Лабораторная работа № 3
Электрические стартеры
1. Продолжительность выполнения работы – 3 часа.
2. Место проведения: 5 корпус ДПИ НГТУ - специализированная аудитория № 5213.
3. Порядок проведения работы:
- изучить назначение и устройство ТО стартеров;
- разобраться в принципе действия стартеров – путях тока в цепи дополнительного реле, в цепях тягового реле (обмотках втягивающей и удерживающей) в цепях статора и ротора электродвигателя статора;
- прочитать схемы запуска различных двигателей;
- разобрать стартер, запомнить название деталей, собрать. Все операции выполнять строго по технологии;
- произвести замеры сопротивлений, согласно операций ТО.
| №/пп | Название работы | Обеспечение наглядными пособиями | кол-во | Задачи практической работы |
| Электрические стартеры | -плакаты | -использовать при изучении | ||
| -схемы эл/оборудования | ||||
| -альбомы | ||||
| -стенды эл/оборудования ВАЗ-2108 | -изучит схему запуска | |||
| -детали стартера (комплект) | 1ком | -использовать при изучении | ||
| -стартер (разрез) | -использовать при изучении устройства и работы | |||
| -дополнительное реле стартера | -использовать при изучении | |||
| -стартеры (разные) | -разбирать - собирать |
4. Перечень обязательных вопросов для изучения
| №/пп | Перечень вопросов | Уровень усвоения |
| 1. | Назначение системы запуска | -знать |
| 2. | Принцип работы статора | -объяснить |
| 3. | Устройство статора: - статора; - якоря; - тягового реле; - муфты свободного хода; - дополнительного реле; - редуктора | -знать название и назначение деталей, их взаимосвязь |
| 4. | Работа стартера – путь тока в дополнительном реле, тяговоговом реле, обмотках статора и якоря электродвигателя при запуске основного двигателя | -объяснить все схемы |
| 5. | Основные параметры стартеров | -понять и сравнить по таблице |
| 6. | Техническое обслуживание стартеров | -знать последовательность операций и порядок выполнения |
| 7. | Схемы запуска различных двигателей | -прочитать и объяснить схемы |
| 8. | Проверка неисправностей стартера | -знать как проверить и выполнить проверки |
5. Защитить выполненную работу устно с использованием наглядных пособий и плакатов.
Система запуска.
Назначение - служит для запуска двигателя. Двигатель можно запустить следующими способами:
-вращая его коленчатый вал от руки, с оборотами 30 ÷ 60 об/мин (только карбюраторные, для дизельных необходимо 200 - 300 об/мин при степени сжатия до 21);
-с буксира, не всегда возможно;
- от специального электрического двигателя стартера.
Общее устройство системы запуска: стартер и дополнительное реле стартера.
Стартер.
Назначение - для запуска основного двигателя, преобразует электрическую энергию в механическую.
Принцип работы основан на выталкивании проводника с током из магнитного поля. Магнитное поле создает обмотка статора при прохождении по ней тока. Проводником в магнитном поле является обмотка якоря. Проводники с большим сечением, поэтому ток от 200 до 1000 ампер. Взаимодействие сильного магнитного поля с проводником, по которому проходит ток большой силы, приводит к вращению якоря, а затем через механизм передачи вращение передается коленчатому валу двигателя.
Конструкция стартеров.
В стартерах используются электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением. В отдельных случаях, используются двигатели со смешанным возбуждением. В последние годы на стартерах стали применяться электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов, которые имеют пониженное энергопотребление вследствие отсутствия тока возбуждения. Однако такие стартеры имеют недостатки, характерные для электродвигателей независимого (параллельного) возбуждения. Кроме того, материал для изготовления постоянных магнитов еще очень дорог. Постоянные магниты использовались только в маломощных стартерах. Сейчас такие стартеры применяются даже на дизелях.
Конструктивно электростартер объединяет в себе электродвигатель и механизм привода с электромагнитным тяговым реле, муфтой свободного хода и шестерней понижающего редуктора. В стартер 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 окружающей среды. Рассмотрим особенности конструкции стартеров на конкретных примерах.
Рис.1 Стартер СТ 130-АЗ
Стартер CT130-A3 (рис.1.) состоит из корпуса 18 с полюсами 3 и катушками обмотки возбуждения 2, якоря 19 с коллектором 21, пакетом пластин и обмоткой якоря 1, 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 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.
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 (СТ221 и др.) 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.
Стартер с торцевым коллектором
Рис.2
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 и15-соответственно якорь, корпус, сердечник и крышка тягового реле; 11 и 12-соотвественно
Удерживающая и втягивающая обмотки;
14-подвижный контакт; 16-контактные болты;
17-бандаж лобовой части обмотки якоря; 18-обмотка якоря; 19-защитный кожух; 20-щетка;
21-вкладыш подшипника; 22-торцовый коллектор;
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 медно графитовые щетки с добавлением олова и свинца, причем содержание графита в щетках больше у мощных стартеров и у стартеров с тяжелыми условиями коммутации. Разработаны конструкции стартеров с одной опорой в коллекторной крышке. Другая опора вала со стороны привода расположена в картере маховика двигателя.
Стартеры, для большегрузных автомобилей и тракторов, предназначенные для тяжелых условий работы, отличаются большой степенью герметизации. Например, в стартере СТ142 для дизелей (рис. 4) герметизация обеспечивается установкой в местах разъема резиновых колец 12 и 17, применением пластмассовых втулок и уплотнительных прокладок. Герметизация рычажного механизма тягового реле осуществляется резиновым сильфоном 19.
Рис.4. Стартер СТ142 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 и 17-резиновые уплотнительные кольца; 13-корпус; 14-полюс; 15 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-
колл
Стартер с редуктором внутреннего зацепления
Рис.5.Стартерсредуктором 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; 14- шестерня привода; 15- вал привода
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 ООО... 20 ООО мин-1 в режиме холостого хода. Блок электродвигателя представляет собой механизм с малыми размерами, высокой частотой вращения и низким моментом.
Конструктивно редукторы могут быть простыми рядными с внешним или внутренним зацеплением (рис.5), а также планетарными. Наиболее перспективным является так называемый планетарный редуктор Джемса (рис.6), применяемый для передачи движения с замедлениями в (5...7) раз. Его достоинствами является симметричность передаваемых усилий, компактность и высокий КПД, превосходящий КПД соответствующих простых редукторов.
Рис. 6.Стартер с планетарным редуктором и возбуждением от постоянных магнитов: 1 – передняя крышка; 2- приводной рычаг; 3- якорь тягового реле; 4 -тяговое реле; 5-коллектор электродвигателя; 6 – корпус подшипника; 7 - щетка; 8- постоянные магниты; 9-якорь; 10- первичный вал и ведущая шестерня редуктора; 11 – зубчатое колесо-сателлит; 12- водило; 13- неподвижное центральное зубчатое колесо с внутренним зацеплением; 14- муфта свободного хода; 15- шестерня привода
Муфта свободного хода. 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(чаще всего):
· с инерционным перемещением шестерни;
На отечественных автомобилях применяются стартеры с принудительным вводом шестерни в зацепление. Для предотвращения разноса и 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.
Рис. 7 Привод стартера с плунжерной роликовой муфтой свободного хода:
1 - ролики; 2 -плунжер; 3 и 11 – соответственно прижимная и буферная пружины; 4 –упорые пружины; 5 и 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; 15-металлическая пластина, 16- кожух муфты; 17-шестерня привода; 18 -вкладыш
В плунжерных роликовых муфтах (рис. 7) 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. Устройство дополнительного реле показано на рисунке 8, расположен между замком и АБ.
Работа стартера (путь тока рис 8)
Цепь дополнительного реле, ключ повернуть на включение стартера: «+» АБ → амперметр → замок зажигания → обмотка дополнительного реле → масса → масса АБ.
Цепь тягового реле: при прохождении тока через обмотку контакты сомкнутся и заработает вторая цепь: «+» АБ→ контакты 4и 5 дополнительного реле →тяговое реле→ обмотка удерживающая 2→ масса
обмотка втягивающая → обмотки статора обмотка → якоря → масса→ масса АБ.
Основная цепь: при прохождении тока по двум обмоткам тягового реле образуется магнитное поле, якорь 13 втягивается, контактный диск 11 замыкает контактные болты 10 и заработает основная цепь: «+» АБ → контактные болты → обмотки статора → плюсовые щетки → пластины коллектора → обмотка якоря → минусовые щетки → пластины коллектора → масса → масса АБ.
Взаимодействие магнитного поля (обмоток статора) и проводника с током (обмотка якоря), якорь вращается. При втягивании якоря 13 до замыкания диска шестерня вошла в зацепление с венцом маховика. Ключ отпустили, цепи все разъединились, стартер выключился. Если задержали ключ, сработает муфта свободного хода. Все стартеры работают по такой схеме, но могут быть конструктивные особенности, например, отсутствует амперметр.
Рис.9. Система пуска двигателя автомобилей ВАЗ-2108, -2109 
| Рис. 18. Схема соединений стартера. КАМАЗ |
Характеристика статоров
| Марка автомобиля | Марка стартера | Мощность КВТ | Ток холостогохода.в А | Ток в А полного тормож.(холодной прокрутки) | Усилие пружинщеток в гр | Допуст. высота щеток в мм | Допол. реле | Замок зажига- ния |
| ГАЗ 3308 (дизель) | 24.3708 | 7,7 | 1400 4- 2500 | РС-5076 | 2101.370 4 | |||
| ГАЗ 3307 (карбюр) | Ст 230- А1 | 1,5 | 8504- 1400 | РС-507Б | 2101.370 4 | |||
| ЗИЛ | Ст 230- К1 | 1,8 | 10004- 1400 | РС-502 | ВК-350 | |||
| ВАЗ 2106 | Ст221 или 35.3708 | 1,3 | 900- ПОО | нет | ||||
| ВАЗ 2110 | ||||||||
| ГАЗ 3110 | ||||||||
| КамАЗ | Ст 142 | 7,73 | 15004- 2000 |
Обслужить щеточный узел:
· проверяют подвижность щетки в щеткодержателе, щетка должна перемещаться легко без заедания (рис 11)
· щетки, коллектор, щеткодержатели протирают чистой тряпкой
· измеряют высоту щеток, при меньшей высоте заменяют
· проверяют изоляцию в щеткодержателе (рис 12) изолированных щеток
· проверяют усилие давления пружин на щетку динамометром (рис 13). Полоска бумаги между коллектором и щеткой должна свободно перемещаться при усилии (смотрим таблицу). Пружину можно подкрутить, заменить или поставить новую щетку даже при малом износе (рис14).
· коллектор зачищают шкуркой (стеклянной), а изоляцию между пластинами зачищают специальным скребком, протирают тряпочкой смоченной в бензине, При ремонте протачивать и шлифовать.
Рис.11.Извлечение щетки стартера и проверка
Рис.12.Проверка изоляции щеткодержателей стартера
Рис.13.Определение усилия давления пружины на щетку
Рис.14. Регулировка усилия давления пружины
Регулировки (на примере СТ-230):
· люфт вала якоря 0,1-0,7 мм регулируют шайбами между крышкой и упорным кольцом.
· установка шестерни - в выключенном состоянии 34 мм от плоскости крышки (рис.15), во включенном (включить тяговое реле как на рис.15а) расстояние между торцом шестерни и упорным кольцом 4± 1 мм. Регулируется эксцентриком оси (рис 16). После этого затянуть гайку оси, придерживая ее от поворота.
| Рис.15 |
Рис.16. Регулировка расстояния между шестерней и упорным кольцом
Регулировку реле).
· зазор между якорьком и сердечником дополнительного реле 0,5-0,6 мм, регулируется подгибанием ограничителя подъема (рис.17а).
· зазор между контактами 0,4-0,5 изменением изгиба стоек (рис 17б).
Проверку реле можно проводить с помощью АБ (при 8 в контакты смыкаются, при 6 в размыкаются) (рис 18б
Проверка обмоток:
Рис. 19. Поверка обмотки возбуждения на замыкание с корпусом
Рис. 20. Проверка обмотки якоря их замыкания с корпусом
· на замыкание обмотки возбуждения на замыкание с корпусом, если лампа горит, замыкание есть (рис19).
· обмотки якоря на замыкание с корпусом (рис 20), лампа горит, замыкание есть.
· обмотки можно проверить омметром на сопротивление, сравнить с таблицей, сделать выводы о возможном межвитковым замыканием.
Рисунки отдельно от текста
Рис.1. Стартер СТ130-А3:
|
|
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-регулировачный 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
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 и15-соответственно якорь, корпус, сердечник и крышка тягового реле; 11 и 12-соотвественно
Удерживающая и втягивающая обмотки;
14-подвижный контакт; 16-контактные болты;
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
Рис.3.Крышка со стороны коллектора:
1- крышка; 2-пружина; 3-бронзографитный подшипник (вкладыш); 4-щеткодержатель
|
|
Рис.4. Стартер СТ142 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 и 17-резиновые уплотнительные кольца; 13-корпус; 14-полюс; 15 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
Рис.5.Стартерсредуктором 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; 14- шестерня привода; 15- вал привода
Рис. 6.Стартер с планетарным редуктором и возбуждением от постоянных магнитов:
1 – передняя крышка; 2- приводной рычаг; 3- якорь тягового реле; 4 -тяговое реле; 5-коллектор электродвигателя; 6 – корпус подшипника; 7 - щетка; 8- постоянные магниты; 9-якорь; 10- первичный вал и едущая шестерня редуктора; 11 – зубчатое колесо-сателлит; 12- водило; 13- неподвижное центральное зубчатое колесо с внутренним зацеплением; 14- муфта свободного хода; 15- шестерня привода
|
|
Рис.7. Привод стартера с плунжерной роликовой муфтой свободн хода:
1 - ролики; 2 - плунжер; 3 и 11 – соответственно прижимная и буферная пружины; 4 – упорные пружины; 5 и 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; 15-металлическая пластина, 16- кожух муфты; 17-шестерня привода; 18 -вкладыш
|
|
Рис.8.б.Электрическа схема включения стартера: Ст 230-А1:
1-выключатель зажигания и стартера; 2-дополнительное реле стартера; 3-стартер; 4-выключатель стартера; 5-обмотка удерживающая тягового реле; 6-привод стартера; 7-привод стартера; 8-обмотка возбуждения стартера; 9-якорь стартера; 10-щетки; 11-выключатель аккумуляторной батареи; 12-аккумкляторная батарея; 13-предохранитель 60 А плавкий; 14-указатель тока
Рис.9. Система пуска двигателя автомобилей ВАЗ-2108, -2109
| Рис.10. |
Рис.11.Извлечение щетки стартера и проверка
Рис.12.Проверка изоляции щеткодержателей стартера
Рис.13.Определение усилия давления пружины на щетку
Рис.14. Регулировка усилия давления пружины
| Рис.15 |
Рис.16. Регулировка расстояния между шестерней и упорным кольцом
Рис.17. Регулировка зазоров в реле включения стартера между якорьком и сердечником (а), между контактами (б)
Рис.18. Проверка реле включения стартера по напряжению замыкания контактов (а) и от аккумуляторной батареи (б)
Рис. 19. Поверка обмотки возбуждения на замыкание с корпусом
Рис. 20. Проверка обмотки якоря их замыкания с корпусом
Читать обязательно ВАЗ 2108,09 стр. 20 ÷ 28