с ним муфту 17 привода. При этом шестерня 14 стартера входит в зацепление с венцом маховика дви­гателя. Подвижной контакт тягового реле замыкает цепь батарея -стартер, и якорь последнего начинает вращаться. Если шестерня не вошла в зацепление с венцом маховика (так называемое «утыкание» шестерни стартера в зубцы венца маховика), то рычаг 10 будет про­должать перемещаться, сжимая пружину 16. Как только якорь начнет вращаться, шестерня повернется и под действием пружины 16 ее зубья войдут во впадины между зубьями венца маховика.

Рис 6. Привод стартера с бесплунжерной муфтой свободного хода: 1 - ролик; 2 - Г- образный толкатель, 3 и 9- соответственно прижимная и буферная пружины, 4 и 8- замковые кольца; 5 - чашка; 6- пружина; 7 - втулка отвода; 10 -шлицевая направляющая втулка; 11 и 15 - соответст­венно центрирующее и войлочное кольца; 12 и 77-соответственно наружная ведущая и ведомая обоймы; 13- пластина с отогнутыми лепестками; 14 - специальная шайба, 16- кожух муфты; 18 - шестерня; 19-вкладыш В случае если шестерня привода не вышла из зацепления с венцом маховика после пуска двигателя, срабатывает муфта свободного хода 15 и вращение от двигателя не передается на якорь, что предохраняет его от разноса.

В стартерах большой мощности (более 5 кВт) роликовые муфты работают ненадежно, поэтому для них разработаны специальные конструкции приводов. Двигатели КамАЗ и некоторые другие дизели оснащены стартером, в приводном механизме которого применяется храповая муфта свободного хода (рис. 7.). Детали привода расположены на направляющей втулке 12, имеющей прямые внутренние шлицы и многозаходную ленточную наружную резьбу. Направляющая втулка может перемещаться вместе с приводом по шлицам вала стартера. На наружной резьбе втулки 12 расположена ведущая половина 8 храповой муфты. Ведомая половина 6 выполнена как одно целое с шестерней и может свободно вращаться на втулке 12 в бронзографитовых подшипниках. Торцы половин храповой муфты снабжены зубцами и прижимаются один к другому пружиной 10. Ведомая половина 6 заперта в корпусе 11 замковым кольцом 5. Замковое кольцо 15 удерживает корпус 11 от перемещения вдоль втулки 12. Для амортизации ударов при включении стартера пружина 10 упирается в корпус 11 через стальную шайбу 13 и резиновое кольцо 14. Для предотвращения изнашивания двигатель запущен, а стартер еще не выключен, предусмотрен механизм блокировки. Внутри ведомой половины 6 муфты находятся три пластмассовых сухаря 3 с радиальными отверстиями, в которые входят направляющие штифты 4. Наружная поверхность сухарей имеет коническую фаску, прилегающую к выточке стальной конической втулки 7, установленной в ведущей половине 8 муфты. Пружина 10 через втулку 7 прижимает сухари 3 к направляющей втулке 12. При передаче вращающего момента от вала стартера к венцу маховика возникает осевое усилие, прижимающее ведущую и ведомую половины храповой муфты. Как только ДВС будет пущен, произойдет пробуксовка храповой муфты, так как изменится направление передаваемого усилия на шестерне стартера (при пуске - от шестерни к венцу, а при работающем двигателе - от венца к шестерне). Во время пробуксовки ведущая половина 8 отодвигается от ведомой б, сжимая пружину 10. Вместе с ведущей половиной 8 отодвигается втулка 7, освобождая сухари 3, которые под действием центробежных сил перемещаются вдоль штифтов 4 и блокируют муфту в расцепленном состоянии. После выключения стартера ведущая половина 8 под действием пружины 10 прижмется к ведомой 6 и втулка /установит сухари 3 в исходное положение.

Рис. 7. Механизм привода с храповой муфтой свободного хода:

1 - вкладыш подшипника; 2- шестерня; 3-сегмент (сухарик); 4 - направ­ляющий штифт; 5 и 15 - замковые кольца; 6 и 8- соответственно ведомая и ведущая половины храповой муфты; 7 и 12 - соответственно коническая и шлицевая направляющая втулки; 9 и 13 - шайбы; 10 - пружина; 11 - корпус; 14 - буферное резиновое кольцо.При упоре шестерни стартера в зубья венца маховика корпус 11 привода под действием усилия тягового реле вместе с направляющей втулкой 12 продолжает перемещаться вдоль шлицев вала стартера, сжимая пружину 10. При этом ленточная резьба втулки 12 заставляет поворачиваться ведущую половину 8 и шестерню стар­тера (до 30°), что обеспечивает ее зацепление с венцом маховика.

Рис. 8. Механизм привода стартера:

1- вал якоря; 2 - стакан; 3 - рычаг; 4 - буферная пружина; 5 - шайба; 6 - гайка; 7 - пружина; 8 - шестерня, 9 - упорное кольцо; 10 - спиральный паз,

На рис. 8. изображен механизм привода стартера дизельных двигателей. На специальных шлицах вала якоря 1 установлены гайка 6 и шестерня 8. Гайка двумя внешними выступами входит в продольные пазы этой шестерни. Между гайками и хвостовиком шестерни помещена пружина 7. На вал якоря свободно посажен стакан 2 со спиральным пазом 10. На опорной втулке стакана размещены буферная пружина 4 и шайба 5. Ход шестерни на валу ограничивает упорное кольцо 9. При включении стартера тяговое реле, действуя на рычаг 3, перемещает стакан 2. При этом опорная втулка нажимает на ведущую гайку 6 и продвигает ее вместе с шестерней до упорного кольца 9. Если зубья шестерни упираются в зубья венца маховика, то ведущая гайка 6 сжимает пружину 7 и поворачивает шестерню 8, так как шлицевые пазы в шестерне 8 шире шлицев вала якоря 1. В первый момент пуска двигателя стакан 2 поворачивается благодаря трению и по спиральному пазу 10 отводится назад в исходное положение, освобождая место для отхода шестерни. Как только двигатель будет пущен, венец маховика начнет вращать шестерню стартера, и она, перемещаясь по спиральным шлицам, отойдет в первоначальное положение. Абсолютное большинство современных автомобильных старте­ров имеет принудительное электромагнитное включение и выключение шестерни. Приводные механизмы этих стартеров имеют дис­танционно управляемые тяговые реле. Электромагнитные тяговые реле отличаются по конструкции и способу крепления на стартере. Большинство отечественных стартеров имеют двухобмоточные реле, устанавливаемые на приливе приводной крышки.

Двухобмоточное тяговое реле стартёра (см. рис. 1) имеет две обмотки: втягивающую и намотанную на нее удерживающую, кото­рые расположены на латунной втулке. В ней свободно перемещается стальной якорь 7. Удерживающая обмотка рассчитана только на удержание якоря 7 в притянутом состоянии. Она наматывается проводом меньшего сечения и имеет самостоятельный вывод на массу. Удерживающая обмотка работает длительное время и больше нагревается. Втягивающая обмотка подключена параллельно силовым контактам 4 реле. При включении реле она совместно с удерживающей обмоткой создает необходимую силу притяжения. При замыкании силовых контактов реле втягивающая обмотка отключается. Тяговое реле связано рычагом 10 с приводным механизмом. Два пальца нижней разветвленной части рычага соединены с поводковой муфтой 17.

На стартерах малой мощности могут применяться однообмоточные тяговые реле. Существуют конструкции стартеров, у которых тяговые реле расположены соосно с валом стартера либо в крышке со стороны привода, либо в крышке со стороны коллектора.                                                                                                                                                    ,

Стартер с редуктором

Параметром, определяющим рациональное согласование мощностной характеристики электропускового устройства с пусковыми характеристиками ДВС, является передаточное число Iдс привода от стартера к двигателю. Этот параметр оказывает влияние на угол наклона механической характеристики стартерного электродвига­теля, приведенной к коленчатому валу ДВС. Для каждого двигателя и заданных условий пуска существуют оптимальные передаточные числа, при которых наилучшим образом используются мощностные характеристики пускового устройства. Однако при безредукторной передаче передаточное число Iдс может быть не более 16, что ограничивается условиями механической прочности ведущей шестерни стартера. С другой стороны, увеличение передаточного числа позволяет уменьшить размеры и соответственно массу электродвигателя стартера, так как эти параметры изменяются обратно пропорцио­нально частоте вращения вала. Последние годы одним из главных направлений совершенствования систем пуска является уменьше­ние массы активных материалов, стоимость которых составляет около 50% себестоимости стартера. При этом, помимо использования таких известных методов, как замена медных проводов обмоток на более легкие алюминиевые и уменьшение габаритов за счет применения изоляции более высокого класса нагревостойкости, все более широко стали применяться высокооборотные малогабаритные стартерные электродвигатели с встроенным редуктором. В конструкциях стартеров с редуктором между ротором электродвигателя и шестерней, сидящей на выходном валу стартера, встраивается редуктор, понижающий частоту вращения в 3...4 раза. При этом частота вращения вала электродвигателя может быть повышена до 15 000 ... 20 000 мин-1 в режиме холостого хода. Блок электродвигателя представляет собой механизм с малыми размерами, высокой частотой вращения и низким моментом.

Конструктивно редукторы могут быть выполнены простыми рядными с внешним или внутренним зацеплением (рис. 9.), а также планетарными. Наиболее перспективным является так называемый планетарный редуктор Джемса (рис. 10.), применяемый для передачи движения с небольшими замедлениями (5...7). Его достоинст­вами является симметричность передаваемых усилий, компактность и высокий КПД, превосходящий КПД соответствующих простых редукторов (см., например, рис. 2.22). Передаточное число такого редуктора:Ip=1+Zц/Zв,где zu и zB - число зубьев соответственно центрального неподвиж­ного колеса 13 (см. рис. 2.23) и ведущей шестерни 10.

Рис. 9. Стартер с редуктором внутреннего зацепления

: 1 - передняя крышка; 2- приводной рычаг, 3 и 4 -соответственно якорь и обмотки тягового реле; 5 - контактный диск; 6- обмотка возбуждения; 7- щетка; 8 - подшипник; 9 - коллектор; 10- якорь электродвигателя; 11 - ведущая шестерня редуктора; 12- ведомое зубчатое колесо с внут­ренним зацеплением; 13- роликовая муфта свободного хода; 74-шестерня привода; 75-вал привода

Стартер применяется на легковых автомобилях с бензиновыми двигателями с объемом до 5 литров или дизельными с объемом до 1,6 литра. Стартер имеет меньшие размеры и на 40% меньшую массу чем традиционные стартеры, спроектированные для тех же целей и обеспечивает эквивалентную или большую мощность.

Рис. 10. Стартер Bosch:

1 - крышка со стороны привода; 2 - шестерня привода; 3 - тяговое реле; 4 - клемма; 5 - крышка со стороны коллектора; 6 - щеткодержатель с графитными щетками; 7- коллектор; 8 - якорь; 9 - постоянные магниты; 10 - статор (корпус); 11 - планетарный редуктор; 12 - приводной рычаг; 13 - механизм привода.

На рис. 10. представлен стартер Bosch со встро­енным редуктором и возбуждением от постоянных магнитов, а на рис. 11. отдельно его якорь с планетарным механизмом. Особенностями конструкций стартеров с редукторами являются: малые размеры и масса электродвигателя; уменьшение нагрузки на аккумуляторную батарею при пуске ДВС в связи с применением электродвигателя с малым моментом (малые разрядные токи); повышение возможностей пуска двигателя при низких температурах; снижение выходной мощности при малых нагрузках; более тяжелые условия работы муфты свободного хода, повышенный шум из-за высокой частоты вращения вала электродвигателя и наличия редуктора; тяжелые условия работы щеточно-коллекторного узла электродвигателя в связи с большой скоростью коммутации.

Применение стартеров с редукторами потребовало в значительной степени изменить технологию их изготовления. В частности, для увеличения механической прочности быстровращающихся частей стали применять более прочную изоляцию обмоток якоря, заменять лайку соединений в главных цепях сваркой, точно баланси­ровать вращающиеся части и т. п.

Рис. 11. Якорь и планетарный редуктор стартера Bosch:

1 - вал водила планетарной передачи с винтовыми шлицами; 2 - зубчатое колесо с внутренним зацеплением; 3 - планетарные шестерни (сателли­ты); 4 - солнечное колесо на валу якоря; 5 - якорь; 6 - коллектор

Электростартер современного легкового автомобиля: особенности конструкции, принцип действия, диагностика неисправностей, ремонт.

СХЕМЫ----> СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 1-50----> СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 51-100

Д. Соснин В автомобильном электростартере нового поколения электродвигатель не имеет статорных обмоток возбуждения, которые заменены на постоянные магниты, а механический привод дооборудован понижающим планетарным редуктором, который установлен непосредственно в корпусе стартера. Это позволило сделать стартер высокооборотистым, легким, малых размеров и более эффективным в работе.

Стартерный электродвигатель
Классический* электростартер — это устройство, состоящее из электродвигателя (ЭДВ) постоянного тока с последовательной обмоткой возбуждения, который на время пуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) подключается к аккумуляторной батарее (АКБ) с помощью пускового тягового реле (ПТР). Это же реле посредством рычага с вилкой перемещает по оси стартера муфту свободного хода (МСХ) и тем самым механически сочленяет шестерню на валу стартерного электродвигателя непосредственно с венечной шестерней маховика ДВС. Конструкция стартера, при которой вал электродвигателя соединяется прямо с маховиком ДВС, имеет ряд недостатков. Так, передаточное число главного редуктора, состоящего из венечной шестерни маховика и шестерни МСХ, не может быть достаточно высоким. Ограничения накладываются расчетным размером диаметра маховика, а также числом, размером и прочностью зубцов шестерни МСХ. В такой редукторной паре — соотношение зубцов не может быть более 16—18.

Это приводит к необходимости использовать в стартере такой электродвигатель, у которого обороты якоря «мягко» сочетаются с механической нагрузкой на валу. К таким относятся электродвигатели с последовательной обмоткой возбуждения, обладающие мягкой механической характеристикой (рис. 1, а). Именно такие ЭДВ широко применяются в классических электростартерах.

Конструктивным недостатком ЭДВ с последовательным возбуждением является то, что в нем ток возбуждения, равный току якоря, делает обмотку возбуждения громоздкой, сильно нагревающейся, а магнитную систему статора недостаточно эффективной и с низким КПД. Даже при заданном ограничении на время работы, стартер получается тяжелым и больших размеров. Кроме того, ЭДВ с последовательным возбуждением в режиме холостого хода может пойти «вразнос». От указанных недостатков свободны ЭДВ с независимым (от тока якоря) возбуждением.

Независимое возбуждение магнитного поля на статоре ЭДВ можно получить тремя способами:

обмоткой возбуждения, которая подключена к отдельному от якоря источнику электрической энергии (управляемое независимое возбуждение — рис. 1, б); обмоткой возбуждения, подключенной параллельно якорю ЭДВ (параллельное возбуждение — рис. 1, в); постоянными магнитами на статоре (возбуждение от постоянных магнитов относится к неуправляемому независимому возбуждению — рис. 1, д). Электродвигатель с питанием обмотки возбуждения от независимого источника (рис. 1, б) в автомобильной системе электростартерного пуска не используется, так как на борту автомобиля один пусковой источник электрической энергии — аккумуляторная батарея. Электродвигатели с чисто параллельным возбуждением (рис. 1, в) в автомобильных электростартерах неэффективны, так как напряжение АКБ при пуске ДВС в зимнее время (при температуре ниже — 20 °С) резко падает до 8—9 В. При этом намагничивающая сила параллельной обмотки возбуждения, а следовательно и крутящий момент стартера, значительно ослабевают, пуск ДВС становится невозможным. Кроме того, характеристика ЭДВ с параллельным возбуждением жесткая, что недопустимо при низком передаточном соотношении между оборотами стартерного ЭДВ и оборотами коленвала ДВС, так как это может привести к ударным перегрузкам и поломкам в зубцах механического привода. Однако жесткость характеристики ЭДВ обеспечивает плавность хода стартера, а также ограниченность оборотов холостого хода, и поэтому параллельное возбуждение иногда вводится в ЭДВ классического электростартера дополнительно к последовательному (рис. 1, г). Такое возбуждение обеспечивает ЭДВ усредненную (умеренно жесткую) механическую характеристику и называется смешанным. Используется, например, в стартерах для автомобилей ВАЗ. Исключительно удачным техническим решением для автомобильного электростартера является наличие в его конструкции электродвигателя с независимым возбуждением от постоянных магнитов (рис. 1, д) и дополнительного понижающего планетарного редуктора, установленного непосредственно внутри корпуса стартера между валом электродвигателя и осью, по которой перемещается муфта свободного хода (о планетарных редукторах см. ниже). Такие стартеры имеют следующие преимущества.

* Широко распространенное, общеизвестное техническое устройство, послужившее основой для разработки изделия нового поколения, принято называть классическим

Во-первых, главное магнитное поле электродвигателя с постоянными магнитами на статоре не зависит ни от тока якоря, ни от падения напряжения АКБ при пуске ДВС. Во-вторых, система постоянных магнитов на статоре электродвигателя делается многополюсной (не менее шести полюсов), что позволяет заметно уменьшить габариты магнитной системы (постоянные магниты значительно меньше электромагнитов), а следовательно и всего стартера в целом. КПД и обороты стартерного электродвигателя с многополюсным статором также выше. В-третьих, сами постоянные магниты выполняются не из сплавов дорогостоящих металлов, а из спекаемых ферритовых порошков с большой коэрцитивной силой, что делает магниты легкими, прочными, технологичными и, как следствие, дешевыми. В-четвертых, наличие дополнительного понижающего редуктора в электростартерной системе пуска позволяет оптимально согласовать жесткую механическую характеристику электродвигателя независимого возбуждения с минимальной пусковой частотой вращения коленвала ДВС при максимальной механической нагрузке стартера. И наконец, в-пятых, стартерный ЭДВ с независимым возбуждением от постоянных магнитов и с дополнительным редуктором может работать в режиме повышенных оборотов при пуске холодного двигателя, потребляя при этом от АКБ меньший ток по сравнению с классическим стартером. КПД стартерного режима АКБ и надежность пуска ДВС увеличиваются. Как и любая новая техника, электростартеры с планетарным редуктором и с возбуждением от постоянных магнитов на начальном этапе внедрения обладали некоторыми недостатками: они были значительно дороже классических за счет высокой стоимости постоянных магнитов и планетарного редуктора; в них быстрее изнашивались щетки из-за более высоких оборотов; их работа сопровождалась повышенным шумом. Современная технология изготовления стартеров нового поколения исключает эти недостатки. Так, постоянные магниты, как уже отмечалось, стали ферритовыми. Главная шестерня планетарного редуктора изготавливается литьем под давлением из термореактивной пластмассы. Пластмассу армируют бронзой, что делает планетарную шестерню прочной, износостойкой, технологичной и дешевой. Остальные детали дополнительного редуктора обычного исполнения. Планетарный редуктор с пластмассовой шестерней не шумит. Быстрый износ коллекторных щеток устранен применением в них более жесткого графита и удалением из него порошковой меди. Последнее стало возможным за счет понижения величины якорного тока. Уменьшена сила прижатия щеток к коллектору.

Следует однако заметить, что стоимость стартера нового поколения пока еще несколько выше стоимости классического. Но если 15 лет назад разница в цене была около 150 %, то в последнее время она не превышает 50 %.

Устройство стартера
На рис. 2, а приведена конструкция стартера с постоянными магнитами на статоре ЭДВ и с дополнительным планетарным редуктором. Аналогичную конструкцию имеет стартер фирмы BOSCH типа DW:12/1.1 серии 0.001.108.009 (рис. 2, б), на примере которого рассмотрим особенности устройства электростартеров современных легковых автомобилей.

Любой автомобильный электростартер, как классический, так и современный, состоит из пяти основных функциональных узлов: якоря 24 — это вращающая часть ЭДВ стартера; статора 4, 25, 26 — неподвижная часть ЭДВ; коллекторно-щеточного механизма (КЩМ) 2, 27; пускового тягового электрореле (ПТР) 5...11 и передаточного механизма внутри стартера 14...22. С помощью двух стартерных крышек 1 и 15 и статорного ярма 26, являющегося также корпусом стартера, функциональные узлы сочленяются в единую конструкцию пускового устройства — электростартер, который по отношению к ДВС является навесным агрегатом.

Назначение всех перечисленных функциональных узлов в классическом стартере общеизвестно и не требует пояснений. Современный электростартер по сравнению с классическим имеет два основных конструктивных отличия: статор не имеет обмоток возбуждения, так как оснащен постоянными магнитами 4, 25, а передаточный механизм, находящийся внутри стартера, дополнен планетарным редуктором 20...22.

Рассмотрим детально указанные отличия.

Cистема запуска двигателя. Стартер

Система запуска двигателя предназначена для создания первичного крутящего момента коленвала двигателя с оборотами, необходимыми для образования нужной степени сжатия, для воспламенения горючей смеси. Управление системой запуска может быть ручным, автоматическим и дистанционным.

Система пуска двигателя состоит из основных функциональных устройств:

  1. Аккумуляторная батарея
  2. Стартер
  3. Механизмы управления запуска (замок зажигания, блок управления автоматическим пуском, система дистанционного управления)
  4. Соединительные провода большого сечения (многопроволочные медные).

Предъявляемые требования к системе запуска:

  • надежность работы стартера (отсутствие поломок в 45-50 тыс. км. пробега)
  • возможность уверенного  запуска в условиях пониженных температур
  • способность системы к многоразовым пускам в течение короткого времени.

Устройство стартера автомобиля

Основным узлом системы запуска двигателя является стартер. Представляет собой электродвигатель постоянного тока напряжением 12 вольт и, развивающий на холостом ходу примерно 5000 об\мин.

Стартер состоит из пяти основных элементов:

  1. Корпус стартера выполнен из стали, имеет форму цилиндра. На внутреннюю стенку корпуса крепятся обмотки возбуждения (обычно четыре) совместно с сердечниками (полюсами). Крепеж происходит винтовым соединением. Винт закручивается в сердечник, который прижимает обмотку к стенке. Корпус имеет резьбовые технологические отверстия для крепления передней части, в которой происходит движение обгонной муфты.
  2. Якорь стартера представляет собой ось из легированной стали, на которую запрессован сердечник якоря и коллекторные пластины. Сердечник имеет пазы для укладки обмоток якоря. Концы обмоток надежно крепятся к коллекторным пластинам. Коллекторные пластины расположены по кругу и жестко установлены на диэлектрической основе. Диаметр сердечника напрямую связан с внутренним диаметром корпуса (совместно с обмотками). Якорь крепится в передней крышке стартера и в задней крышке при помощи втулок, изготовленных из латуни, реже из меди. Втулки одновременно являются и подшипниками.
  3. Втягивающее реле или тяговое реле устанавливается на корпус стартера. В корпусе тягового реле, в задней части находятся силовые контакты – «пятаки», и подвижный контакт-перемычка, выполненные из мягких металлов. «Пятаки» представляют собой обыкновенные болты, запрессованные в эбонитовую крышку тягового реле. При помощи гаек к ним крепятся силовые провода от аккумулятора и от плюсовых щеток стартера. Сердечник тягового реле соединяется, через подвижное «коромысло» с обгонной муфтой, в простонародье именуемой бендиксом.
  4. Обгонная муфта (бендикс) крепится подвижно на вал якоря и представляет собой роликовый механизм, который связан с шестерней зацепления с венцом маховика. Конструкция собрана так, что при подаче крутящего момента на бендикс в одну сторону, ролики, находящиеся в сепараторе выходят из пазов сепаратора и жестко фиксируют шестерню к наружной обойме.  При вращении в противоположную сторону ролики западают в сепаратор, и шестерня вращается независимо от наружной обоймы.
  5. Щеткодержатель элемент стартера, через который подается рабочее напряжение на медно-графитные щетки, а затем передается на коллекторные пластины якоря. Выполнен щеткодержатель в виде диэлектрической обоймы с металлическими вставками, внутри которых находятся щетки. Контакты щеток (мягкий многожильный провод) при помощи точечной сварки привариваются к полюсным пластинам. Полюсными пластинами обычно являются «хвосты» обмоток возбуждения.

Принцип работы пусковой системы и стартера

Этапы работы стартера следующие: стыковка с зубчатым венцом маховика, пуск стартера, расстыковка стартера.

На деле это выглядит следующим образом: при включении замка зажигания и повороте ключа в положение «запуск», по цепи «+» АКБ - замок зажигания - обмотка тягового реле - «+» выхода стартера - плюсовая щетка - обмотка якоря - минусовая щетка, срабатывает тяговое реле. Под действием сердечника реле подвижный контакт замыкает силовые пятаки, через которые подается ток от АКБ на плюсовой провод стартера. Плюс стартера соединен с плюсовой полюсной пластиной и плюсовыми щётками. Минус по умолчанию подключен постоянно.

После подачи тока вокруг обмоток якоря и обмоток возбуждения возникают магнитные потоки, которые направлены в одну сторону а, как известно, одинаковые полюса магнита отталкиваются друг от друга, так возникает круговое движение якоря.

В момент срабатывания втягивающего реле, «коромысло» приходит в движение вместе сердечником реле и выталкивает бендикс на шлицах якоря, в сторону венца маховика. Якорь в этот момент начинает вращаться и приводит в действие маховик. Если двигатель автомобиля завелся, а ключ зажигания еще не отпущен, наступает момент, когда обороты двигателя превышают обороты стартера, в этом случае срабатывает обгонный механизм бендикса.

Для дизельных двигателей или двигателей большой мощности, применяется другой механизм подачи вращения на бендикс. Применяется редуктор, встроенный в корпус стартера. Редуктор представляет собой механизм привода трансмиссии, т.е. по внутренней зубчатой обойме вращаются три сателлита, которые и приводят в действие вал, на котором подвижно находится бендикс. Достоинство таких стартеров в малых габаритах и большой мощности.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:


Смотрите также