Система пуска двигателей
- " > Печать
Какие условия пуска карбюраторного и дизельного двигателей?
Для пуска автомобильного двигателя внутреннего сгорания необходимо его поршни привести в возвратно-поступательное движение. С этой целью коленчатый вал карбюраторного двигателя вращают с частотой 50-80 об/мин, дизельного – 200-250 об/мин. Вращение коленчатого валя карбюраторного двигателя может осуществляться пусковой рукояткой или электрическим стартером, дизельного – электрическим стартером.
Каким путем можно облегчить пуск дизельных двигателей?
К средствам, облегчающим пуск дизельных двигателей, особенно в холодное время года, относятся: подогрев воздуха, поступающего в цилиндры двигателя с помощью свечей накаливания; впрыск в цилиндр легковоспламеняющихся жидкостей (бензин, эфир); прогрев двигателя горячей жидкостью или нагретым воздухом; применение маловязких масел; установка декомпрессионных механизмов, уменьшающих сжатие в цилиндрах во время прокручивания коленчатого вала двигателя.
Что представляет собой электрический стартер?
Электрический стартер представляет собой небольшой четырехполюсный электродвигатель постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением и механизмом привода с включающим устройством. Такие двигатели развивают максимальный пусковой момент при торможении якоря, т. е. когда шестерня стартера входит в зацепление с венцом маховика, что и требуется в начале пуска двигателя. Обмотки якоря и обмотки возбуждения стартера имеют минимальное сопротивление, так как они изготовлены из медного провода большого сечения, а их длина невелика.
Какую силу потребляет стартер, как им следует пользоваться?
При пуске двигателя стартером сила потребляемого им тока достигает 300-800 А, что приводит к быстрому разряду аккумуляторной батареи. Поэтому стартером можно пользоваться 3-5с с последующими перерывами 1-3 мин для восстановления заряда батареи. По мере возрастания частоты вращения коленчатого вала крутящий момент, а вместе с ним и мощность, развиваемая стартером, уменьшаются, однако двигатель к этому времени уже обладает некоторой инерцией и имеющейся мощности достаточно для его пуска. Мощность стартера зависит от типа, мощности и размеров двигателя и находится в пределах от 0,3 до 15 кВт при напряжении аккумуляторной батареи 12 В в карбюраторных и 24 В в дизельных двигателях.
Как устроен электрический стартер?
Электрический стартер СТ-130-А1 автомобиля ЗИЛ-130 (рис.102) состоит из корпуса 23, с внутренней стороны к которому прикреплены четыре полюсных башмака 4 с обмотками возбуждения 3. С боков корпус закрывается крышками 1 и 15, в которых установлены скользящие подшипники 14, 16, 28. На подшипниках смонтирован вал 18, а на нем якорь 24. В пазы якоря уложены обмотки 25, концы которых припаяны к коллектору 26, набранному из отдельных медных пластин, изолированных друг от друга и от вала. К коллектору пружинами прижимаются четыре медно-графитные щетки 27, установленные в щеткодержателях, закрепленных на крышке 1. Две отрицательные щетки соединяются на «массу», две положительные – изолированы от «массы» и соединены с обмотками возбуждения стартера. На переднем конце вала выполнены винтовые шлицы, на которых установлена муфта 20 свободного хода с шестерней 19 привода. На хвостовике муфты имеется поводок 22, в пазы которого входит вильчатый рычаг 13, который вторым концом соединяется с регулировочной тягой якорька 10 тягового реле.
а – общее устройство; б – муфта с шестерней; в – положение роликов при пуске двигателя; г – после пуска.
Между поводком и муфтой установлена буферная пружина 21, которая, сжимаясь, накапливает энергию в случае попадания зубьев шестерни на зубья маховика в момент включения стартера. При включении электрической части якорь провернется и пружина с силой введет шестерню в зацепление с венцом маховика, что предотвращает поломку зубьев как шестерни, так и венца маховика. Кроме того, на переднем конце вала установлено распорное кольцо 17, предотвращающее удар шестерни о крышку стартера.
На задней части корпуса выполнены смотровые окна для наблюдения и доступа к щеткам. Они закрываются защитной лентой 2, предотвращающей попадание пыли и влаги внутрь корпуса.
Сверху на корпусе крепится тяговое реле 12, в котором смонтированы две обмотки: втягивающая 9 и удерживающая 8. С включением реле втягивающая обмотка создает сильное магнитное поле, которое втягивает якорек 10, а он через тягу с рычагом 13 и поводком 22 передвигает муфту свободного хода 20 и вводит шестерню 19 в зацепление с венцом маховика. Вторым концом якорек перемещает подвижный контакт 5 и замыкает главные контакты 6. При этом контакт 7 закорачивает добавочный резистор катушки зажигания. Образуется электрическая цепь: аккумуляторная батарея – стартер; якорь вращается и крутящий момент передается на коленчатый вал двигателя и он пускается. Для предотвращения якоря стартера от разноса после пуска двигателя и когда шестерня стартера еще не вышла из зацепления с венцом маховика служит муфта свободного хода 20, которая передает крутящий момент от вала стартера к коленчатому валу двигателя во время пуска и, работая в режиме обгона, автоматически разъединяет стартер от двигателя после пуска. На автомобилях получили распространение роликовые муфты свободного хода, в которых заклинивание роликов происходит благодаря возникновению сил трения в сопряженных деталях.
Муфта состоит из хвостовика 29 с внутренними винтовыми шлицами, которыми он установлен на валу с такими же шлицами. С хвостовиком жестко соединена ведущая обойма 34 с конусными пазами для 4 роликов 39, нагруженных плунжерами 38 под давлением пружин 39, стремящихся вытолкнуть ролики в узкую часть обоймы. Ведомая обойма 37 изготовлена вместе с шестерней 19. Ведущая и ведомая обоймы вместе с роликами и плунжерами заключены в кожухе 35. На муфту воздействует буферная пружина 21, а на поводок 22 – пружина 32, упирающаяся в опорную шайбу 31 и опорное кольцо 30. Поводок 22 удерживается на хвостовике замочным кольцом 33. Пружина 32, воздействуя на поводок 22, позволяет разомкнуть главные контакты тягового реле путем сжатия пружины при перемещении втулки отвода возвратной пружины 11 в тех случаях, когда шестерня привода заедает в зубчатом венце маховика после отключения стартера.
Как работает муфта свободного хода?
При вращении якоря стартера (пуск двигателя) ролики заклинивают ведущую 34 и ведомую 37 обоймы, вынуждая их вращаться как одно целое (рис.102, в), и крутящий момент с шестерни стартера передается на зубчатый венец маховика, приводя его во вращательное движение. Как только двигатель начнет работать, скорость вращения шестерни 19 вместе с обоймой 37 станет больше скорости вращения обоймы 34, так как передаточное отношение между шестерней стартера и венцом маховика равно примерно 10 : 1. Ролики 36 закатываются в углубление, сжимая пружины 39 плунжеров 38. Обоймы расклиниваются и передача крутящего момента от маховика к валу стартера окажется невозможной (рис.102, г). Следовательно, усилие может передаваться через муфту свободного хода только в одном направлении – от вала якоря к шестерне привода, но не наоборот, что и предотвращает разнос якоря стартера, т. е. выпадание обмоток якоря из своих пазов под действием центробежных сил.
Работа стартера основана на принципе взаимодействия магнитного поля якоря с магнитным полем полюсных башмаков во время прохождения по их обмоткам электрического тока. При повороте ключа включателя зажигания вправо в положение «пуск» замыкается электрическая цепь дополнительного реле (рис.103). Ток от минусовой клеммы батареи проходит по «массе» на контакт К и обмотку 2, намагничивает сердечник и дальше по проводу на контакт СТ включателя зажигания 19, амперметр 18, зажим 5 стартера и положительный полюс батареи 4. Намагнитившийся сердечник притягивает якорек, замыкая контакты 3, при этом замыкается цепь втягивающей 9 и удерживающей 8 обмоток тягового реле. Путь тока на втягивающую обмотку: минус батареи – «масса» – отрицательные щетки 17 – коллектор – обмотки якоря – коллектор – положительные щетки 15 – обмотка возбуждения 16 полюсных башмаков – выводная клемма стартера – втягивающая обмотка 9 тягового реле – контакты С и Б реле включения – зажим 5 стартера – положительный полюс батареи.
Рис.103. Схема включения стартера.
Ток, проходя по втягивающей обмотке, создает сильное магнитное поле, втягивающее якорек 10. Он, двигаясь влево через рычаг 11, передвигает муфту свободного хода 12 вправо и вводит шестерню 14 в зацепление с зубчатым венцом маховика 13. Одновременно якорек своим вторым концом подводит контактный диск 7 к главным контактам 6 и, когда шестерня 14 войдет в зацепление с зубчатым венцом маховика 13, диск 7 замкнет контакты 6. Втягивающая обмотка 9 при этом закорачивается и включается основная цепь стартера: минус батареи – «масса» – корпус стартера – отрицательные щетки – коллектор – обмотка якоря – коллектор – положительные щетки – обмотки возбуждения 16 полюсных башмаков – выводная клемма стартера – контакты 6 и 7 – зажим 5 – плюс батареи. Ток, проходя по обмоткам якоря и обмоткам возбуждения, создает в них сильные магнитные поля, которые взаимодействуют и как бы выталкивают якорь (проводник с током) из магнитного поля полюсных башмаков, на которых создается более сильное магнитное поле. Так как якорь с валом установлен на скользящих подшипниках, то он будет вращаться, а вместе с ним будет вращаться и шестерня 14, приводя во вращение коленчатый вал двигателя. В это время удерживающая обмотка 8 удерживает якорек 10 в заданном (рабочем) положении. Путь тока на удерживающую обмотку: минус батареи – «масса» – удерживающая обмотка – контакты С и Б реле включения – зажим 5 стартера – положительная клемма батареи. Ток, проходя по удерживающей обмотке, создает достаточное магнитное поле, чтобы удерживать сердечник 10 во включенном положении.
После пуска двигателя срабатывает муфта свободного хода, предохраняя якорь от разноса, а когда водитель отпускает ключ включателя зажигания из крайнего правого положения в среднее, то цепь тока на обмотку 2 реле включения прерывается, сердечник размагничивается и контакты 3 под действием пружины 20 размыкаются. Цепь тока на удерживающую обмотку и обмотку возбуждения стартера и якоря прерывается. Стартер прекращает работу, возвратная пружина 11 (см. рис.102) выводит шестерню из зацепления с зубчатым венцом маховика.
В чем особенность устройства и работы стартера автомобиля КамАЗ?
На автомобиле КамАЗ-5320 и других устанавливается стартер СТ-142 напряжением 24 В, мощностью 7,7 кВт, потребляемой силой тока до 800 А. Он состоит (рис.104, а) из корпуса 5, изготовленного из электротехнической стали, к которому с внутренней стороны при креплены четыре полюсных башмака с обмотками возбуждения 11. По бокам корпус закрывается крышками 8 и 22, в которые запрессованы скользящие подшипники 2, 7, 24. На подшипники опирается вал 23, на котором смонтирован якорь 3 с обмотками 4 и коллектором 6. Концы обмоток якоря припаяны к пластинам коллектора. Обмотки и коллектор изолированы друг от друга и от «массы». К коллектору пружинами 10 прижимаются медно-угольные щетки 9, установленные в щеткодержателях на крышке 8. Через пару щеток ток из внешней цепи проходит в обмотку якоря и, пройдя обмотку, выходит на вторую пару щеток и в обмотки возбуждения полюсных башмаков. В крышках стартера установлены фильцы, пропитанные турбинным маслом для смазки вала. Кроме того, в опорном диске 1 установлена резиновая манжета, предотвращающая попадание грязи из картера маховика.
Рис.104. Стартер СТ-142 автомобиля КамЗ-5320:
а – общее устройство; б – муфта.
На стартере смонтирован привод шестерни включения с храповым механизмом свободного хода 21, который перемещается по шлицам вала якоря. Привод состоит из корпуса 31 (рис.104, б) с прижимным стопорным кольцом 33, ведущей 29 и ведомой 25 полумуфт с кулачками и шестерней привода, пружины 30, втулки 32 со спиральными шлицами, конуса 28 со штифтом 27 и сухарем 26. Шестерня привода вводится в зацепление с венцом маховика с помощью тягового реле и реле включения. Тяговое реле имеет втягивающую 17 (см. рис.104, а) и удерживающую 16 обмотки, якорек 18 с контактным диском 15, контактами 14 и 13, контактной перемычкой 12. Якорек через соединительное звено соединяется с рычагом 19, установленным на оси 20.
При включенном включателе замыкаются контакты реле включения и ток поступает во втягивающую обмотку. Якорек 18 втягивается и через рычаги 19 и корпус 31 привода перемещает направляющую втулку 32 вместе с ведущей полумуфтой 29 и шестерней 25 по шлицам вала якоря и вводит шестерню в зацепление с венцом маховика, перемещая ее до упора в опорную шайбу. После этого замыкаются контакты 13 и 15 и включается основная цепь стартера. Якорь начинает вращаться, приводная шестерня вращает маховик, обеспечивая пуск двигателя. После пуска двигателя из-за передаточного отношения между шестерней привода и зубчатым венцом маховика (1 : 10) шестерня стартера будет вращаться с большей частотой, чем вал стартера, и, следовательно, быстрее, чем направляющая втулка 32, на спиральных шлицах которой установлена ведущая полумуфта привода. Вследствие этого ведущая полумуфта перемешается по спиральным шлицам до упора в резиновый буфер, и ее кулачки выходят из зацепления с кулачками ведомой полумуфты шестерни. В результате шестерня привода начинает вращаться вхолостую. Безударное соединение кулачков полумуфт при обратном ходе ведущей полумуфты обеспечивается конусом 28 ведущей полумуфты и сухарем 26, который соединен с ведомой полумуфтой штифтом 27. Из зацепления шестерня привода выходит только после выключения реле стартера (поворота ключа в 1 положение).
Какие неисправности могут быть в системе пуска и как их устранить?
Наиболее часто в системе пуска двигателя встречаются такие неисправности: загрязнение (замасливание) или подгорание коллектора, щеток и клемм стартера; загрязнение или износ щеток; подгорание контактов реле включения и тягового реле; внутривитковое замыкание обмоток якоря, возбуждения, тягового реле или реле включения; ослабление крепления или пробуксовывание муфты свободного хода; износ зубьев шестерни привода и венца маховика; обрыв соединительных проводов; износ подшипников и вала стартера; трещины корпуса и крышек.
Загрязнившийся (замаслившийся) коллектор или щетки промывают в неэтилированном бензине с последующим просушиванием. Подгоревший коллектор и контакты зачищают мелкой стеклянной бумагой с продувкой сжатым воздухом. Изношенные щетки заменяют новыми, тщательно притерев их к коллектору, и проверяют исправность пружин и шеткодержателей. Окислившиеся соединения проводов или приборов зачищают и подтягивают крепления. Протертую изоляцию проводов обматывают изоляционной лентой. При выявлении внутривиткового замыкания обмоток якоря, возбуждения, тягового реле или реле включения стартер сдают для ремонта в специальную мастерскую. Неисправную муфту свободного хода и шестерню привода также сдают в ремонт. Изношенные подшипники и венец маховика заменяют новыми.
Материалы: http://atxp.org/index.php?option=com_content&view=article&id=825:2014-06-23-10-28-01&catid=107&Itemid=101