Механизмы привода стартеров

Практическое занятие № 7

Тема: «Устройство и работа приборов системы пуска».

Цель работы: Обобщить и закрепить полученные теоретические знания о назначении, устройстве и работе приборов системы пуска автомобильных двигателей, применять полученные теоретические знания при выполнении работы.

Организация работы и оборудование учебных мест.

Работа проводится на 2-х учебных местах:

Учебное место №1. Устройство электростартеров 29.3708 с одной опорой в крышке со стороны коллектора и электростартера СТ221.

Оборудование: Электростартер 29.3708 с одной опорой в крышке со стороны коллектора и электростартер СТ221.

Плакаты, учебная литература.

Учебное место №2. Устройство тягового электромагнитного реле, механизма привода стартера.

Оборудование: Тяговые реле, макет муфты свободного хода. Плакаты, учебная литература.

Время проведения работы – 80 минут.

Организация работы; проведение инструктажа по БЖД во время выполнения работы. [Инструкция по безопасности жизнедеятельности № 80 во время проведения занятий со студентами в лаборатории и кабинете «Электрооборудование автомобилей» №105] - 10 мин;

Работа на учебных местах – 2 х 20 минут – 40 мин;

Изменение учебных мест – 2 х 1- 2 мин;

Изменение учебных мест осуществляется по команде преподавателя:

УМ №1 – УМ №2

Уборка рабочих мест – 2 мин;

Защита работы – 18 мин;

Подведение итогов – 8 мин;

 

Теоретические сведения.

 

Устройство электростартеров

Автомобильные электростартеры отличаются по способу управления и возбу­ждения, типу механизма привода, способу крепления на двигателе и степени защиты от проникновения пыли и воды.

 

 

 

 

Рис. 4.5. Электростартер СТ221:

а –общий вид; б -детали стартера; 1 -шестерня привода; 2-муфта свободного хода; 3 -ведущая обойма муфты свободною хода; 4 - буферная пружина; 5-рычаг включения привода; 6 - крышка со стороны привода; 7 - возвратная пружина; 8 - корпус тягового реле; 9 - обмотка тягового реле; 10 - сердечник тягового репе; 11 - подвижная контактная пластина; 12 - неподвижный контакт; 13 - контактные болты; 14 - щеточная пружина; 15 -щеткодержатель; 16-коллектор; 17-крышка со стороны коллектора; 18 - вал якоря с винтовыми шлицами; 19- щетка; 20 - катушка обмотки воз­буждения; 21 - полюс; 22 - корпус стартера: 23 - полюсный винт; 24 - якорь электродвигателя; 25 - упорное кольцо; 26 - регулировочная шайба; 27 - резиновые заглушки; 28 - тяговое реле; 29 - последовательная обмотка возбуждения; 30-параллельная обмотка возбуждения; 37 -защит­ная лента; 32 - тормозной диск; 33 - стяжная шпилька; 34 - ограничитель хода шестерни

 

По типу и принципу работы приводных механизмов выделяют стартеры с электромеханическим перемещением шестерни привода, которые получили наибольшее распространение.

Стартер состоит из электродвигателя постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением, электромагнитного тягового реле и механизма привода. В стартер может быть встроен дополнительный редуктор.

Узлами и деталями электростартера, с электромеханическим включением шестерни, являются корпус 22 (рис. 4.5) с полюсами 21 и катушками 20 обмот­ки возбуждения, якорь 24 с обмоткой и коллектором 16, механизм привода с муфтой свободного хода 2, шестерней 1 и буферной пружиной 4, электромаг­нитное тяговое реле с корпусом 8, обмоткой 9, контактными болтами 13 с кон­тактами 12, крышка 6 со стороны привода, крышка 17 со стороны коллектора и щеточный узел с щеткодержателями 15, щетками 19 и щеточными пружинами 14.

Вид А

1 2 3 8 9 10 11 12

Рис. 4.6. Корпус стартера СТ142-Б в сборе:     1- катушка; 2 - корпус; 3 - винт полюса; 4 - изоляционная втулка; 5, 6 - соответственно уплотнительная и изоляционная шайбы; 7 -шайба; 8 -выводной болт; 9 -гайка М12; 10 -пружинная шайба; 11- изоляционный материал; 12 -полюс

 

 

Рис. 4.7. Полюс стартера СТ142-Б

Корпус. Полюсы. Обмотка возбуждения

 

Корпусы (рис. 4.6) электростартеров изготавливают из трубы или стальной полосы (сталь 10 или Ст.2) с последующей сваркой стыка.

С целью улучшения герметизации корпус не имеет окон для доступа к щеткам. В корпусе 2 предусмо­трено отверстие для выводного болта 8 обмотки возбуждения. К корпусу 2 винтами 3 крепят полюсы 12 с катушками 1 обмотки возбужде­ния. Все автомобильные стартеры вы­полняют четырехполюсными. Катушки последовательных и параллельных об­моток возбуждения устанавливают на отдельных полюсах, поэтому число ка­тушек равно числу полюсов.

Горячекатанные или штампованные полюсы (рис. 4.7) стартера состоят из магнитопровода, полюсных наконечни­ков и изготавливаются из профильной стали 10.

Катушки (рис. 4.8) последовательной обмотки имеют небольшое число вит­ков неизолированного медного прово­да 3 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 и 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.

 

Рис. 4.8. Катушка возбуждения стартера СТ142-Б:

1 - изоляционный материал между витками; 2 - лента батистовая; 3 -провод ПММ; 4 -прокладка

Якорь

Якорь (рис. 4.9) стартера представляет собой шихтованный сердечник, в па­зы которого укладываются секции обмотки. В шихтованном сердечнике меньше потери на вихревые токи. Пакет якоря напрессован на вал 4, вращающийся в двух или трех опорах с бронзографитовыми подшипниками, подшипниками из других порошковых материалов, либо с подшипниками качения.

Пакет якоря набран из стальных пластин (сталь 0,8 кп или сталь 10) толщиной 1-1,2 мм (рис. 4.10). 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 (см. рис. 4.9, б). Одновитковые секции В стартерных электродвигателях применяют простые волновые обмотки выполняют из неизолированного пря­моугольного провода марки ПММ. Об­мотки с двухвитковыми секциями на­матывают круглыми изолированными проводами ПЭВ-2 и ПЭТВ.

 

 

Полузакрытые или закрытые пазы якорей могут иметь прямоугольную или грушевидную форму (рис. 4.11). При прямоугольной форме пазов обеспечи­вается лучшее их заполнение прямо­угольным проводом. В этом случае проводники в пазы укладывают в два слоя и изолируют друг от друга и от пакета якоря гильзами S- образной формы из электрокартона толщиной 0,2-0,4 мм или полимерной пленки. Пазы грушевидной формы с постоян­ным или переменным сечением зубца применяют в стартерах малой мощно­сти с двухвитковыми секциями. 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.

 

Рис. 4.11. Форма и размеры пазов со округлениями:

а - прямоугольный полузакрытый; б - грушевидный полузакрытый

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.

Коллекторы. Щетки. Щеткодержатели

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

 

Рабочая поверхность коллектора должна иметь строго цилиндрическую форму. Монолитность конструкции и биение рабочей поверхности сборных цилиндрических коллекторов зависят от точности изготовления сопрягаемых деталей. Вследствие податливости изоляционных прокладок между пластинами перво­начальная форма сборного цилиндрического коллектора в процессе эксплуата­ции может измениться, что приводит к усилению искрения под щетками.

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.

Щетки в щеткодержателях должны перемещаться свободно, но без сильного бокового люфта.

В электростартерах применяют меднографитные щетки с добавками свинца и олова. Содержание графита выше в щетках для мощных стартеров и стартеров для тяжелых условий эксплуатации. Плотность тока в щетках электростарте­ров находится в пределах 40-100 А/см². От допустимой плотности тока зависят размеры щеток и падение напряжения под щетками U_Щ.

Крышки, подшипники

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. В крышках колоколообразной формы предусмотрены окна для доступа к щеткам.

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 зацепление с венцом Маховика.

В крышках и промежуточной опоре устанавливают подшипники скольжения.

 

 

1 - вал якоря; 2 - замковое кольцо; 3 - упорное кольцо; 4 - шестерня привода; 5 - рычаг привода; 6 - тяговое реле; 7 -уплотнительная заглушка; 8 -катушка обмотки возбуждения; 9 - якорь тягового реле; 10 - корпус тягового реле; 11 - удерживающая обмотка; 12 - втягивающая обмотка; 13 - сер­дечник тягового реле; 14 - подвижный контакт; 15 - крышка тягового реле; 16 - контактные болты; 17 - бандаж лобовой части обмотки якоря; 18 - обмотка якоря; 19 - защитный кожух; 20 - щетка; 21 - вкладыш подшипника; 22 - торцовый коллектор; 23 - крышка со стороны коллектора; 24 - якорь электродвигателя; 25 - корпус; 26 - поводковая муфта; 27 - крышка со стороны привода; 28 - роли­ковая муфта свободного хода

На автомобилях ВАЗ моделей 2108 и 2109 установлен стартер 29.3708, имею­щий только одну опору в крышке 23 со стороны коллектора (рис. 4.14). Вторая опора со стороны привода предусмотрена в картере сцепления.

Тяговые электромагнитные реле

Управляемые дистанционно тяговые реле обеспечивают ввод шестерни в за­цепление с венцом маховика и подключают стартерный электродвигатель к ак­кумуляторной батарее. Они отличаются по способу крепления на стартере, ко­личеству обмоток, конструкции контактного устройства.

 

Рис. 4.15. Тяговое реле стартера СТ142-Б с неразделенной контактной системой: 1,20- резиновые уплотнительные шайбы; 2 - крышка реле; 3 – резиновое уплотнительное кольцо, 4 - контактный диск (ШМТ 4-60, ГОСТ 434-78); 5 - изоляционная втулка; 6 -чашка; 7 -пружина; 8-корпус реле; 9- возвратная пружина; 10 - резиновый пыльник; 11 - якорь реле (сталь); 12 -каркас катушки; 13, 14 -соответственно удерживающая и втягивающая об­мотки; 15 - стальной шток; 16 - сердечник реле (сталь 10.); 17 - изоляционная шайба (полиамид), 18-шайба, 19- скоба, 21 -контактный болт.

 

На большинстве стартеров тяговое реле располагают на приливе крышки 27 (см. рис. 4.14) 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 11 (рис. 4.15), воздействующий на шток 15 с подвижным контактным диском 4. Два неподвижных контакта в виде контактных болтов 21 закрепляют в пластмассовой крышке 2.

В двухобмоточном реле удерживающая обмотка 13, рассчитанная только на удержание якоря реле 11 в притянутом к сердечнику 16 состоянии, намотана проводом меньшего сечения и имеет прямой выход на «массу». Втягивающая обмотка 14 подключена параллельно контактам реле. При включении реле она действует согласно с удерживающей обмоткой и создает необходимую силу притяжения, когда зазор между якорем 11 и сердечником 16 максимален. Во время работы стартерного электродвигателя замкнутые контакты тягового ре­ле шунтируют втягивающую обмотку и выключают ее из работы.

Контактные системы могут быть разделенной или неразделенной конструк­ции. При неразделенной контактной системе (см.рис. 4.15) подвижный контакт снабжен пружиной 7. Перемещение подвижного контактного диска в исходное нерабочее положение обеспечивает возвратная пружина 9. В разделенной контактной системе (рис. 4.16) подвижный контактный диск 10 не связан жестко с якорем 13 реле.

Контактный диск круглой, фасонной или прямоугольной формы устанавлива­ют между изоляционной втулкой и шайбой на штоке. Это обеспечивает надеж­ное соединение контактов реле при возможном перекосе и перемещении диска вдоль оси штока за счет сжатия пружин контактной системы.

 

 

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.

 

Рис. 4.16. Тяговое реле стартера 29.3708 с разделенной контактной системой: 1- шток; 2,3 -соответственно втягивающая и удерживающая обмотки; 4 - втулка; 5 - каркас катушки; 6 - сердечник реле; 7, 12 - пружины, 8 - контактный болт, 9 - крышка реле, 10 - контактный диск, 11-корпус реле, 13 -якорь реле, 14-винт

 

Механизмы привода стартеров

Наибольшее распространение в электростартерах получили бесшумные в рабо­те и технологичные роликовые муфты свободного хода, способные при небольших размерах передавать большие крутящие моменты. Роликовые муфты малочувст­вительны к загрязнению, не требуют ухода и регулирования в эксплуатации.

При включении стартерного электродвигателя наружная ведущая обойма 12 (рис. 4.17) муфты свободного хода вместе с якорем поворачивается относитель­но неподвижной еще ведомой обоймы 17.

 

1 2 3 18 17

А

Рис. 4.17. Приводные механизмы с роликовыми муфтами свободного хода:

а, б - стартера СТ230-Б; в - стартера 29.3708; 1 - ролик; 2 -толкатель; 3-прижимная пружина; 4 - замковое кольцо; 5 -опорная чашка: 6 -пружина; 7, 8 -поводковые муфты; 9 -буферная пружина; 10 - шлицевая втулка; 11 -центрирующее кольцо; 12 -наружная ведущая обойма: 13 -держатель пружин; 14 -специальная шайба; 15-войлочный уплотнитель; 16 -кожух муфты; 17-ведомая обой­ма с шестерней; 18 - втулки

 

Ролики 1 под действием прижимных пружин 3 и сил трения между обоймами и роликами перемещаются в узкую часть клиновидного пространства, и муфта заклинивается. Вращение от вала якоря ведущей обойме 12 муфты передается шлицевой втулкой 10. После пус­ка двигателя частота вращения ведомой обоймы 17 с шестерней превышает ча­стоту вращения ведущей обоймы 12, ролики переходят в широкую часть клино­видного пространства между обоймами, поэтому вращение от венца маховика к якорю стартера не передается (муфта проскальзывает).