Система Пуска Двигателя и ее Работа|АвтоЦентр

menu
person

Система Пуска Двигателя и ее Работа

Основным требованием, предъявляемым к пусковой системе, является обеспечение надежного пуска двигателя, прежде всего при низких температурах без использования или с минимально возможным применением средств облегчения пуска.

Пуск двигателя внутреннего сгорания обычно представляет собой проблему в условиях низких температур окружающего воздуха. В качестве осложняющих факторов при этом выступают: повышение вязкости масла, создающее повышенное сопротивление прокручиванию коленчатого вала; ухудшение распыления моторного топлива; ухудшение воспламеняемости рабочего заряда в цилиндрах двигателя.

Гарантированный пуск двигателя может осуществляться при превышении индикаторного момента двигателя Mi над моментом сопротивления прокручиванию Мд и моментом от сил инерции его подвижных деталей Мj.

Mi > Мсд + Mj.

Если в данном выражении будет знак равенства, двигатель будет давать вспышки в цилиндрах, но не запустится.

Основными критериями оценки пусковых свойств двигателей служат минимальная пусковая частота вращения коленчатого вала nmm и предельная температура холодного пуска двигателя

В состав электропусковой системы современного автомобиля входит аккумуляторная батарея, стартер, стартерные провода и аппаратура управления стартером.

Стартер предназначен для раскручивания коленчатого вала двигателя при его запуске. Основными узлами стартера являются: электродвигатель; механизм привода с муфтой свободного хода и выходной шестерней; тяговое реле включения электродвигателя; элементы крепления стартера к двигателю. При необходимости в состав стартера может быть введен понижающий редуктор, позволяющий применить более быстроходный электродвигатель, имеющий меньшие габаритные размеры и массу при той же мощности.

В конструкции стартеров применяются низковольтные электродвигатели постоянного тока последовательного или смешанного возбуждения. Конструктивная схема электродвигателя представляет собой решение с вращающимся ротором и неподвижным, соединяемым с двигателем статором. В роторе располагается якорная обмотка, в статоре — обмотка возбуждения, составленная из нескольких катушек в количестве, равном количеству полюсов. В некоторых конструкциях в статоре наряду с катушками обмотки возбуждения могут располагаться постоянные магниты, осуществляющие действие постоянного магнитного потока на обмотку якоря независимо от степени загруженности стартера по току якоря или по моменту на выходном валу.

Питание якорной обмотки осуществляется посредством двух или четырех медно-графитовых щёток, имеющих скользящий контакт с медным коллектором. Контактными элементами коллектора являются ламели, имеющие форму медных пластин, изолированных одна от другой путем размещения на миканитовой основе. Коллектор электродвигателя имеет чётное число ламелей, к которым по диаметрально противоположным позициям подсоединяются ветви якорной обмотки. Одна ветвь якорной обмотки имеет два контакта на коллекторе. Коллектор может быть цилиндрическим, как показано на рис. 11.1, либо плоским, торцовым. Наличие торцового коллектора позволяет несколько уменьшить длину и массу электродвигателя.

Стартер с цилиндрическим коллектором

Рисунок 11.1 — Стартер с цилиндрическим коллектором:

1 — контакты включения электродвигателя; 2 — контактная пластина;

3 — обмотки тягового реле; 4 — якорь реле; 5 — возвратная пружина;

6 — передняя крышка; 7 — рычаг; 8 — якорь электродвигателя;

9 — щетки; 10 — приводной механизм; 11 — вал якоря;

12 — выходная шестерня;13 — корпус

Якорь стартерного электродвигателя выполняется в виде шихтованного сердечника, составленного из набора стальных с малым содержанием углерода пластин толщиной порядка 1 мм. Наличие шихтованного сердечника позволяет уменьшить потери энергии на вихревые токи, идущие на тепловыделение, а наличие малоуглеродистой стали в материале сердечника улучшает магнитную проницаемость якоря.

Якорные обмотки выполняются, как правило, по волновой, интегральной или петлевой схемам с одним или двумя витками в каждой секции. В якорях низковольтных электродвигателей более предпочтительной является волновая схема намотки проводов якорной цепи, позволяющая в сравнении с петлевой схемой уменьшить габаритные размеры и массу якоря и не требующая наличия элементов коррекции направления магнитных потоков. Концы ветвей якорной обмотки укладываются в прорези торцевой части коллектора, обращенной к обмотке, чеканятся и соединяются с ламелями коллектора путем медной или оловянной пайки.

В процессе работы электродвигателя его коллектор подвергается значительному воздействию электрических, механических и тепловых нагрузок, в связи с чем требуется его износоустойчивость. Ввиду передачи через щеточноколлекторный контакт значительной электрической мощности, приходящейся на единицу площади контакта, ресурс данного узла стартерного электродвигателя невелик, и конструкция якоря должна удовлетворять требованиям ремонтопригодности. Для этого предусматривается возможность проточки коллектора в целях восстановления его цилиндрической или плоской формы, а также, при необходимости, его демонтажа для замены.

Вал якоря имеет две опоры, выполняемые в виде подшипников скольжения, состоящих из бронзографитных втулок, запрессованных соответственно в передней и задней крышках стартера. Для снижения трения между валом якоря и бронзографитовыми втулками в подшипники вводится консистентная смазка. Для уменьшения выброса смазки из подшипников и фиксации вала в осевом положении служат упорные шайбы, фиксируемые замковыми кольцами. В некоторых случаях при значительной длине вала якоря, более 400 мм, для уменьшения прогиба вал может иметь промежуточную опору между обмоткой и приводным механизмом. Эта опора может быть выполнена в виде соединённого с корпусом стартера основания и крепящейся к нему на шпильках или болтах крышкой. Во внутренней поверхности между ложементом корпуса и крышки для уменьшения трения размещаются бронзографитовые вкладыши по типу конструкции подшипников коренных опор коленчатого вала двигателя.

Применение в опорах якоря подшипников качения целесообразно в быстроходных стартерных электродвигателях, применяемых в сочетании с понижающими редукторами. В стартерах с непосредственной передачей мощности от вала якоря к приводному механизму такое решение признается нерациональным ввиду значительных радиальных нагрузок, особенно на крышке со стороны приводного механизма, а также кратковременности рабочих циклов стартера.

Применение в стартерах понижающих вальных или планетарных редукторов позволяет не только сократить их габариты и общую массу стартера, но и уменьшить расход активных материалов: проводов и магнитосодержащих сплавов в конструкции электродвигателя, что, в свою очередь, способствует снижению его стоимости. Использование в конструкции стартерных электродвигателей обмоток, выполненных из проводов с содержанием драгметаллов, позволяет существенно уменьшить сопротивление этих обмоток и тем самым сократить весовые и габаритные параметры стартеров.

Используемый в стартере понижающий редуктор, показанный на рис. 11.2, выполняется в герметичном корпусе с запасом смазки, обеспечивающем её наличие в течение предусмотренного срока эксплуатации. Смазка в таком редукторе необходима для снижения трения в деталях такого механизма.

Как видно из рис. 11.2, стартер выполняется разборном корпусе, обеспечивающем при необходимости проведение сервисных или ремонтных работ.

понижающий редуктор

Механизм привода стартера предназначен для введения выходной шестерни в зацепление с венцом маховика двигателя и передачи вращающего момента от вала якоря к маховику двигателя. После пуска двигателя приводной механизм обеспечивает выведение выходной шестерни стартера из зацепления с венцом маховика, а в случае, если своевременный вывод шестерни не производится, — предотвращения передачи мощности в обратном направлении, то есть от маховика двигателя к якорю стартера.

Приводные механизмы с электромеханическим вводом выходной шестерни стартера в зацепление с венцом маховика и автоматическим её выводом из зацепления после пуска двигателя в настоящее время имеют наибольшее распространение на стартерах мощностью до 12 кВт, используемых для запуска легкотопливных и дизельных двигателей. Конструктивно данные приводные механизмы мало чем отличаются от приводных механизмов ранее рассмотренного типа. Разница лишь в том, что управление ими осуществляется от штока тягового реле, а не от педали управления. Такое решение позволяет управлять работой стартера от включателя, расположенного в замке зажигания, независимо от места и расположения стартера. Приводной механизм любого типа должен содержать муфту свободного хода, предотвращающую обратный переток энергии в случае не вывода шестерни стартера из зацепления с венцом маховика после запуска двигателя. В таком случае муфта свободного хода предохраняет якорь стартерного электродвигателя от разноса.

В зависимости от вида исполнительных элементов муфты свободного хода могут быть роликовыми, храповыми, фрикционными. Наибольшее распространение в стартерных приводных механизмах получили роликовые муфты (рис. 11.3), в которых заклинивание роликов осуществляется посредством сил трения между роликами и обоймой.

Приводной механизм стартера

Рисунок 11.3 — Приводной механизм стартера с роликовой муфтой свободного хода:

1 — замковое кольцо; 2 — опорная чашка малой пружины;

3 — малая пружина; 4 — отводная втулка; 5 — замковое кольцо;

6 — буферная пружина; 7 — направляющая шлицевая втулка;

8 — центрирующее кольцо; 9 — внутренняя обойма; 10 — пластина опоры роликов; 11 — буферный кожух обгонной муфты; 12 — выходная шестерня;

13 — опорная втулка; 14 — ролики; 15 — плунжеры; 16 — пружины;

17 — упоры пружин; 18 — наружная обойма

В приводном механизме, показанном на рис. 11.3, передача момента осуществляется от шлицевой направляющей втулки 7 к выходной шестерке 12 через роликовую муфту, содержащую ролики 14, поджимаемые плунжерами 15, на которые действуют пружины 16. Внутренняя рабочая поверхность наружной обоймы 18 обрабатывается по кривой, что обеспечивает уменьшение расстояния между рабочими поверхностями при повороте наружной обоймы относительно внутренней. Благодаря чему осуществляется заклинивание роликов. Такая обработка, как правило, производится по логарифмической кривой. При передаче момента от шлицевой втулки 7 к выходной шестерне 12 наружная обойма 18 является ведущей по отношению к внутренней обойме 9, вследствие чего ролики 14 оказываются заклиненными между рабочими поверхностями наружной 18 и внутренней 9 обоймы муфты.

После пуска двигателя в случае не отключения стартера ведущей является внутренняя обойма 9, связанная с шестерней 12, вследствие чего внутренняя обойма 9 обгоняет наружную обойму 18. При этом расстояния между их рабочими поверхностями увеличиваются, ролики 14 расклиниваются, и вращающий момент от маховика двигателя к стартеру не передается: муфта работает в режиме обгона, предохраняя стартер от вхождения в разнос. Кроме этого, при большой частоте вращения привода под действием центробежной силы ролики стремятся переместиться в направлении большего расстояния между рабочими поверхностями наружной и внутренней обойм, что дополнительно облегчает условия их расклинивания.

Тяговое реле стартера обеспечивает возможность дистанционного управления соединением и разъединением выходной шестерни стартера с зубчатым венцом маховика. В конструкции стартера, показанной на рис. 11.1, тяговое реле имеет две обмотки — внутреннюю втягивающую и наружную удерживающую, намотанные на каркасе, который расположен на латунной трубке. Внутри этой трубки перемещается стальной якорь 4. Возвратная пружина 5 стремится отвести якорь от контактов 1 включения электродвигателя, а приводной механизм посредством рычага 7— от маховика двигателя. Якорь связан со стержнем, на конце которого расположена медная пластина, входящая в соприкосновение с контактами 1 включения стартера.

В режиме втягивания якоря параллельно включены обе обмотки: втягивающая и удерживающая. При этом якорь 4, выполняющий роль сердечника, втягивается во втулку, на которой расположены обмотки реле. Приводной механизм при этом перемещается к маховику до ввода выходной шестерни в зацепление с венцом маховика. Втягивание якоря 4 продолжается до тех пор, пока медная пластина не войдет в соприкосновение с силовыми контактами 1. Это вызывает включение стартерного электродвигателя, причем втягивающая обмотка оказывается замкнутой накоротко, а включенной остается только удерживающая, потребляющая намного меньший ток.

При отключении стартера производится выключение удерживающей обмотки, отчего якорь тягового реле 4 (рис. 11.1) и связанные с ним детали, в том числе и приводной механизм, под действием возвратной пружины 5 возвращаются в исходное положение. Силовые контакты 1 при этом разъединяются, что вызывает отключение стартерного электродвигателя.

Управление стартером с места водителя осуществляется по схеме, показанной на рис. 11.4. В связи с тем, что обмотки тягового реле включения стартера потребляют большой (порядка 50 А) ток, который не следует пропускать через контакты, расположенные в замке зажигания, в схему управления стартером вводится электромагнитное реле Рс, являющееся управляющим по отношению к тяговому реле включения стартера.

Контакты электромагнитного реле Крс нормально разомкнуты. Их замыкание происходит после замыкания контактов включателя стартера в замке зажигания Вкс, которые управляют подачей тока на обмотку электромагнитного реле Рс, потребляющую ток порядка 1 А.

При замыкании контактов электромагнитного реле Крс ток от аккумуляторной батареи подается на обмотки тягового реле стартера, из которых удерживающая обмотка включена по цепи от положительного контакта батареи через контакты Крс на массу, а втягивающая обмотка — от положительного контакта батареи через контакты Крс на положительный контакт стартерного электродвигателя. Поступление тока на обмотки тягового реле вызывает появление магнитодвижущей силы, втягивающей якорь этого реле, чем достигается замыкание силовых контактов Ктр включения стартерного электродвигателя и включение стартера в действие.

Электрическая схема управления стартером

Рисунок 11.4 — Электрическая схема управления стартером: 

Б— аккумуляторная батарея; М— стартерный электродвигатель;

Вкс — включатель стартера в замке зажигания; Рс — электромагнитное реле включения стартера; Крс — контакты электромагнитного реле включения стартера; Ктр — контакт тягового реле стартера; ВО — втягивающая обмотка тягового реле стартера; УО — удерживающая обмотка тягового реле стартера

В рабочем цикле стартера по запуску двигателя можно выделить следующие три стадии:

  • 1. Включение реле: на этой стадии происходит последовательное замыкание контактов Вд.с, включающих питание обмотки электромагнитного реле Рс, а следовательно, и контактов этого реле Крс. Втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле работают параллельно в режиме перемещения якоря этого реле в сторону силовых контактов. Окончанием данной стадии служит замыкание силовых контактов Ктр и перемыкание втягивающей обмотки тягового реле. Длительность рассматриваемой стадии составляет промежуток времени менее 0,1 с.

  • 2. Работа стартера в режиме прокручивания маховика двигателя: началом данной стадии является включение в работу стартерного электродвигателя после замыкания его силовых контактов Ктр. Контакты Вкс и Крс при этом замкнуты. В тяговом реле остается включенной только удерживающая обмотка, потребляющая небольшой (порядка 5-8 А) ток. Она создает магнитодвижущую силу, достаточную для удержания якоря тягового реле во втянутом состоянии, а следовательно, и в замкнутом состоянии силовых контактов Ктр.

  • 3. Выключение реле: началом данной стадии является размыкание контактов Вкс, отчего прекращается электропитание обмотки Рс электромагнитного реле. Это вызывает размыкание его контактов Крс, в результате чего удерживающая обмотка тягового реле отключается от аккумуляторной батареи. Силовые контакты Ктр тягового реле размыкаются, и стартерный электродвигатель отключается, так как якорь этого реле под действием возвратной пружины вместе с приводным механизмом возвращается в начальное состояние. Выходная шестерня стартера выводится из зацепления с венцом маховика двигателя, и стартер выключается из работы.

Мы будем рады если Вы ответите на вопрос: "Помогла ли Вам статья?"
0       0
Категория: Двигатель | Добавил: autodromcar (15.11.2019)
Просмотров: 62 | Теги: обмотки, приводной, реле, двигатель, электродвигатель, тяговый, механизм, якорь, контакт, стартер | Рейтинг: 0.0/0

Похожие материалы Похожие материалы

Всего комментариев: 0
avatar