Система электростартерного пуска. Стартер предназначен для дистанционного пуска двигателя автомо­биля

Стартер предназначен для дистанционного пуска двигателя автомо­биля. Он представляет собой электродвигатель постоянного тока с элек­тромагнитным тяговым реле и механизмом привода.

При включении замка зажигания срабатывает тяговое реле (рису­нок 2.2 и 2.3), в результате чего шестерня привода входит в зацепление с венцом маховика двигателя, и замыкаются силовые контакты в цепи пита­ния электродвигателя. Якорь стартера через механизм привода приводит во вращение коленчатый вал и сообщает ему обороты, необходимые для начала самостоятельной работы двигателя. Минимальное пусковое число оборотов, при котором двигатель может начать работу, для карбюратор­ных систем составляет 70...90 об/мин, а для дизельных двигателей и систем с впрыском бензина- 100...200 об/мин.

 

Рисунок 2.2 - Электрическая схема включения стартера

Рисунок 2.3 - Зацепление шестерни привода с венцом маховика двигателя

При пуске стартера ток разряда АКБ составляет 100... 1500 А, поэто­му время работы стартера ограничено. По существующим нормативам продолжительность попытки пуска бензинового двигателя составляет 10 с, дизеля -15 с, интервал между попытками - 60 с, а после 3 попыток - 3 мин.

После запуска двигателя автомобиля отпускается ключ зажигания, размыкаются силовые контакты, тяговое реле и электродвигатель отклю­чаются от аккумуляторной батареи и привод стартера выводится из зацеп­ления с венцом маховика.

Обозначение стартера

Ранее стартер обозначался буквами «СТ», номером модели и ее мо­дификацией. Например, СТ221. В настоящее время используется цифровое обозначение вида ХХХХ.3708, где первые две цифры соответствуют номеру модели, третья цифра - модификации, а четвертая - исполнению (в некото­рых случаях третья и четвертая цифры могут отсутствовать). Так 5702.3708 - это стартер 57 модели, общеклиматического исполнения.

Устройство стартеров

Стартер состоит из корпуса, в котором смонтированы катушки воз­буждения с полюсами; якоря с обмоткой и коллектором; крышек (со сто­роны коллектора и со стороны привода); привода, состоящего из рычага приводной шестерни и муфты свободного хода; и тягового реле, состоя­щего из катушки, ярма, якоря, штока с контактной пластиной, крышки с контактными болтами.

Корпус электростартера изготавливают из трубы или стальной поло­сы с последующей сваркой стыка. В корпусе преду­смотрено отверстие для выводного болта обмотки возбуждения, но не име­ется окон для доступа к щеткам (с целью улучшения герметизации).

К корпусу винтами крепят полюсы с катушками обмотки возбуж­дения (рисунок 2.4). Все автомобильные стартеры выполняют четырехполюсными. Катушки последовательных (сериесных) и параллельных (шунтовых) обмоток возбуждения устанавливают на отдельных полюсах, по­этому число катушек равно числу полюсов. Катушки последовательной обмотки имеют небольшое число витков неизолированного медного про­вода прямоугольного сечения марки ПММ. Между витками катушки про­кладывают электроизоляционный картон толщиной 0,2...0,4 мм. Катушки параллельной обмотки возбуждения наматывают изолированным круглым проводом марок ПЭВ-2 или 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.

 

/ / коллектор

последовательная параллельная

обмотка обмотка

Рисунок 2.4 - Устройство стартера

 

Якорь стартера представляет собой шихтованный сердечник, в пазы которого укладываются секции обмотки. В шихтованном сердечнике меньше потери на вихревые токи. Пакет якоря напрессован на вал, вра­щающийся в двух или трех опорах с бронзографитовыми подшипниками, подшипниками из другого порошкового материала, либо с подшипниками качения. Пакет якоря набирают из стальных пластин (СТ 0,8 КП или СТ 10) толщиной 1... 1,2 мм. 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. Одновитковые секции выпол­няют из неизолированного прямоугольного провода марки ПММ. В этом случае проводники в пазы укладывают в два слоя и изолируют друг от друга и пакета якоря гильзами S-образной формы из электрокартона тол­щины 0,2...0,4 мм или полимерной пленки. Обмотки с двухвитковыми секциями наматывают круглыми изолированными проводами ПЭВ-2 и ПЭТВ.

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 стекловолокнистого материала, намотанных на прокладку из электроизоляционного картона. 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.

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

Сборные цилиндрические коллекторы, применяемые на стартерах большой мощности, составляют из медных пластин и изолирующих про­кладок из миканита, слюдинита или слюдопласта. Пластины в коллекторе закрепляются с помощью металлических нажимных колец и изоляционных корпусов по боковым опорным поверхностям. От металлической втулки, которую напрессовывают на вал якоря, медные пластины изолируют ци­линдрической втулкой из миканита. Рабочая поверхность коллектора должна иметь строго цилиндрическую форму.

В цилиндрических коллекторах с пластмассовым корпусом 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 армировочные кольца из металла и пресс-материала. При неболь­ших размерах коллектор может быть изготовлен из цельной цилиндриче­ской заготовки, разрезаемой после опрессовки пластмассой на отдельные

ламели. Торцевой коллектор выполнен в виде пластмассового диска с зали­тыми в нем медными пластинами. Рабочая поверхность торцового коллек­тора находится в плоскости, перпендикулярной к оси вращения якоря. Та­кой коллектор способствует более стабильной и длительной работе щеточ­ного контакта.

В стартерах с цилиндрическими коллекторами щетки устанавливают в четырех коробчатых щеткодержателях радиального типа, закрепленных на крышке со стороны коллектора. Необходимое давление (30... 120 кПА) на щетки обеспечивают спиральные пружины. Щеткодержатели изолиро­ваны 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 размещают в пластмассовой или металлической траверсе и прижимают к рабочей по­верхности коллектора витыми цилиндрическими пружинами.

Щетки имеют канатики и присоединяются к щеткодержателям с по­мощью винтов. Обычно щетки устанавливают на геометрической нейтра­ли, но на некоторых 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. Графита больше в щетках для мощных стартеров и старте­ров для тяжелых условий эксплуатации. Размеры щеток и падение напря­жения под ними зависят от допустимой плотности тока. Обычно плотность тока в щетках электростартеров находится в пределах 40... 100 А/см.

Тяговое реле обеспечивает ввод шестерни в зацепление с венцом ма­ховика и подключает стартерный электродвигатель к аккумуляторной ба­тарее (см. рисунок 2.4 и 2.5). На большинстве стартеров тяговое реле рас­полагают на приливе крышки 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, воздействую­щий на шток с подвижным контактным диском. Два неподвижных контак­та в виде контактных болтов закрепляют в пластмассовой крышке.

В двухобмоточном реле удерживающая обмотка, рассчитанная толь­ко на удержание якоря реле в притянутом к сердечнику состоянии, намо­тана проводом меньшего сечения и имеет прямой выход на «массу». Втя­гивающая обмотка подключена параллельно контактам реле. При включе­нии реле она действует согласно с удерживающей обмоткой и создает не­обходимую силу притяжения, когда зазор между якорем и сердечником максимален. Во время работы стартерного электродвигателя замкнутые контакты тягового реле шунтируют втягивающую обмотку и выключают ее из работы. При неразделенной контактной системе подвижный контакт снабжен пружиной. Перемещение подвижного контактного диска в исход­ное нерабочее положение обеспечивает возвратная пружина. В разделен­ной контактной системе подвижный контактный диск не связан жестко с якорем реле.

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.

Для передачи вращающего момента от вала якоря коленчатому валу используется специальный механизм привода. По типу и принципу работы приводных механизмов выделяют стартеры с электромеханическим пере­мещением шестерни привода, с инерционным или комбинированным при­водом. Для предотвращения разноса якоря после пуска двигателя в авто­мобильные электростартеры устанавливают роликовые, храповые или фрикционно-храповые муфты свободного хода. Наибольшее распространение в электростартерах получили электромеханический привод шестер­ни и роликовые муфты свободного хода.

При включении стартерного электродвигателя наружная ведущая обойма муфты свободного хода вместе с якорем поворачивается относи­тельно неподвижной еще ведомой обоймы. Ролики под действием при­жимных пружин и сил трения между обоймами и роликами перемещаются в узкую часть клиновидного пространства, и муфта заклинивается (рису­нок 2.6,а). Вращение от вала якоря ведущей обойме муфты передается шлицевой втулкой. После пуска двигателя частота вращения ведомой обоймы с шестерней превышает частоту вращения ведущей обоймы, роли­ки переходят в широкую часть клиновидного пространства между обойма­ми, поэтому вращение от венца маховика к якорю стартера не передается -муфта проскальзывает (рисунок 2.6,6).

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.

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 зацепления

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 процессе эксплуатации. В стартерах большой мощности 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 со стороны коллектора. Вторая опора со стороны привода предусмотрена в картере сцепления.

В эксплуатации стартеры подвержены воздействию влаги, масла, грязи, поэтому конструкция стартера предусматривает защиту от них. Лучше защищены стартеры грузовых автомобилей. Герметизация обеспе­чивается установкой в места разъема резиновых колец и шайб, применени­ем втулок и уплотнительных прокладок, а также мягких пластических ма­териалов.

Устройство стартера СТ221.

На рисунке 2.7 показана в разрезе конструкция стартера СТ221.

1 - шестерня привода, 2 - упорное полукольцо обгонной муфты, 3 - ролик об­гонной муфты, 4 - центрирующее кольцо обгонной муфты, 5 - наружное кольцо об­гонной муфты, 6 - кожух обгонной муфты, 7 - ось рычага привода включения шестер­ни стартера, 8 - уплотнительная заглушка крышки стартера, 9 - рычаг привода включе­ния шестерни стартера, 10 - тяга якоря реле, 11 - крышка стартера со стороны привода, 12 - возвратная пружина якоря реле, 13 - якорь реле стартера, 14 - скользящая втулка, 14' - гайка крепления тягового реле, 15 - передний фланец реле, 16 - обмотка реле, 17 - стержень якоря, 18 - скользящая втулка стержня якоря, 19 - сердечник реле, 20 -фланец сердечника, 21 - щека каркаса обмотки реле, 22 - пружина стержня якоря, 23 -стяжной болт реле стартера, 24 - контактная пластина, 25 - верхний контактный болт, 26 - крышка реле, 27 - нижний контактный болт, 28 - крышка стартера со стороны коллектора, 29 - внутренняя изолирующая пластина положительного щеткодержателя, 30 - тормозной диск крышки, 31 - тормозной диск вала якоря, 32 - клемма щетки стар­тера, 32' - винт крепления клемм щеток, 33' - защитная лента, 33 - коллектор, 34 -пружина щетки, 35 - щеткодержатель, 36 - щетка стартера, 36' - стяжная шпилька с гайкой, 37 - вал якоря, 38 - втулка крышки стартера, 39 - шунтовая катушка обмотки статора, 40 - полюс статора, 41 - корпус стартера, 42 - обмотка якоря, 43 ограничитель хода выключения шестерни, 44 - ограничительный диск хода шестерни, 45 - поводко­вое кольцо, 46 - центрирующий диск, 47 - ступица обгонной муфты, 48 - буферная пружина, 49 - вкладыш ступицы обгонной муфты, 50 - втулка шестерни привода, 51 -ограничительное кольцо хода шестерни, 52 - стопорное кольцо, 53 - упорная шайба вала якоря, 54 - регулировочная шайба осевого свободного хода.

Стартер СТ221 представляет собой четырехполюсный электродвига­тель постоянного тока со смешанным возбуждением и состоит из корпуса 41 с обмотками возбуждения, якоря с приводом, двух крышек 11 и 28 и тягового электромагнитного реле. Крышки и корпус стянуты в единое целое двумя шпильками 36', ввернутыми в крышку 11. Внутри стального корпуса закреплены винтами четыре полюса 40. На полюсы надеты катуш­ки обмотки. Корпус вместе с полюсами и катушками образует статор стар­тера. Две катушки обмотки статора являются последовательными, а две другие параллельными обмотке якоря.

Якорь стартера состоит из вала 37, сердечника с обмоткой 42 из мед­ной ленты и коллектора 33, выполненного в виде пластмассовой втулки с залитыми в ней медными пластинами. Вал якоря вращается в двух метал-локерамических втулках 38, запрессованных в крышки стартера и пропи­танных маслом. Осевой свободный ход вала якоря регулируется подбором шайб 54 и должен быть в пределах 0,07ч-0,7 мм.

На переднем конце вала якоря установлен привод стартера, состоя­щий из роликовой обгонной муфты и шестерни 1. Обгонная муфта состоит из наружного кольца 5 с роликами 3 и внутреннего кольца, объединенного с шестерней 1 привода. Наружное кольцо имеет три паза с отверстиями, в которых находятся стальные ролики с пружинами, плунжерами и направ­ляющими стержнями. Лазь для роликов - с переменной шириной. В широ­кой части паза ролики могут свободно вращаться, а в узкой - заклинивают­ся между наружным и внутренним кольцами.

Электромагнитное тяговое реле стартера служит для ввода шестерни привода в зацепление с венцом маховика и для замыкания цепи питания обмоток якоря и статора. Магнитную систему реле образуют фланцы 15 и 20, ярмо (окружающее обмотку) и сердечник 19, запрессованный во фла­нец 20. На каркасе из латунной трубки и пластмассовых щек намотана катушка реле.

На стартерах выпуска до 1981г. имеются две обмотки: удер­живающая и втягивающая. Обе обмотки намотаны в одну сторону. Начала обмоток припаяны к штекеру "50". Конец удерживающей обмотки прива­рен к фланцу 20 реле (т.е. соединен с "массой"), а конец втягивающей об­мотки соединен с нижним контактным болтом 27 реле.