Устройство стартера.

Лекция № 13

Тема: «Устройство стартера, электрические параметры, режимы работы, схема подключения».

План.

1.Назначение стартера.

2.Устройство стартера.

3.Принцип работы автомобильного стартера

1. Назначение стартера

Стартер – это устройство, которое преобразовывает электрический поток энергии в механический. Из самого названия следует, что служит для запуска двигателя.

Рис.1. – Общий вид стартера

В отличие от других видов двигателей, двигатель внутреннего сгорания не может быть запущен мгновенно. Перед пуском нужно привести в движение его детали и механизмы, создать требуемое давление в цилиндрах, активировать работу электрооборудования и системы питания. Эти задачи выполняет электрический стартер – он вращает маховик, который, в свою очередь, приводит в движение коленчатый вал двигателя.

2.Устройство стартера.

Классический стартер представляет собой электродвигатель постоянного тока с механизмом привода, управляемым тяговым реле и питанием от аккумуляторной батареи. Обычно такие стартеры имеют шестерню на валу якоря, с помощью которой осуществляется зубчатое зацепление с венцом маховика двигателя. При этом передаточное отношение шестеренного привода составляет 10…18 и ограничивается прочностными характеристиками зубьев привода.

Сила тока в обмотках стартера может составлять 200…500 А и выше. По мере увеличения частоты вращения якоря сила тока в обмотках уменьшается и соответственно уменьшается момент на валу якоря. Такой закон изменения крутящего момента наиболее благоприятен для пуска двигателя, так как в начале проворачивания коленчатого вала момент сопротивления наибольший.

Обычно стартеры имеют конструкцию, где статорная обмотка в них соединена последовательно с обмоткой якоря (рис. 2.2) – эти электродвигатели имеют последовательное возбуждение. Крутящий момент стартера зависит от двух факторов: магнитного поля статора и тока якоря, поэтому электродвигатель с последовательным возбуждением предпочтительнее, когда требуется создать большой крутящий момент. При включении стартера, в момент пуска электродвигателя, потребляемый ток максимален и ограничивается только сопротивлением обмоток. Такие стартеры могут развивать без нагрузки очень высокие обороты, и поэтому не рекомендуется их запускать вхолостую.

Рис.2 – Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением:

а) принципиальное устройство;

б) цепь стартера с последовательным возбуждением

1-обмотка возбуждения; 2-полюс магнита (магнитопровод); 3-якорь; 4-щетки; 5-коллектор; 6-АКБ; 7-замок зажигания

Стартер выглядит как два соединённых цилиндра и, как правило, крепится к картеру двигателя двумя болтами. Отвинтив их и отсоединив клеммы проводов, можно легко снять деталь с автомобиля. В цилиндре меньшего размера расположены:

1.Контактный пятак, замыкающий электрическую цепь стартера;

2.Втягивающее реле, приводящее в движение шток вилки;

3.Верхняя часть вилки стартера, шарнирно соединённая со штоком реле.

В цилиндре большего размера находятся компоненты электродвигателя и механические детали, а именно:

1.Подшипник качения или втулка – необходимы для фиксации вала шестерни;

2.Шестерня муфты свободного хода (бендикс), передающая крутящий момент от электродвигателя к зубчатому венцу маховика;

3.Собственно муфта свободного хода (бендикс), роликово-пружинная муфта, необходимая для соединения и разъединения стартера с маховиком;

4.Обмотка статора, формирующая электромагнитное поле, в котором вращается якорь;

5.Якорь, играющий роль ротора электродвигателя;

6.Щёточный узел с щётками, передающими ток обмотке якоря.

Рис.3 – Устройство стартера с редуктором

Автомобильный стартер, по своей сути, является электродвигателем, поэтому основными его компонентами являются ротор и статор. Во внешнем строении стартера выделяют корпус электродвигателя, корпус привода и корпус втягивающего реле с контактными болтами.

3.Принцип работы автомобильного стартера

Когда водитель поворачивает ключ в замке зажигания, электрический ток поступает на обмотку втягивающего реле, которое приводит в движение контактный пятак и вилку. Пятак замыкает основную цепь стартера, пуская ток в щёточные узлы и в обмотку статора, а вилка воздействует на бендикс, соединяя его шестерню с зубчатым венцом маховика. Якорь начинает вращаться, передавая через бендикс (муфту свободного хода) крутящий момент на КШМ двигателя внутреннего сгорания.

Устройство муфты свободного хода.

Ролики поджаты пружинами в направлении вращения якоря, и они либо заклиниваются между ведущим и ведомым звеньями муфты, когда скорость якоря равна скорости двигателя, либо дают им свободно вращаться, когда двигатель развивает скорость, больше чем якорь.

Рис.4 – Муфта свободного хода:

1-буферная пружина; 2-наружная обойма (ведущее звено); 3-внутренняя обойма (ведомое звено); 4-ролики; 5-шестерня

Рис.5 – Стартер без редуктора.

В момент пуска ДВС горючая смесь воспламеняется в цилиндрах, толкая их и вращая коленвал. Крутящий момент на маховике многократно возрастает, равно как и частота вращения шестерни бендикса – этому способствует большое передаточное число. Бендикс отключается, предохраняя стартер от перегрузки. На этом функция стартера выполнена, и водитель отпускает ключ, отключая втягивающее реле, а значит – и стартер.

Рис. 6 – Электрическая схема включения стартера.

1 — аккумулятор; 2 — генератор; 3 — стартер; 4 — замок зажигания

Электрический стартер является одной из ключевых деталей автомобиля. До его изобретения машины запускали раскручивая коленвал вручную или просто толкая автомобиль со включённой передачей. Стоит ли говорить, насколько это было сложно и неудобно?

Типичная конструкция стартера с предварительным зацеплением показана на рис. 7.

Рис. 7 – Стартер с предварительным зацеплением:

1-тяговое реле; 2,3-соответственно удерживающая и втягивающая обмотки; 4-возвратная пружина; 5-серьга; 6-управляющий рычаг (вилка); 7-тормозной диск; 8-вал якоря; 9-наружное кольцо обгонной муфты; 10-шестерня; 11-обгонная муфта; 12-упор; 13-направляющее кольцо; 14-буферная пружина; 15-полюсный башмак; 16-обмотка возбуждения; 17-корпус статора; 18-якорь; 19-графитовая щетка; 20-коллектор; 21-пружина щетки; 22-крышка коллектора; 23-подвижная контактная пластина; 24контакт; 25-клемма

В отечественной промышленности выпускается широкий спектр электростартеров. В таблице 1.1 показаны основные характеристики некоторых моделей стартеров.

Таблица 1.1Модели стартеров и их характеристики

Модель стар- тера	Модель двиг-ля или авто-ля	Ном. нап- ря- же- ние, В	Мощн. кВт	Треб. емк. АКБ, А·ч	Режим холостого хода			Режим торможения
Модель стар- тера	Модель двиг-ля или авто-ля	Ном. нап- ря- же- ние, В	Мощн. кВт	Треб. емк. АКБ, А·ч	Потр. ток не менее А	Нап- ря- же-ние, В	Част. вращ, мин-1	Торм. мом. Н·м	Потр. ток не менее А	Нап- ря- же- ние, В
СТ103	ЯМЗ-236		5,2
СТ117А	УМЗ-412		1,3							7,5
СТ130А3	ЗИЛ-130		1,8
СТ142	КамАЗ-5320		7,8				-
СТ221	ВАЗ		1,3			11,5				6,5
СТ230А	ГАЗ-53, -66							22,5
29.3708	ВАЗ-2108		1,3			11,5		13,7

Контрольные вопросы.

1. Объясните устройство стартера.

2. Объясните принцип работы стартера.

3.Объясните устройство и принцип работы муфты свободного хода стартера.