4.2.2. Назначение, устройство и принцип действия системы пуска.

Системы электрического пуска.

Предназначена для прокручивания коленчатого вала двигателя.

Для бензинового двигателя пусковая частота вращения коленчатого вала состав-ляет 40-100 об/мин, а для дизеля 120-200 об/мин. Автомобильные двигатели можно пускать как от руки, так и электрическим стартером.

Пуск от руки применяют для карбюраторных двигателей в качестве резервного средства, если аккумуляторная батарея разрядилась и стартером нельзя провернуть коленчатый вал.

Пуск электрическим стартером наиболее распространен. В качестве стартеров при-меняют высокооборотные электродвигатели постоянного тока, конструктивно объединен-ные с шестеренным приводом, соединяющим вал стартера с зубчатым венцом маховика. Стартер включают при помощи выключателя зажигания. Аккумуляторная батарея является источником электрической энергии, необходимой для питания цепи стартера. Работа стартера основана на взаимодействии магнитных полей обмоток возбуждения и якоря при прохождении по ним электрического тока (ток, идущий от АКБ создает магнитные потоки в катушках возбуждения и обмотке якоря. При взаимодействии этих магнитных потоков вал (якорь) стартера начинает вращаться и проворачивать коленчатый вал двигателя).

Требования, предъявляемые к стартеру:

• привод стартера должен обеспечивать соединение шестерни стартера с венцом маховика только на время пуска двигателя;

• после пуска вал стартера должен немедленно отключаться (в противном случае венец маховика будет вращать якорь стартера с очень большой частотой и нитки обмотки якоря могут под действием центробежной силы выйти из пазов);

• крутящий момент, развиваемый стартером, должен быть выше, чем М_кр, необходимый для прокрутки к/в двигателя.

Значения М_кр при полном торможении якоря в начале пуска двигателя наибольшее и постепенно уменьшается по мере увеличения частоты вращения, в связи с чем max потребляемый ток может достигать 900А.

Стартеры

По типу привода

По способу управления

С непосредственным управлением

С механическим приводом

С дистанционным управлением

С электромагнитным приводом

Рис. 11 Классификация стартеров.

Непосредственное управление - это когда водитель, нажимая ногой на педаль, при помощи рычага вводит в зацепление зубчатое колесо стартера с венцом маховика (механический привод) и одновременно тем же рычагом замыкает цепь питания (в настоящее время на изучаемых автомобилях такие стартеры не устанавливаются. Однако довольно большое количество автомобилей, работающих в автохозяйствах, имеют стартеры с механическим приводом и непосредственным управлением).

Дистанционное управление - это когда водитель, нажимая на кнопку или повер-тывая ключ в замке зажигания, включает только реле привода, а оно вводит зубчатое колесо стартера в зацепление с венцом маховика.

1. при расположении стартера и аккумуляторной батареи на значительном расстоянии друг от друга дистанционное управление позволяет сократить длину проводов, по которым проходит электрический ток большой силы;

2. при дистанционном управлении стартер можно включать лишь после включения зажигания.

Реле включения стартера.

Предназначено для подачи тока на тяговое реле и исключение прохождения тока большой величины через контакты замка зажигания.

Устройство:

• корпус,

• электромагнитная катушка,

• контакты обмотки реле включения,

• клеммы реле.

Стартер.

Стартеры представляют собой почти одинаковые по конструкции электрические двигатели, различающиеся лишь схемой соединения обмоток, сечением проводов, механизмами привода управления и т. д.

Назначение - для преобразования эл. Е_АКБ в механическую и передачи ее на маховик.

Характеристика:

- двигатель ЗиЛ-131: марка стартера СТ130-А1, N_е – 1.5-1.8 л.с., М_кр.max – 2.25 кгс м, потребляемый ток 12В, с электромагнитным приводом, дистанционным управлением, четырехполюсный.

Место установки: болтами к картеру сцепления и блоку двигателя.

Общее устройство: электродвигатель, механизм управления, механизм привода.

Электродвигатель:

Устройство: корпус с 4-мя полюсными сердечниками 20 (малоуглеродистая сталь) и обмоткой возбуждения 19 (разделена на две параллельные ветви, в каждой ветви по две последовательно соединенных катушки), якорь 15 (вал 12 с обмоткой - в пазы магнитопровода якоря заложена обмотка, состоящая из секций толстой медной ленты, концы которой соединены с пластинами коллектора 16), 3 подшипника скольжения (бронзографитовые втулки, размещенные в крышках 8, 17 и в среднем опорном диске); крышки (со стороны коллектора – стальная, с окнами для доступа к щеткам; со стороны привода – чугунная, с фланцем для крепления стартера к картеру маховика); щеткодержатели со щетками (4-е: 2 отрицательных – связаны с Массой - корпусом, 2 положительных - изолированы, все крепятся к крышке со стороны коллектора, щетки прижимаются к коллектору пружинами).

Механизм управления: назначение: для создания усилия на рычаге привода и замыкания цепи рабочего тока стартера; размещение: на корпусе стартера; устройство: корпус, тяговое реле 3 (неподвижный контакт тягового реле 1, якорь или сердечник тягового реле 4 со штоком, подвижным контактом 2 и возвратной пружиной, тяговое реле 3 с втягивающей и удерживающей обмотками; регулировочный винт-гайка 5.

Втягивающая обмотка включена последовательно обмотке якоря, а удерживающая параллельно.

Муфта свободного хода (рис. 12в)

Предназначена для передачи вращения только в одном направлении - к маховику, что предохраняет якорь от значительного увеличения его частоты вращения при передаче вращения от маховика к стартеру.

Состоит из ведущей обоймы, перемещающейся на шлицах вала, и ведомой обоймы с шестерней и четырьмя клинообразными выемками. В клинообразных выемках помещены ролики с пружинами. Вращение ведущей обоймы вызывает перемещение роликов в узкую часть выемки и заклинивание ими ведомой обоймы на ведущей. Если вращать по ходу ведомую обойму относительно ведущей, то ролики перемещаются в более широкую часть выемок и ведомая обойма будет свободно вращаться на ведущей.

На валу якоря установлена втулка 31, жестко соединенная с обоймой 34, которая закрыта кожухом 32. Зубчатое колесо 10 изготовлено как одно целое со ступицей 33. В обойме 34 есть фасонные пазы, в которых расположены ролики 35, отжимаемые в узкую часть паза пружинами 37 через плунжеры 36.

При вращении якоря стартера (пуск двигателя) ролики заклинивают ступицу 33 и обойму 34, заставляя их вращаться как одно целое, и крутящий момент с зубчатого колеса 10 передается на зубчатый венец маховика. Когда двигатель начнет работать, зубчатый венец маховика будет вращать колесо с большей частотой вращения и ролики расклинят ступицу 33 и обойму 34.

Механизм привода: назначение: для ввода шестерни стартера в зацепление с зубчатым венцом маховика, передачи М_кр от вала якоря на венец маховика и быстрого отключения якоря от маховика после пуска; размещение: на валу 12 якоря; устройство: зубчатое колесо 10, муфта свободного хода 11 (роликового типа), буферная пружина, поводковая муфта 13 (разрезная), ограничительная пружина, рычаг 6 (с эксцентриковой осью).

Работа.

Для включения стартера необходимо повернуть ключ зажигания вправо до отказа, при этом замыкается цепь обмотки реле включения.

Электрический ток создает магнитное поле, под действием которого якорь 4 тягового реле втягивается внутрь катушки и через рычаг 6 включения стартера вводит его зубчатое колесо 10 в зацепление с зубчатым венцом маховика. В конце хода якорь 4 зажимает на контактный диск 27, замыкая контакты 28 выключателя, и накоротко замыкает втягивающую обмотку 26 реле. От аккумуляторной батареи ток поступает к стартеру, и якорь 15 стартера начинает вращаться. Якорь 4 тягового реле удерживается внутри катушки благодаря магнитному полю удерживающей обмотки 25. Когда двигатель начинает работать, нужно выключить стартер, повернув ключ выключателя зажигания в первое положение («включено зажигание»). При этом выключается цепь обмотки реле включения, размыкаются контакты 24, намагничивание якоря 4 тягового реле прекращается, контактный диск 27 отходит от выводов тягового реле, и стартер отключается от аккумуляторной батареи. Одновременно пружина якоря 4 (рис. 2.2,а) разжимается, перемешаются якорь, винт 5 и поворачивается рычаг 6, выводящий зубчатое колесо 10 из зацепления с венцом маховика.

Рис. 2.2. Стартер СТ130-А1 с электромагнитным приводом и дистанционным управлением

а - конструкция; б - электрическая схема стартера; в - узел муфты свободного хода

1 - неподвижный контакт тягового реле; 2 - подвижный контакт; 3 - тяговое реле; 4 - якорь тягового реле; 5 - регулировочный винт-гайка; 6 - рычаг включения стартера; 7 - винт для регулировки хода зубчатого колеса; 8 - крышка стартера со стороны привода; 9 - упорное коль-цо; 10 - зубчатое колесо стартера; 11 - муфта свободного хода; 12 - вал якоря; 13 - муфта; 14 - корпус; 15 - якорь; 16 - коллектор; 17 - крыш-ка со стороны коллектора; 18 - щетка; 19 - об-мотка возбуждения; 20 - магнитный полюс; 21 - аккумуляторная батарея; 22 - генератор; 23 - реле включения; 24 - контакты; 25 - удержи-вающая обмотка; 26 - втягивающая обмотка; 27 - контактный диск; 28 - контакты выключа-теля; 29 - регулятор напряжения; 30 - выклю-чатель зажигания; 31 - втулка; 32 - кожух; 33 - ступица; 34 - обойма; 35 - ролик; 36 - плунжер; 37- пружина; В и Ш – выводы (стрелками показано направление тока при пуске двигателя стартером).

При повороте ключа зажигания в исходное положение цепь удерживающей обмотки размыкается, и сердечник тягового реле, а с ним рычаг и медный диск включения вернутся в исходное положение, стартер выключится.

На автомобиле КамАЗ:

- марка стартера СТ142Б, N_е – 10.5л.с., М_кр.max – 6.5 кгс м.

- в стартере применен привод с храповичным механизмом свободного хода, при-вод перемещается по шлицам вала якоря. Он состоит из корпуса, ведущей и ведомой полумуфт, пружины, втулки со спиральными шлицами и механизма для центробежного разъединения полумуфт.

Рис. 2.3. Электрическая схема стартера СТ103

1 - коллектор; 3 и 6 - выводы; 7 - контактный диск; 9 - якорь реле; 10 - серьга; 12 - рычаг; 18 - обмотка возбуждения; 21 - корпус стартера; 22 - магнитный полюс; 23 - втягивающая обмотка реле; 24 - удерживающая обмотка реле; 25 - аккумуляторная батарея; 26 - выключатель цепи аккумуляторной батареи; 27 - кнопка (ключ) включения стартера

На дизеле (автомобиля МАЗ-5335) применен стартер (СТ103) с электромагнитным приводом и дистанционным управлением.

При нажатии на кнопку 27 включения стартера ток от аккумуляторной батареи 25 поступает в тяговое реле 8 и идет далее по двум параллельным цепям:

• втягивающая обмотка 23 - верхний вывод 6 - вывод 3 - щетки 5 - коллектор 1 - обмотка якоря 19 - коллектор 1 - две параллельные обмотки возбуждения 18 - масса (корпус) - аккумуляторная батарея 25;

• удерживающая обмотка 24 - масса (корпус) - аккумуляторная батарея 25.

После пуска двигателя зубчатое колесо стартера начнет вращаться от маховика с большей частотой вращения, чем вал якоря, а поэтому будет «отброшено» по резьбе вала в первоначальное положение («удар» воспримет буферная пружина).

Т.о., зубчатое колесо стартера автоматически разъединяется с венцом маховика. При отпускании кнопки стартера обмотки реле обесточиваются, якорь выходит из катушки реле, отводит контактный диск 7 от вывода б, отключая этим стартер от аккумуляторной батареи.