Двигатель автомобиля вырабатывает энергию, которая идёт на движение транспортного средства. Это происходит благодаря оборотам маховика и коленчатого вала. Также энергия двигателя «питает» всю электронику машины. Но если двигатель остановлен, он не сможет выработать энергию и создать крутящий момент. А чтобы мотор «проснулся», его надо раскрутить. И здесь ему приходит на помощь стартер, которую черпает свою энергию из автомобильного аккумулятора. Что внутри стартера? Он состоит из 5 главных компонентов:
1. Корпус (электродвигатель). Это стальная цилиндрическая оболочка. На внутренних стенках корпуса 4 магнитных сердечника («башмаки»). Раньше в устройстве наматывалась обмотка возбуждения (обмотка статора), куда и подавался ток от аккумулятора. Но на новых устройствах эту роль выполняют постоянные магниты. Их всего 4 и они называются — статор электродвигателя. Все обмотки стартера находятся в одной цепи, а ток на неё подаётся с центрального входа устройства. Выход с обмоток выводится на 2 плюсовые медно-графитовые щётки.
2. Щётки и щёткодержатель. Щёткодержатели находятся в задней крышке стартера. Они выглядят в виде обоймы с лёгкими пружинками, которые всё время поджимают щётки к коллектору. Коллектор — это такая деталь стартера, через которое идёт напряжение на щётки и пластины якоря. Контакты медно-графитных щёток приварены к полюсным пластинам – обмоткам возбуждения. Щётки передают рабочее напряжение на якорь и пластины и повышают пиковую мощность электродвигателя во время главного рабочего цикла устройства.
3. Якорь. Что такое якорь в стартере? Это стальная ось, на которую запрессован его сердечник и несколько пластин. Якорь установлен в передней крышке пускового устройства, а также в задней крышке с помощью латунных или медных втулок. Отмечу, что эти втулки также играют роль подшипников. В пазах сердечника располагаются рамки, концы которых соединены с медным коллектором. А он в свою очередь соединён с 4 щётками: 2 положительными от аккумулятора (толстый кабель, пропускающий ток порядка 400 ампер) и 2 отрицательными — на массу. Таким образом, создаётся магнитное поле вокруг рамок якоря, который начинает своё вращение.
4. Втягивающее (тяговое) реле. Эта деталь устанавливается на корпусе устройства. В реле входят силовые контакты и подвижная перемычка. В задней части корпуса втягивающего реле имеются силовые контакты (пятаки) и перемычка. Пятаки – это медные болты, которые запрессованы в крышку реле, они обеспечивают контакт сразу после подачи тока. К пятакам при помощи гаек крепятся провода от аккумулятора и щёток стартера (плюсовых). А сердечник втягивающего реле соединён с бендиксом (обгонной муфтой). Реле подаёт питание от зажигания и выталкивает бендикс. Таким образом, назначение реле — это управление включением и отключением электродвигателя и воздействием на маховик двигателя. Скажу ещё проще — тяговое реле обладает такой же функцией, как коробка передач между мотором и колёсами. В новых устройствах реле, кроме основной обмотки ставят удерживающую обмотку, которая уменьшает потребление тока стартером.
5. Бендикс (обгонная муфта или муфта свободного хода). Это роликовая конструкция с приводной шестернёй, назначение которой – передача крутящего момента на маховик. Бендикс передаёт крутящий момент при помощи шестерни зацепления, но только в момент пуска стартера. Также обгонная муфта останавливает обратную передачу усилия, которая возникает при запуске мотора, разъединяя венец маховика и шестерню бендикса. Это помогает предотвратить поломку всего устройства. Скажу понятнее. Чтобы ДВС заработал, маховик и коленчатый вал должны вращаться с минимальной частотой вращения 100 об./мин. Но диаметр шестерни стартера в 10 раз меньше маховика. Отсюда делаем вывод, что шестерня вращается в 10 раз медленнее, чем маховик. И когда маховик начнёт вращаться со скоростью 100 оборотов в минуту, то по логике шестерня стартера должна вращаться в 10 раз быстрее – со скоростью 1000 оборотов в минуту, что бы привело к заклиниванию устройства. Бендикс передаёт крутящий момент на маховик, но не передаёт его обратно на пусковое устройство. Благодаря строению бендикса (внутренняя и внешняя обоймы, ролики с пружинками), он не раскручивается больше, чем положено и это предотвращает поломку стартера.
В стартер входит примерно 50 составляющих деталей. Многие интересуются, сколько контактов на стартере? Он имеет центральный контакт (положительная клемма) и масса (отрицательная клемма АКБ). А сколько обмоток в стартере? Всего их четыре: параллельная, последовательная, втягивающая и удерживающая.
Отличия в конструкции всех типов пусковых устройств могут быть в механизме, который разъединяет шестерни. А в авто с АКПП в устройство входят дополнительные обмотки, которые не дают запуститься двигателю, если выбрано ходовое положение на селекторе. Также стартеры различаются наличием редуктора.
Чертёж стартера
А как стартер заводит двигатель, как он работает?
Принцип работы стартера Стартер работает на законах физики, о которых вам рассказывали ещё в школе. Если поместить между 2-мя полюсами магнита рамку из проволоки с двумя концами, и через неё пропустить ток, то она начнёт вращаться. Вот на каком принципе работает простейший электродвигатель. Что делает стартер во время запуска? Вся его работа делится на 3 этапа: пуск устройства, подвод шестерни привода к венцу маховика, разъединение привода и маховика. Сам стартер вращает внутри своего механизма якорь под действием магнитного поля, которое приводит маховик в движение.
Время работы пускача очень короткое. После того, как запущен двигатель, стартер отключается и больше не принимает никакого участия в работе автомобиля.
Принцип работы пускового устройства:
1. Водитель поворачивает ключ в замке зажигания. Электрический ток от плюсовой клеммы АКБ передаётся на входной контакт стартера, затем на обмотку возбуждения (или магниты), потом на плюсовую щётку с коллектором. После этого ток поступает на рамку якоря и отрицательную щётку, которая соединяется с массой (отрицательной клеммой АКБ). Возникают магнитные поля, которые отталкиваются друг от друга, заставляя вращаться якорь, который втягивается внутрь реле. Соединение АКБ со стартером кратковременно, только в ту секунду, когда водитель поворачивает ключ. Это соединение происходит за счёт медного пятака.
2. Якорь обладает шлицевым соединением, на него надевается бендикс с шестернёй. Шлицевое соединение даёт этим деталям свободно двигаться по якорю и одновременно передавать крутящий момент на шестерню стартера. Бендикс с шестернёй перемещает вилка. А по какому принципу работает вилка для стартера? Вилку двигает сердечник, который в свою очередь двигает электромагнит в виде катушки, к которой подаётся ток от аккумулятора через замок зажигания. Повторю ещё раз: силовой провод от АКБ соединяется с входным контактом устройства при помощи пятака, именно он соединяется со штоком при включении устройства. Сердечник двигается и толкает шток, обеспечивая замыкание 2 главных контактов. А когда стартер выключен, всё возвращается в исходное положение.
3. Итак, срабатывает тяговое реле. Якорь выполняет поступательные действия внутри корпуса устройства и происходит выталкивание бендикса. Из-за этого приводная шестерня входит в зубчатый венец маховика. Маховик – это чугунный диск, который гораздо больше, чем приводная шестерня стартера, на который установлен зубчатый венец.
4. В тот момент, когда шестерня зацепляется за маховик, на электродвигатель подаётся напряжение и происходит подача тока на электродвигатель. Начинается вращение маховика, который в свою очередь приведёт в действие коленчатый вал двигателя.
5. Всё, мотор запущен, водитель отпускает ключ зажигания. В тот момент, когда обороты двигателя будут выше оборотов стартера, бендикс отойдёт от сцепки с маховиком. Все механизмы пускового устройства вернутся в исходное положение, и он отключится.
Посмотрите видео, там очень понятно рассказано про принцип работы устройства.
https://youtu.be/sDkrcpprawI - Принцип работы стартера.
Виды и характеристики
Выше была рассмотрена классическая конструкция стартера. В ней бендикс находится прямо на вале ротора. Для такого устройства необходим электродвигатель с невысокой скоростью вращения и высокой тягой, что приводит к увеличению массы и размера устройства. А какие стартеры устанавливаются на современных автомобилях? Это стартеры с редуктором.
Рассмотрим подробнее каждый тип пусковых устройств, а также в чём состоит их отличие.
С редуктором Такие стартеры называют планетарными. Стандартный редуктор имеет солнечную (ведущую) шестерню, водило, зубчатый венец. Все эти детали зацеплены друг с другом. В планетарном редукторе все составные части используются в качестве ведомого механизма. В стартере с редуктором применяется дополнительный вал, где находится бендикс. Таким образом, бендикс и электродвигатель в пусковом устройстве работают только через редуктор. Но, несмотря на новую деталь под названием редуктор, принцип работы такого стартера мало отличается от классического. Особенность планетарного стартера с редуктором в том, что он потребляет меньше энергии для своей эффективной работы, благодаря чему он сможет раскрутить коленвал ДВС даже при очень низком заряде аккумуляторной батареи много раз подряд. Редуктор снижает обороты электродвигателя, но улучшает их тяговую силу. А применение в конструкции магнитов увеличивает ресурс обмотки статора и предотвращает возможные неисправности. Редуктор превращает скорость вращения в тягу, изменяя передаточное соотношение, благодаря чему можно не использовать мощные и «прожорливые» электродвигатели в стартере.
Плюсы:
· Высокий срок службы.
· Небольшой размер и вес.
· Небольшая цена деталей.
· Можно завести автомобиль даже при сильном морозе.
Минусы:
· Существуют проблемы с поиском запчастей.
· Невысокое качество деталей.
· Более сложный ремонт по сравнению со стартерами без редуктора.
Также применяют устройства с редуктором и цилиндрической передачей, но из-за сложного механизма их ставят не так часто.
Без редуктора
Такие устройства также называют роторными стартерами. В конструкцию этого типа устройств не входит редуктор, а вращение передаётся напрямую на шестерню стартера. Самый главный плюс безредукторного механизма в очень простом устройстве. К тому же такой механизм отличается высокой надёжностью и выносливостью, что приводит к увеличению срока службы стартера. Поэтому в процессе работы неисправности из-за подачи тока возникают нечасто. В безредукторном стартере сцепление шестерни с маховиком происходит моментально, поэтому запуск двигателя осуществляется очень быстро.. Минусы стартеров без редуктора в том, что при низких температурах его работа крайне нестабильна из-за того, что устройство требует много энергии. Также такое пусковое устройство более тяжёлое и громоздкое по сравнению с редукторным
Подробнее читайте в статье: https://motorist.guru/ustrojstvo/starter.html
Домашнее задание:
Заполнить таблицу
| № п/п | Деталь | Назначение |