Стартер – самая «женская» деталь автомобиля! Ведь считается, что именно электрический запуск двигателя позволил прекрасному полу всерьез сесть за руль, ибо до его изобретения машину заводили ручной рукояткой, что было под силу не каждому мужику… При этом как механизм стартер не по-женски надежен и предсказуем, благодаря неженской же грубости и простоте конструкции, а поэтому редко доставляет проблемы владельцу новой машины в течение 3-5 лет её службы. Хотя немолодой стартер, конечно же, имеет право покапризничать, поскольку жизнь его нелегка! Узнаем, как он устроен, а после теоретической подготовки исследуем и отремонтируем захандривший «пускач».
История появления стартера
И значально автомобиль был рожден без стартера — двигатели запускались заводной рукояткой, и это считалось нормой. Собственно, у машин зари автомобилизации хватало других, более насущных проблем, на фоне которых вращение ручки перед поездкой было не самой существенной. Однако тяжелый и небезопасный запуск мотора вручную был все же очевидным узким местом первых самобеглых повозок, и в 1911 году американский инженер-механик Чарльз Кеттеринг предложил конструкцию электрического стартера. А уже в 1912 году был выпущен первый автомобиль, заводящийся изобретением Кеттеринга – Cadillac Model 30.
1 / 4
2 / 4
На фото: Cadillac Model 30 Phaeton "1912
3 / 4
На фото: Cadillac Model 30 Phaeton "1912
4 / 4
На фото: под капотом Cadillac Model 30 Phaeton "1912
Впрочем, несмотря на это, технической революции не произошло – что можно проследить хотя бы по знаменитому Ford T, который, выпускаясь миллионными тиражами, заводился ручкой вплоть до 1919 года… Собственно, причина заключалась в немалой степени в том, что Чарльз Кеттеринг, коронованный как изобретатель стартера, предложил компании Cadillac совсем не ту конструкцию, что применяется повсеместно в наши дни!
Его конструкция была сложна и ненадежна, поскольку стартер после запуска мотора не отсоединялся от коленвала, а переключался в режим генератора, и ведущие американские автоконцерны той эпохи отнеслись к идее прохладно. Причина же поддержки изобретения Кеттеринга Кадиллаком крылась в личности основателя фирмы Генри Лиланда, чей близкий друг в 1910 году был серьезно травмирован обратным рывком заводной рукоятки при слишком раннем зажигании и в результате скончался…
Техническая же мини-революция в автопроме благодаря стартеру все же случилась – но четырьмя годами позже, в 1916-ом. А именно, когда еще один американский инженер Винсент Гуго Бендикс предложил разделить генератор и стартер на два отдельных узла, и подключать последний к двигателю лишь кратковременно – с помощью обгонной муфты, известной и по сей день как «бендикс».
Конструкция стартера
Все автомобильные стартеры очень похожи друг на друга. Разобрался в устройстве любого – считай, разберешься во всех. Хоть Матиза, хоть Камаза…
Основа любого стартера – простейший электромотор. Подача тока на ротор (он же – «якорь») осуществляется мощными медно-графитовыми щетками, а магнитная сила статора обеспечивается либо электромагнитами, либо постоянными магнитами. Электрические схемы большинства современных стартеров не имеют принципиальных отличий – все стартеры к электросистеме автомобиля подсоединяются в трех точках – силовой плюс от аккумулятора, масса через корпус, и управляющий плюс от замка зажигания. Различается, по сути, только мощность, выраженная в габаритах.
На цилиндрическом корпусе стартера выделяется «бочонок» меньшего размера – это так называемое «втягивающее реле». Оно выполняет две функции – собственно, подает питание на стартер, имея мощнейшие контакты, выдерживающие токи в сотни ампер, а также осуществляет сцепление вала стартера с валом двигателя через рычаг-«коромысло» и обгонную муфту- «бендикс».
Муфта эта работает по принципу классической велосипедной втулки – то есть стартер может крутить мотор, а вот уже запустившийся мотор не будет «тащить за собой» стартер, раскручиваясь на губительных для него высоких оборотах.
Наглядная 3D-анимация конструкции стартера
Более заметные отличия одной модели стартера от другой заключаются в конструкции передней опоры ротора. Классическое устройство – это когда ось ротора установлена в стартере на двух подшипниках – опорных втулках из бронзо-графитного сплава. Втулки эти находятся, соответственно, в передней и задней крышках стартера.
В принципе, эта «двухопорная» конструкция – наиболее надежная и правильная. Но нередко встречаются «одноопорные» стартеры (на гаражном жаргоне их частенько не слишком корректно именуют БЕЗопорными), в которых задняя опора вала ротора находится, как и положено, в задней же крышке стартера, а вот передняя крышка отсутствует вовсе.
Статьи / Практика
Заряжаем севший аккумулятор за 10 минут: эксперимент сайт
Вот была история… Поводом для этой статьи стал случившийся недавно с журналистом сайт, а точнее, с вашим покорным слугой - любопытный эпизод. Приобрел я с месяц назад немолодой, но дешевый...
202691 9 62 18.04.2016
В этом случае передней опорой становится картер сцепления двигателя или картер КПП, куда запрессована опорная втулка. Стартер устанавливается на свое место в машине – и вал опирается на две втулки, как и дóлжно. Как правило, такое решение применяют с целью уменьшения габаритов узлов, и в принципе, пока все исправно, оно ничуть не хуже классического. Но если передняя опорная втулка в картере КПП разбивается, её замену произвести уже гораздо сложнее – делается это на машине и порой в весьма неудобных условиях. Тогда как в двухопорном стартере втулки меняются на верстаке, где все на виду и легкодоступно.
Еще один принципиальный конструктивный момент, отличающий модели стартеров друг от друга – редуктор. Вернее, его отсутствие или наличие, а в случае наличия – тип. Дело в том, что передача крутящего момента с ротора стартера на маховик мотора может осуществляться напрямую или через редуктор, встроенный в стартер.
Вариант «напрямую» – это когда шестерня «бендикса», вращающая венец маховика двигателя, находится прямо на оси ротора стартера. Такая конструкция достаточно архаична, характерна избыточными габаритами и весом, а также огромным потребляемым током, но еще встречается. Гораздо эффективнее, легче и компактнее редукторные стартеры. В них момент передается на венец маховика либо через одну промежуточную шестерню, либо через планетарную передачу с еще большим замедлением.
«Планетарные» стартеры встречаются сегодня наиболее часто. С ними для запуска двигателя достаточно аккумулятора, чуть ли не в два раза меньшей емкости и пускового тока, нежели требовалось для того же мотора при стартере, работающем напрямую.
Пример ремонта стартера
От теории перейдем к реальному агрегату, требующему ремонта. В нашем случае симптомы неисправности были такими – стартер стал вращать мотор очень вяло, вне зависимости от степени заряженности батареи. При этом, будучи демонтированным с двигателя и подключенным пусковыми проводами к батарее, вращался бодро. Отлаженный мотор худо-бедно умудрялся запускаться даже при столь вялом вращении, но в какой-то момент стартер встал окончательно и испустил дымок…
После снятия задней крышки из корпуса стартера высыпалось с пару столовых ложек черной пыли. Стало быть, первый диагноз – щетки. Извлекаем щеточный узел, снимаем корпус с магнитами (который автоэлектрики между собой называют «колбой»), и вынимаем ротор.
После продувки всех деталей сжатым воздухом и промывки в бензине стало видно, что щетки изношены практически полностью, а их останки почти закорочены графитовым порошком. Сила пружин, прижимающих остатки щеток, ослабла, сопротивление контакта возросло, произошел разогрев щеткодержателей и пружин до посинения, оплавления, смыкания витков и зависания щеток.
1 / 2
2 / 2
Берем в руки щеточный узел, как образец, и отправляемся в ближайшую контору по ремонту стартеров и генераторов, где просим подобрать аналогичную деталь. Обходится нам щеточный узел в сборе в 400 рублей, что при стоимости нового стартера от 4 до 5 тысяч совсем недорого!
Очищаем ротор и оцениваем состояние коллектора – контактного кольца, по которому работают щетки. Износ заметен невооруженным глазом (на фото показан стрелками), но коллектор способен еще поработать после замены щеток. Обходимся без проточки, зачищая его мелкой наждачной бумагой – этого достаточно.
Вообще же, износ коллектора ротора – серьезная проблема. В принципе, при нормальных условиях коллектор любого стартера способен сменить пару комплектов щеток, но если его контактные ламели сильно истончились – ротор идет в утиль. Деталь эта дорогая, приобрести её отдельно непросто, да и менять рационально разве что на халяву – если подвернется аналогичный стартер с живым ротором из старых запасов автохлама у себя или у друзей… Ибо при напрочь убитом коллекторе на стартере обычно уже живого места нет.
Осматриваем обгонную муфту, иначе – «бендикс» (название, кстати, пошло от фирмы-производителя Bendix). Вращаем его шестерню вручную. В одну сторону крутится, в другую – нет. Двигаем вперед-назад по оси вала – ходит легко, без заеданий. В нашем случае с «бендиксом» все окей, так и должно быть.
Между тем выход из строя обгонной муфты – тоже серьезная неисправность, поскольку купить нужную модификацию легко только для стартеров распространенных моделей – с поиском «бендикса» могут возникнуть проблемы… Главная же типичная причина неисправности муфты – это износ пружин и роликов внутри неё, из-за чего она проскальзывает, не блокируясь при вращении в рабочем направлении. В итоге стартер жужжит и вертится, а коленвал стоит. Эта неисправность диагностируется легко – «бендикс» проворачивается вручную в обе стороны, тогда как должен вращаться лишь в одном направлении. По-хорошему, обгонная муфта в таком случае подлежит замене, поскольку имеет неразборную конструкцию. Хотя некоторые энтузиасты развальцовывают её корпус, растягивают «стоптавшиеся» пружинки, нарезают новые ролики из каленых прутков, но результат этой возни чаще всего недолговечен.
Статьи / Практика
Капремонт турбодизеля Mitsubishi с пробегом 500 тысяч километров: головка блока цилиндров
Рядная «четверка» 3,2 TD серии 4M41 - далеко не худший представитель семейства современных турбодизелей. Оттаскав за 10 лет две с половиной тонны японского железа в лице Mitsubishi Pajero Wagon 2006 года выпуска, этот...
5963 0 1 28.09.2016
Поскольку ротор извлечен, попутно оцениваем состояние планетарного редуктора. Вынимаем шестерни, промываем бензином, осматриваем. Все в порядке, претензий к редуктору нет. Наносим на шестерни и их подшипники легкий слой смазки ШРУС.
Отметим, что редуктор – достаточно надежный узел стартера. Бывает, что срезаются оси шестерней-саттелитов или лопается внешнее зубчатое кольцо – но происходит это редко и чаще всего из-за изначальных дефектов металла или его обработки, а не из-за нагрузок при повседневной работе. К примеру, в планетарных редукторах стартеров внешнее зубчатое кольцо, называемое «короной», часто бывает сделано из пластика и вполне долговечно (в нашем случае, как видно на фото ниже, «корона» металлическая).
В качестве же смазки редуктора в идеале требуются специальные составы для планетарных передач или особые консистентные низкотемпературные составы, но они недешевы и редки – их нерационально покупать для разовой работы, где из всей дорогущей тубы вам понадобится один грамм. Поэтому вполне допустимо применить распространенную смазку для ШРУСов или хорошую импортную смазку для подшипников ступиц. Главное, наносить её в очень небольшом количестве – набивать редуктор не нужно! Обилие сильно густеющего на морозе литола, продавливаясь между зубами шестерен, вызывает избыточный скачок тока и даже грозит разорвать пластиковую «корону»…
Теперь предстоит работа похитрее. Неразумно будет не оценить состояние контактов втягивающего реле, раз стартер снят и распотрошен. Но если для разборки стартера нам потребовались лишь ключи на 8, на 10, и крестовая отвертка, то открыть тяговое реле удастся лишь 100-ваттным паяльником. Из реле выходят провода, проходят насквозь через контактные пистоны в крышке, и пропаиваются снаружи. Поэтому после отворачивания двух крестовых винтиков крышки, поднять её удастся, только разогрев поочередно припой на двух контактах, показанных на фото стрелками. На самом деле это несложная процедура, и её можно проделывать при необходимости многократно.
Нам повезло – контакты в порядке. Слегка освежаем их, пошуровав комочком наждачной бумаги, зажатым в «утконосах». После этого поочередно разогреваем паяльником проходные пистоны на крышке, и резко хлопаем крышкой по столу – по инерции из пистонов вылетают остатки расплавленного припоя, отверстия освобождаются, и теперь крышку можно снова надеть на торчащие провода и запаять обратно.
 |
 |
Кстати, серьезной ошибкой автовладельцев, проводящих ремонт и профилактику стартера своими руками, является смазка сердечника втягивающего реле. В этом узле смазка не нужна совсем – максимум, можно слегка мазануть сердечник и его гнездо моторным маслом и протереть почти насухо – чисто ради уменьшения вероятности коррозии. А любые консистентные смазки в этом узле противопоказаны – на морозе даже самые лучшие и холодостойкие из них способны заклинить сердечник. В зазоре втягивающего реле должно быть чисто и сухо!
 |
 |
Статьи / Практика
Стучать – нехорошо: регулировка клапанов гайками, зачем и как правильно
Зачем это нужно? Для начала набросаем азы крупными штрихами, чтобы было понятно даже новичкам. И не говорите, что это ни к чему. Еще как «к чему» - простые вещи о конструкции автомобиля нужно знать и новичкам, и...
20070 5 0 19.09.2016
Собираем стартер в обратном порядке, не забыв смазать (тоже без фанатизма!) заднюю втулку ротора. Можно устанавливать агрегат на машину? Можно, но сперва проделаем еще одну штуку!
Дело в том, что в новоприобретенном щеточном узле щетки – ровные параллелепипеды. А коллектор – цилиндрический, да еще и приобретший от износа форму не совсем правильного цилиндра. И, по-хорошему, рабочие грани щеток должны иметь полукруглые выборки для увеличения площади контакта, плюс должны притереться к реальному профилю коллектора.
Поэтому чтобы первые включения стартера на двигателе не породили избыточный разогрев коллектора и щеток из-за прохождения большого тока через уменьшенное пятно контакта, мы проведем легкую притирку. Возьмем провода для «прикуривания», и с их помощью подключим стартер, лежащий на столе, к аккумулятору, и покрутим минутку-другую вхолостую с перерывами.
Вот теперь – все. Ставим стартер на двигатель и наслаждаемся быстрым и уверенным запуском.
Приходилось ли вам сталкиваться с ремонтом стартера?
Стартер – мощный электродвигатель постоянного тока с электромагнитным возбуждением, служащий для запуска двигателя. Задача стартера – раскрутить коленчатый вал двигателя, чтобы заработала система зажигания.
Стартер должен обладать достаточной мощностью для того, чтобы преодолеть сопротивление сопряженных с коленчатым валом механизмах, вязкость холодного масла, сжать смесь в цилиндрах. Чем больше количество и объем цилиндров двигателя – тем более мощный стартер ему понадобится.
История применения стартера : Близкая к современной конструкция стартера сформировалась более ста лет назад. На самой ранней стадии развития автомобилестроения – еще в конце XIX – начале XX века прорабатывалась идея устройства, которое позволяло бы запускать двигатель а автоматически. Предлагались различные варианты пусковых устройств, в том числе механического (как в большинстве современных лодочных моторов и бензопил) и пневматического (сегодня применяется в авиации) типов. Постепенно производители пришли к самому простому решению - пусковой ручке, входящей в зацепление с передним шкивом коленчатого вала. Эта конструкция успешно просуществовала до середины семидесятых годов двадцатого века в качестве дублирующего устройства. Пусковая ручка заслужила в России прозвище "кривой стартер".
На автомобилях УАЗ возможность запустить двигатель ручкой сохранялась до начала 21 века В начале 20 века на престижных моделях автомобилей появился электрический пускатель. Впервые он был применен на серийных автомобилях марки «Кадиллак» в 1912 году. В ту пору стартер выполнял одновременно и функцию генератора, но вскоре два этих похожих по конструкции, но совершенно различных по назначению устройства были разделены. Этому способствовал изобретенный американским инженером Винсентом Бендиксом механизм, позволяющий принудительно вводить шестерню стартера в зацепление с маховиком и автоматически расцеплять их при запуске двигателя. Вскоре было изобретено электромагнитное реле, автоматизировавшее и процесс подвода шестерни стартера к маховику. После этого различия стартеров в разных поколениях автомобилей отличались только компоновкой и используемыми материалами.
Устройство и принцип работы стартера: Наиболее массивным элементом стартера является якорь с валом, он же ротор электродвигателя, отцентрованный подшипниковыми втулками. Статором служит корпус стартера с зафиксированными на нем четырьмя щетками, контактирующими с расположенным в задней части якоря коллектором. На валу подвижно закреплен выдвижной привод с шестерней (бендикс), передающей вращение в момент пуска на маховик двигателя. К приводу подведен рычаг, соединенный с тяговым реле. В момент подачи на стартер напряжения от аккумулятора (к примеру, при повороте ключа зажигания) сначала срабатывает тяговое реле, с помощью рычага выдвигающее привод до момента зацепления его шестерни с маховиком. В этот момент замыкаются контакты цепи, соединяющей аккумулятор с обмоткой возбуждения стартера. В щеточном узле возникает магнитное поле, создающее электродвижущую силу. Якорь начинает вращаться, и его вращение через привод и зубчатый венец маховика передается на коленвал. Как только скорость вращения маховика становится выше скорости вращения якоря стартера специальная обгонная муфта разрывает зацепление бендикса с маховиком, предотвращая таким образом повреждение стартера.
Достоинства и недостатки стартера: Самым слабым местом стартера является щеточный узел. При неполадках в цепи энергоснабжения стартера, плохом качестве топливно-воздушной смеси и сильном износе деталей кривошипно-шатунного механизма нагрузка на стартер возрастает. В результате повышается ток в цепи, что приводит к образованию дугового разряда как между щетками и коллектором, так и в тяговом реле. Это приводит к выгоранию коллектора и контактов реле. При продолжительном прокручивании стартера (часто в морозы, при повышенной вязкости масла) повышается температура корпуса, что, прежде всего, вызывает повышенный износ втулок. При выходе втулки из строя появляется вибрация вала якоря, разбивающая механизм привода и зубья венца маховика. Если двигатель, оснащенный механической коробкой передач, не запускается, стартер можно использовать, чтобы продвинуть автомобиль на несколько метров, включив первую или заднюю передачу. Для того, чтобы избежать такого рода повреждений, специалисты рекомендуют включать стартер не более, чем на 5-10 сек., выдерживая паузу перед повторным включением не менее 30 сек. Если двигатель не завелся с третьей попытки – необходимо найти и устранить неисправность. Начать необходимо с ревизии состояния контактов цепи подачи напряжения от аккумулятора.
Представляет собой маленький 4-х полосный электродвигатель, который обеспечивает первичное вращение коленчатого вала. Это необходимо для того, чтобы обеспечить необходимую частоту его вращения для запуска двигателя внутреннего сгорания. Как правило, для запуска бензинового двигателя среднего объёма цилиндров необходимо иметь стартер, который обладает в среднем 3 кВт энергии. является двигателем постоянного тока и питает энергию от аккумуляторной батареи. Забирая напряжения от аккумулятора, электродвигатель увеличивает свою мощность с помощью 4 щёток, которые являются неотъемлемой частью любого автомобильного стартера.
Среди большого количества подобных электромагнитных двигателей различают всего 2 основных вида: стартеры с редуктором и без него.
Многие специалисты советуют использовать стартер с редуктором. Это обусловлено тем, что подобное устройство обладает сниженной потребностью тока для эффективной работы. Такие устройства будут обеспечивать кручение коленчатого вала даже при низком заряде аккумулятора. Также одним из самых важных плюсов такого устройства является наличие постоянных магнитов, которые сводят проблемы с обмоткой статора к минимуму. С другой стороны при длительном использовании такого устройства есть вероятность поломки вращающей шестерни. Но к этому, как правило, приводит заводской брак или попросту некачественное производство.
Стартеры, которые не имеют устройство редуктора обладают непосредственно прямым действием на вращение шестерни. В данной ситуации владельцы автомобилей, которые имеют без редукторные стартеры выигрывают в то, что такие устройства имеют более простую конструкцию и легко поддаются ремонту. Также стоит отметить, что после подачи тока на электромагнитный включатель происходит моментальное сцепление шестерни с маховиком. Это позволяет обеспечить весьма быстрое зажигание. Стоит отметить тот факт, что подобные стартеры обладают высокой выносливостью, а вероятность поломки из-за воздействия электричества сведена к минимуму. Но устройства без редуктора имеют вероятность плохой работы при низких температурах.
При подачи тока от аккумуляторной батареи автомобиля, приводимого с помощью замыкания зажигания, на редукторный стартер происходит процесс подачи тока на якорь стартера через редуктор, который увеличивает мощность проходящего напряжения в разы. Далее происходит передача крутящего момента с якоря на шестерню. Всё это также происходит при помощи редуктора, который наделён постоянно работающими магнитами, а специальные щётки, которые способны вырабатывать большее сопротивление чем щётки обычного стартера позволяют обеспечить его постоянную и эффективную работу.
| 1 – крышка со стороны привода; | 14 – крышка реле; |
| 2 – стопорное кольцо; | 15 – контактные болты; |
| 3 – ограничительное кольцо; | 16 – коллектор; |
| 4 – шестерня привода; | 17 – щетка; |
| 5 – обгонная муфта; | 18 – втулка вала якоря; |
| 6 – поводковое кольцо; | 19 – крышка со стороны коллектора; |
| 7 – резиновая заглушка; | 20 – кожух; |
| 8 – рычаг привода; | 21 – шунтовая катушка обмотки статора; |
| 9 – якорь реле; | 22 – корпус; |
| 10 – удерживающая обмотка тягового реле; | 23 – винт крепления полюса статора; |
| 11 – втягивающая обмотка тягового реле; | 24 – якорь; |
| 12 – стяжной болт реле; | 25 – обмотка якоря; |
| 13 – контактная пластина; | 26 – промежуточное кольцо. |
| 1 – вал привода; | 20 – контактные болты; |
| 2 – втулка передней крышки; | 21 – вывод «положительных» щеток; |
| 3 – ограничительное кольцо; | 22 – скоба; |
| 4 – шестерня с внутренним кольцом обгонной муфты; | 23 – щеткодержатель; |
| 5 – ролик обгонной муфты; | 24 – «положительная» щетка; |
| 6 – опора вала привода с вкладышем; | 25 – вал якоря; |
| 7 – ось планетарной шестерни; | 26 – стяжная шпилька; |
| 8 – прокладка; | 27 – задняя крышка с втулкой; |
| 9 – кронштейн рычага; | 28 – коллектор; |
| 10 – рычаг привода; | 29 – корпус; |
| 11 – передняя крышка; | 30 – постоянный магнит; |
| 12 – якорь реле; | 31 – сердечник якоря; |
| 13 – удерживающая обмотка; | 32 – опора вала якоря с вкладышем; |
| 14 – втягивающая обмотка; | 33 – планетарная шестерня; |
| 15 – тяговое реле; | 34 – центральная (ведущая) шестерня; |
| 16 – шток тягового реле; | 35 – водило; |
| 17 – сердечник тягового реле; | 36 – шестерня с внутренними зубьями; |
| 18 – контактная пластина; | 37 – кольцо отводки; |
| 19 – крышка тягового реле; | 38 – ступица с наружным кольцом обгонной муфты. |
На представленном рисунке можно более подробно увидеть принцип работы стартера. Во время приведения стартера в активное состояние, напряжение обеспечиваемое аккумулятором, который в свою очередь приводится в действие с помощью включения зажигания, попадает сразу на 2 обмотки реле, которое обеспечивает тягу стартера (втягивающую 14 (см. рис. Схема стартера ВАЗ 2110 «5702.3708») и удерживающую 13). Из-за магнитного поля, которое создаётся обмотками якоря реле (12) втягивается и при мощи рычага (10) приводит в действие шестерню (4), которая моментально взаимодействует с маховиком двигателя. После того, как произошло полное замыкание контактных болтов (20) пластины (18) прекращает своё действие втягивающая обмотка. В это время якорь реле находится во втянутом положении с помощью одной лишь удерживающей обмоткой. Когда происходит поворот ключа зажигания во 2-е положение, происходит обесточивание обмотки, которая удерживает якорь реле. Тем самым якорь возвращается в исходное положение с помощью специальной пружины. Таким образом, с помощью рычага (10) выводится шестерня (4), которая зацепляется с маховиком двигателя.
Что такое стартер и зачем он нужен? Для того чтобы запустить двигатель необходимо повернуть коленчатый вал, чтобы создать вспышку рабочей смеси в одном из цилиндров мотора. Эту функцию в автомобиле выполняет стартер, электродвигатель постоянного тока. От минимальной частоты вращения коленчатого вала (пусковая частота), и момента сопротивления проворачиванию коленчатого вала зависит мощность стартера. Пусковая частота зависит от условий зажигания и смесеобразования, а момент сопротивления проворачиванию прямо пропорционален рабочему объему двигателя. У карбюраторных двигателей минимальная пусковая частота равна 40 – 50 об/мин, а у дизельных двигателей 100 – 250 об/мин.
Схема стартера.
Стартер имеет четыре щетки (две отрицательные и две положительные) и четыре магнитных полюса. Две параллельно включаемые обмотки возбуждения намагничивают полюса (по два полюса каждая). Сам стартер включается при помощи электромагнитов. Обладая небольшой массой и габаритами стартер, вращая маховик, движет всю кривошипно-поршневую группу мотора.
Неисправности стартера.
Стартер служит примерно 5-6 лет. Перечислим основные причины, по которым стартер выходит из строя:
- Первая причина это так называемый эффект лавинных поломок. Если имеется дефект в цепи электропитания, то стартеру не хватает мощности провернуть весь механизм. Из-за этого возникает электрическая дуга между коллектором и щетками, которая в свою очередь приводит к выжиганию коллектора.
- При долгом прокручивании стартера происходит чрезмерный разогрев обмотки и интенсивный износ втулок, как итог портиться изоляция.
- Если втулка выходит из строя, начинает бить вал якоря, а это приводит к разбитию планетарного механизма и зубьев венца маховика.
Конструктивно электростартер объединяет в себе электродвигатель и механизм привода с электромагнитным тяговым реле, муфтой свободного хода и шестерней понижающего редуктора. В стартер автомобиля 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 от окружающей среды. Рассмотрим особенности конструкции стартеров на конкретных примерах. Стартер автомобиля состоит (рис. 1) из корпуса 18
с полюсами 3
и катушками обмотки возбуждения 2, якоря 19
с коллектором 27, пакетом пластин и обмоткой якоря 7, 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 18
стартера автомобиля является частью магнитной системы электродвигателя, служит несущей конструкцией для крышек, воспринимает вращающий момент и передает его элементам крепления стартера на двигателе.
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.
Рис. 1. Стартер :
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 -
регулировочный 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.
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 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.
Стартеры автомобильные с катушками с последовательным возбуждением могут быть соединены последовательно, попарнопараллельно или параллельно. Катушки параллельной обмотки в стартерах смешанного возбуждения обычно соединяют последовательно. Между собой катушки соединены контактной сваркой или заклепками с последующей пайкой. Для экономии меди и уменьшения массы стартеров иногда применяются алюминиевые провода. В этом случае катушки соединяют методом холодной сварки.
Якорь 19
стартера имеет шихтованный сердечник в виде пакета стальных пластин толщиной 1,0...1,2 мм, что уменьшает потери на вихревые токи. Крайние пластины пакета из электроизоляционного картона предохраняют от повреждения изоляцию лобовых частей обмотки якоря. В электродвигателях стартеров автомобиля применяют простые волновые и петлевые обмотки с одно- и двухвитковыми секциями.
Большее распространение в автомобильных стартерах получили волновые обмотки, обладающие рядом преимуществ по сравнению с петлевыми - лучшие массогабаритные показатели, отсутствие специальных уравнительных соединений. Лобовые части обмотки якоря укрепляют бандажами из нескольких витков проволоки, хлопчатобумажного шнура или стекловолокнистого материала, пропитанного синтетическими смолами. Лобовые части секций изолируют одну от другой электроизоляционным картоном или полимерными трубами. Концы секций обмотки якоря укладывают в прорези петушков коллекторных ламелей, чеканят и соединяют с коллекторными ламелями пайкой.
Коллектор 21,
составленный из медных ламелей, является наиболее ответственным узлом электродвигателя. Коллекторы подвергаются значительным электрическим, тепловым и механическим нагрузкам. В стартерах применяют сборные цилиндрические коллекторы на металлической втулке (стартеры большой мощности)
, а также цилиндрические и торцовые с пластмассовым корпусом.
Сборный коллектор состоит из отдельных пластин твердотянутой профильной меди и изолирующих прокладок из миканита, слюдинита или слюдопласта толщиной 0,4...0,9 мм. Цилиндрические коллекторы с пластмассовым корпусом набирают в виде пакета медных пластин и в специальной форме запрессовывают в пластмассу. Использование в качестве формирующего элемента пластмассы повышает монолитность, прочность коллектора и позволяет автоматизировать процесс его изготовления. Пластмассовый корпус изолирует коллекторные ламели и воспринимает нагрузки.
Рабочая поверхность торцового коллектора находится в плоскости, перпендикулярной оси вращения якоря (рис. 2). При этом снижается расход меди, уменьшается длина стартера, повышается уровень механизации и автоматизации производства коллекторов. Пакет якоря и коллектор напрессовывают на вал, вращающийся в двух или трех опорах с подшипниками из порошкового материала или бронзографитными. Подшипники скольжения расположены в крышках и промежуточной опоре. Смазочный материал в подшипники закладывается в процессе производства и добавляется при обслуживании стартеров в эксплуатации. В стартерах большой мощности подшипники имеют масленки с резервуарами и смазочными фильцами. Промежуточную опору обычно устанавливают в стартерах с диаметром корпуса 115 мм и более. При ее применении уменьшаются прогиб вала и износ подшипников. Промежуточные опоры в виде диска из чугуна, стали или алюминиевого сплава зажимают между корпусом и передней крышкой и крепят к передней крышке.
Непосредственно к коллекторной крышке или к траверсе заклепками и винтами прикреплены щеткодержатели 4
. Щеткодержатели изолированных щеток отделены от крышек прокладками из текстолита или другого изоляционного материала. Щеткодержатели обеспечивают правильное расположение и необходимое усилие прижима щеток к рабочей поверхности коллектора. Надежность электрического контакта между щеткой и коллектором в значительной мере определяется усилием, с которым щетка прижимается к коллектору пружиной 2, и изменением этого усилия в процессе изнашивания щетки и уменьшения ее высоты. Начальное давление пружин на щетке находится в пределах 30...130 кПа. Применяют спиральные пружины из ленточной стали или витые цилиндрические пружины.
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 и 15 - соответственно якорь, корпус, «сердечник и крышка тягового реле; 11 и 12 - соответственно удерживающая и втягивающая обмотки; 14 - подвижный контакт; 16 - контактныеболты; 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.
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 меднографитовые щетки с добавлением олова и свинца, причем содержание графита в щетках больше у мощных стартеров и у стартеров с тяжелыми условиями коммутации.
Конструкция кожуха (приводной крышки) 9
(см. рис. 1) зависит от материала, типа механизма привода, способа крепления стартера на двигателе и тягового реле на стартере. Шестерня привода стартера может быть установлена между опорами под приводной крышкой или консольно за ее пределами. Консольное расположение шестерни характерно для стартеров с инерционным приводом, с перемещающимся якорем, с тяговым реле, встроенным в переднюю крышку соосно приводу или размещенным в коллекторной крышке. Разработаны конструкции стартеров с одной опорой в коллекторной крышке (см. рис. 2.2). Другая опора вала со стороны привода расположена в картере маховика двигателя.
Стартеры, предназначенные для тяжелых условий работы на большегрузных автомобилях и тракторах, отличаются большой степенью герметизации. Например, в стартере СТ142 для дизелей (рис. 2.14) герметизация обеспечивается установкой в местах разъема резиновых колец 12
и 77, применением пластмассовых
Рис. 3. Стартер 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\л 17-
резиновые уплотнительные кольца; 13
-корпус; 74-полюс; 75 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
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;
-
с инерционным перемещением шестерни;
- с электромагнитным вводом шестерни в зацепление за счет перемещения якоря.
На отечественных автомобилях применяются стартеры с принудительным вводом шестерни в зацепление. Для предотвращения разноса 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.
Надежность работы муфт свободного хода снижается с повышением мощности стартера. Поэтому в стартерах большой мощности устанавливают комбинированные приводные механизмы с принудительным вводом шестерни в зацепление и ее автоматическим инерционным выключением. Преимуществами инерционных приводов являются относительная простота конструкции, малые размеры и стоимость. Однако включение шестерни сопровождается значительными ударными нагрузками, что ограничивает область их применения стартерами мощностью до 1 кВт.
Зацепление шестерни при осевом перемещении якоря за счет магнитодвижущей силы полюсов стартерного электродвигателя используется за рубежом на стартерах мощностью 3...5 кВт. Стартеры обладают компактной конструкцией, хорошо компонуются на двигателях, но имеют повышенный расход меди и работают ненадежно при стоянке автомобилей на уклонах.
Приводные механизмы электростартеров с принудительным перемещением шестерни имеют роликовые, фрикционные или храповые муфты свободного хода, которые передают вращающий момент от вала стартера к коленчатому валу ДВС во время пуска и, работая в режиме обгона, автоматически разъединяют стартер и ДВС после пуска. Наибольшее распространение получили приводные механизмы с роликовыми муфтами свободного хода, в которых заклинивание роликов происходит благодаря возникновению сил трения в сопряженных деталях.
На рис. 4. представлен в упрощенном виде принцип работы роликовой муфты. При включении стартера крутящий момент от наружной ведущей обоймы передается роликами на внутреннюю обойму при заклинивании роликов. Как только двигатель будет запущен (сот < оог) наружная обойма станет ведомой (ведущим будет зубчатый венец маховика), ролики расклиниваются и муфта начинает пробуксовывать.
Динамические характеристики муфты определяются комплексом сил, действующих на ролик в процессе прокручивания вала ДВС и после его запуска.
Рис. 4. Схема действия сил в роликовой муфте свободного.
Такими силами являются: Рц - центробежная сила инерции, резко возрастающая после пуска двигателя и имеющая нормальную Рн и тангенциальную Рт составляющие; сила тяжести ролика тg\
нормальная реакция в месте контакта с внутренней обоймой N; усилие прижимной пружины Рпр,
сила трения на поверхности соприкосновения ролика с обоймой FTp. Рабочие поверхности наружной обоймы выполняются по сложной кривой (спираль Архимеда или логарифмическая кривая).
Одним из основных параметров муфты является угол заклинивания а. В зависимости от а изменяются нагрузки, действующие на обоймы привода, и тангенциальная сила инерции Рт, действующая на прижимное устройство в момент работы роликовой муфты в режиме обгона. В стартерных приводах угол заклинивания лежит в пределах 4...6°.
Для обеспечения надежного контакта роликов с рабочими поверхностями применяют прижимные устройства, по типу конструкции которых роликовые муфты подразделяются на плунжерные и бесплунжерные.
В плунжерных роликовых муфтах (рис. 5.)
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.
В муфтах свободного хода с бесплунжерными устройствами заклинивание роликов происходит за счет перемещения толкателей (рис. 2.17) или сепараторов с пазами, в которых размещены ролики.
2 3 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Рис. 5. Привод стартера с плунжерной роликовой муфтой свободного хода:
1
- ролики; 2 -
плунжер; 3
и 11 -
соответственно прижимная и буферная пружины; 4
- упоры пружины; 5и 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; 75-металлическая пластина, 16
- кожух муфты; 17-
шестерня привода; 18-
вкладыш
В первом случае витые цилиндрические пружины 3
одним концом упираются в выступ толкателей 2,
а другим - в отогнутые лепестки пластины 13,
соединенные с наружной обоймой, закрывающей ее рабочую полость. В муфтах с групповыми прижимными устройствами используется одновитковая пружина кручения, закрепляемая одним концом на сепараторе, а другим на наружной ведущей обойме. Сепараторная конструкция прижимного устройства обеспечивает надежную фиксацию роликов и равномерное распределение нагрузки на них. Благодаря отсутствию отверстий под плунжеры в бесплунжерных муфтах свободного хода повышается прочность обоймы.
Общее взаимодействие элементов конструкции стартера (см. рис. 1/) при запуске двигателя следующее.
Якорь 7
тягового реле, втягиваясь магнитным полем обмоток 6, перемещает рычаг 10
и связанную с ним муфту 17
привода. При этом шестерня 14
стартера входит в зацепление с венцом маховика двигателя. Подвижной контакт тягового реле замыкает цепь батарея -стартер, и якорь последнего начинает вращаться. Если шестерня не вошла в зацепление с венцом маховика (так называемое «утыкание» шестерни стартера в зубцы венца маховика), то рычаг 10
будет продолжать перемещаться, сжимая пружину 16.
Как только якорь начнет вращаться, шестерня повернется и под действием пружины 16
ее зубья войдут во впадины между зубьями венца маховика.
Рис 6. Привод стартера с бесплунжерной муфтой свободного хода:
1 -
ролик; 2 -
Г- образный толкатель, 3
и 9-
соответственно прижимная и буферная пружины, 4
и 8-
замковые кольца; 5 - чашка; 6-
пружина; 7 - втулка отвода; 10
-шлицевая направляющая втулка; 11
и 15
- соответственно центрирующее и войлочное кольца; 12
и 77-соответственно наружная ведущая и ведомая обоймы; 13-
пластина с отогнутыми лепестками; 14
- специальная шайба, 16-
кожух муфты; 18
- шестерня; 19-
вкладыш В случае если шестерня привода не вышла из зацепления с венцом маховика после пуска двигателя, срабатывает муфта свободного хода 15
и вращение от двигателя не передается на якорь, что предохраняет его от разноса.
В стартерах большой мощности (более 5 кВт) роликовые муфты работают ненадежно, поэтому для них разработаны специальные конструкции приводов. Двигатели КамАЗ и некоторые другие дизели оснащены стартером, в приводном механизме которого применяется храповая муфта свободного хода (рис. 7.). Детали привода расположены на направляющей втулке 12,
имеющей прямые внутренние шлицы и многозаходную ленточную наружную резьбу. Направляющая втулка может перемещаться вместе с приводом по шлицам вала стартера. На наружной резьбе втулки 12
расположена ведущая половина 8
храповой муфты. Ведомая половина 6
выполнена как одно целое с шестерней и может свободно вращаться на втулке 12
в бронзографитовых подшипниках. Торцы половин храповой муфты снабжены зубцами и прижимаются один к другому пружиной 10.
Ведомая половина 6
заперта в корпусе 11
замковым кольцом 5. Замковое кольцо 15
удерживает корпус 11
от перемещения вдоль втулки 12.
Для амортизации ударов при включении стартера пружина 10
упирается в корпус 11
через стальную шайбу 13
и резиновое кольцо 14.
Для предотвращения изнашивания двигатель запущен, а стартер еще не выключен, предусмотрен механизм блокировки. Внутри ведомой половины 6
муфты находятся три пластмассовых сухаря 3
с радиальными отверстиями, в которые входят направляющие штифты 4.
Наружная поверхность сухарей имеет коническую фаску, прилегающую к выточке стальной конической втулки 7, установленной в ведущей половине 8
муфты. Пружина 10
через втулку 7 прижимает сухари 3
к направляющей втулке 12.
При передаче вращающего момента от вала стартера к венцу маховика возникает осевое усилие, прижимающее ведущую и ведомую половины храповой муфты. Как только ДВС будет пущен, произойдет пробуксовка храповой муфты, так как изменится направление передаваемого усилия на шестерне стартера (при пуске - от шестерни к венцу, а при работающем двигателе - от венца к шестерне). Во время пробуксовки ведущая половина 8
отодвигается от ведомой б, сжимая пружину 10.
Вместе с ведущей половиной 8
отодвигается втулка 7, освобождая сухари 3,
которые под действием центробежных сил перемещаются вдоль штифтов 4
и блокируют муфту в расцепленном состоянии. После выключения стартера ведущая половина 8
под действием пружины 10
прижмется к ведомой 6
и втулка /установит сухари 3
в исходное положение. 
Рис. 7. Механизм привода с храповой муфтой свободного хода:
1
- вкладыш подшипника; 2-
шестерня; 3-сегмент (сухарик); 4 -
направляющий штифт; 5 и 15
- замковые кольца; 6 и 8-
соответственно ведомая и ведущая половины храповой муфты; 7 и 12
- соответственно коническая и шлицевая направляющая втулки; 9
и 13 -
шайбы; 10 -
пружина; 11 -
корпус; 14 -
буферное резиновое кольцо.При упоре шестерни стартера в зубья венца маховика корпус 11
привода под действием усилия тягового реле вместе с направляющей втулкой 12
продолжает перемещаться вдоль шлицев вала стартера, сжимая пружину 10.
При этом ленточная резьба втулки 12
заставляет поворачиваться ведущую половину 8
и шестерню стартера (до 30°), что обеспечивает ее зацепление с венцом маховика. 
Рис. 8. Механизм привода стартера:
1- вал якоря; 2 - стакан; 3 - рычаг; 4 - буферная пружина; 5 - шайба; 6 - гайка; 7 - пружина; 8 - шестерня, 9 - упорное кольцо; 10 - спиральный паз,
На рис. 8. изображен механизм привода стартера дизельных двигателей. На специальных шлицах вала якоря 1
установлены гайка 6
и шестерня 8. Гайка двумя внешними выступами входит в продольные пазы этой шестерни. Между гайками и хвостовиком шестерни помещена пружина 7. На вал якоря свободно посажен стакан 2
со спиральным пазом 10.
На опорной втулке стакана размещены буферная пружина 4
и шайба 5. Ход шестерни на валу ограничивает упорное кольцо 9.
При включении стартера тяговое реле, действуя на рычаг 3, перемещает стакан 2.
При этом опорная втулка нажимает на ведущую гайку 6
и продвигает ее вместе с шестерней до упорного кольца 9.
Если зубья шестерни упираются в зубья венца маховика, то ведущая гайка 6
сжимает пружину 7 и поворачивает шестерню 8, так как шлицевые пазы в шестерне 8
шире шлицев вала якоря 1.
В первый момент пуска двигателя стакан 2
поворачивается благодаря трению и по спиральному пазу 10
отводится назад в исходное положение, освобождая место для отхода шестерни. Как только двигатель будет пущен, венец маховика начнет вращать шестерню стартера, и она, перемещаясь по спиральным шлицам, отойдет в первоначальное положение.
Абсолютное большинство современных автомобильных стартеров имеет принудительное электромагнитное включение и выключение шестерни. Приводные механизмы этих стартеров имеют дистанционно управляемые тяговые реле. Электромагнитные тяговые реле отличаются по конструкции и способу крепления на стартере. Большинство отечественных стартеров имеют двухобмоточные реле, устанавливаемые на приливе приводной крышки.
Двухобмоточное тяговое реле стартёра (см. рис. 1) имеет две обмотки: втягивающую и намотанную на нее удерживающую, которые расположены на латунной втулке. В ней свободно перемещается стальной якорь 7. Удерживающая обмотка рассчитана только на удержание якоря 7 в притянутом состоянии. Она наматывается проводом меньшего сечения и имеет самостоятельный вывод на массу. Удерживающая обмотка работает длительное время и больше нагревается. Втягивающая обмотка подключена параллельно силовым контактам 4
реле. При включении реле она совместно с удерживающей обмоткой создает необходимую силу притяжения. При замыкании силовых контактов реле втягивающая обмотка отключается. Тяговое реле связано рычагом 10
с приводным механизмом. Два пальца нижней разветвленной части рычага соединены с поводковой муфтой 17.
На стартерах малой мощности могут применяться однообмоточные тяговые реле. Существуют конструкции стартеров, у которых тяговые реле расположены соосно с валом стартера либо в крышке со стороны привода, либо в крышке со стороны коллектора. ,
Стартер с редуктором
Параметром, определяющим рациональное согласование мощностной характеристики электропускового устройства с пусковыми характеристиками ДВС, является передаточное число Iдс привода от стартера к двигателю. Этот параметр оказывает влияние на угол наклона механической характеристики стартерного электродвигателя, приведенной к коленчатому валу ДВС. Для каждого двигателя и заданных условий пуска существуют оптимальные передаточные числа, при которых наилучшим образом используются мощностные характеристики пускового устройства. Однако при безредукторной передаче передаточное число Iдс может быть не более 16, что ограничивается условиями механической прочности ведущей шестерни стартера.
С другой стороны, увеличение передаточного числа позволяет уменьшить размеры и соответственно массу электродвигателя стартера, так как эти параметры изменяются обратно пропорционально частоте вращения вала. Последние годы одним из главных направлений совершенствования систем пуска является уменьшение массы активных материалов, стоимость которых составляет около 50% себестоимости стартера. При этом, помимо использования таких известных методов, как замена медных проводов обмоток на более легкие алюминиевые и уменьшение габаритов за счет применения изоляции более высокого класса нагревостойкости, все более широко стали применяться высокооборотные малогабаритные стартерные электродвигатели с встроенным редуктором.
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 15 000 ... 20 000 мин-1 в режиме холостого хода. Блок электродвигателя представляет собой механизм с малыми размерами, высокой частотой вращения и низким моментом.
Конструктивно редукторы могут быть выполнены простыми рядными с внешним или внутренним зацеплением (рис. 9.), а также планетарными. Наиболее перспективным является так называемый планетарный редуктор Джемса (рис. 10.), применяемый для передачи движения с небольшими замедлениями (5...7). Его достоинствами является симметричность передаваемых усилий, компактность и высокий КПД, превосходящий КПД соответствующих простых редукторов (см., например, рис. 2.22). Передаточное число такого редуктора:Ip=1+Zц/Zв,где zu и zB - число зубьев соответственно центрального неподвижного колеса 13
(см. рис. 2.23) и ведущей шестерни 10.
Рис. 9. Стартер с редуктором 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; 74-шестерня привода; 75-вал привода
Стартер применяется на легковых автомобилях с бензиновыми двигателями с объемом до 5 литров или дизельными с объемом до 1,6 литра. Стартер имеет меньшие размеры и на 40% меньшую массу чем традиционные стартеры, спроектированные для тех же целей и обеспечивает эквивалентную или большую мощность.
Рис. 10. Стартер Bosch:
1 -
крышка со стороны привода; 2 - шестерня привода; 3 -
тяговое реле;
4 -
клемма; 5 - крышка со стороны коллектора; 6 -
щеткодержатель с графитными щетками; 7- коллектор; 8 -
якорь; 9 -
постоянные магниты; 10 -
статор (корпус); 11
- планетарный редуктор; 12 -
приводной рычаг; 13 -
механизм привода.
На рис. 10. представлен стартер Bosch со встроенным редуктором и возбуждением от постоянных магнитов, а на рис. 11. отдельно его якорь с планетарным механизмом.
Особенностями конструкций стартеров с редукторами являются: малые размеры и масса электродвигателя; уменьшение нагрузки на аккумуляторную батарею при пуске ДВС в связи с применением электродвигателя с малым моментом (малые разрядные токи); повышение возможностей пуска двигателя при низких температурах; снижение выходной мощности при малых нагрузках; более тяжелые условия работы муфты свободного хода, повышенный шум из-за высокой частоты вращения вала электродвигателя и наличия редуктора; тяжелые условия работы щеточно-коллекторного узла электродвигателя в связи с большой скоростью коммутации.
Применение стартеров с редукторами потребовало в значительной степени изменить технологию их изготовления. В частности, для увеличения механической прочности быстровращающихся частей стали применять более прочную изоляцию обмоток якоря, заменять лайку соединений в главных цепях сваркой, точно балансировать вращающиеся части и т. п.
Рис. 11. Якорь и планетарный редуктор стартера Bosch:
1 - вал водила планетарной передачи с винтовыми шлицами; 2 - зубчатое колесо с внутренним зацеплением; 3 - планетарные шестерни (сателлиты); 4 - солнечное колесо на валу якоря; 5 - якорь; 6 - коллектор
