Лабораторна робота № 2

Конструкція, принцип дії характеристики й оцінка технічного стану стартера

1 Мета роботи:

Вивчення принципу дії автомобільного стартера, конструкції й призначення його основних вузлів, технології розбирання й складання стартера СТ221, оцінка його технічного стану.

2 Обладнання робочого місця

2.1 Лабораторний стенд для перевірки автомобільних стартерів ;

2.2 Комплект інструментів слюсаря;

2.3 Автомобільній стартер ;

2.4 Автомобільні провідники ;

3 Загальні відомості :

Стартер призначений для дистанційного пуску двигуна автомобіля. Він являє собою електродвигун постійного струму з електромагнітним тяговим реле й механізмом привода.

При включенні замка запалювання спрацьовує тягове реле (рисунок 2.1 і 2.2), у результаті чого шестірня привода входить у зачеплення з вінцем маховика двигуна, і замикаються силові контакти в ланцюзі живлення електродвигуна. Якір стартера через механізм привода приводить в обертання колінчатий вал і повідомляє його оберти, необхідні для початку самостійної роботи двигуна. Мінімальне пускове число обертів, при якому двигун може почати роботу, для карбюраторних систем становить 70...90 про/хв., а для дизельних двигунів і систем з упорскуванням бензину - 100...200 про/хв.

При пуску стартера струм розряду АКБ становить 100.. .1500 А, тому час роботи стартера обмежено. По існуючих нормативах тривалість спроби пуску бензинового двигуна становить 10 з, дизеля - 15 з, інтервал між спробами - 60 з, а після 3 спроб - 3 хв. Після запуску двигуна автомобіля відпускається ключ запалювання, розмикаються силові контакти, тягове реле й електродвигун відключаються від акумуляторної батареї й привод стартера виводиться із зачеплення з вінцем маховика.

Рисунок 2.1 Електрична схема підключення стартера.

Рисунок 2.2 Зчеплення шестерні привода с маховиком двигуна .

Позначення стартера : раніше стартер позначався буквами «СТ», номером моделі і її модифікацією. Наприклад, СТ221. У цей час використовується цифрове позначення виду ХХХХ.3708, де перші дві цифри відповідають номеру моделі, третя цифра - модифікації, а четверта - виконанню (у деяких випадках третя й четверта цифри можуть не прописана ). Так 5702.3708 - це стартер 57 моделі, загалькліматичного виконання. Стартер складається з корпуса, у якому змонтовані котушки порушення з полюсами; якоря з обмоткою й колектором; кришок (з боку колектора й з боку привода); привода, що складає з важеля приводної шестірні й муфти вільного ходу; і тягового реле, що складається з котушки, ярма, якоря, штока з контактною пластиною, кришки з контактними болтами.

Корпус електростартера виготовляють із труби або сталевої смуги (сталь Ст10 або Ст2) з наступним зварюванням стику. У корпусі передбачений отвір для вивідного болта обмотки збудження, але не є вікон для доступу до щіток (з метою поліпшення герметизації).

До корпуса гвинтами кріплять полюса з котушками обмотки збудження (рисунку 2.3). Котушки послідовних і паралельних обмоток збудження встановлюють на окремих полюсах, тому число котушок дорівнює числу полюсів. Котушки послідовної обмотки мають невелике число витків неізольованого мідного проведення прямокутного перетину марки ПММ. Між витками котушки прокладають електроізоляційний картон товщиною 0,2.0,4 мм. Котушки паралельної обмотки збудження намотують ізольованим круглим проведенням марок ПЭВ-2 або ПЭТВ. Зовні котушки ізолюють стрічкою з ізоляційного матеріалу (бавовняна тафтяна стрічка, батистова стрічка Б-13). Зовнішня ізоляція після просочування лаком і просушування має товщину 1.1,5 мм. Перспективне застосування полімерних матеріалів при ізолюванні котушок, за допомогою яких можна одержати покриття, рівномірні по товщині, стійкі до впливу агресивного середовища й підвищеної температури.

Рисунок 2.3 - Пристрій стартера

Якір стартера являє собою шихтований сердечник, у пази якого укладаються секції обмотки. У шихтованому сердечнику менше втрати на вихрові струми. Пакет якоря напресований на вал, що обертається у двох або трьох опорах із бронзо-графитовими підшипниками, підшипниками з іншого порошкового матеріалу, або з підшипниками кочення. Пакет якоря набирають зі сталевих пластин (СТ 0,8 КП або СТ 10) товщиною 1.1,2 мм. Крайні пластини пакета з електроізоляційного картону ЭВ товщиною 2,5 мм охороняють від ушкодження ізоляційний матеріал лобових частин обмотки якоря.

У стартерних електродвигунах застосовують прості хвильові обмотки з одною і двухвітковими секціями. Одновиткові секції виконують із неізольованого прямокутного проведення марки ПММ. У цьому випадку провідники в пази укладають у два шари й ізолюють друг від друга й пакета якоря гільзами S-Образної форми з электрокартона товщини 0,2.0,4 мм або полімерна плівки. Обмотки із двухвитковими секціями намотують круглими ізольованими проводами ПЭВ-2 і

ПЭТВ.

Кінці секцій обмотки якоря укладають у прорізі пластин. Кінець однієї секції й початок наступної по ходу обмотки приєднують до однієї колекторної пластини. На лобові частини обмотки якоря накладають бандажі, що складаються з декількох витків дроту, бавовняного шнура або скловолокнистого матеріалу, намотаних на прокладку з електроізоляційного картону. Бандаж зі скловолокна менш дорогий, для нього можна не застосовувати кріпильні скоби. Бандаж може бути виготовлений у вигляді алюмінієвого кільця з ізоляційною кільцевою прокладкою з гетинаксу або текстоліту. Лобові частини секцій ізолюють друг від друга електроізоляційним картоном.

В електростартерах застосовують збірні циліндричні колектори на металевій втулці, а також циліндричні й торцеві колектори із пластмасовим корпусом.

Збірні циліндричні колектори, застосовувані на стартерах великої потужності, становлять із мідних пластин і ізолюючих прокладок з міканіту, слюді та або слюдо пласта. Пластини в колекторі закріплюються за допомогою металевих натискних кілець і ізоляційних корпусів по бічних опорних поверхнях. Від металевої втулки, що напресовують на вал якоря, мідні пластини ізолюють циліндричною втулкою з міканіту. Робоча поверхня колектора повинна мати строго циліндричну форму.

У циліндричних колекторах із пластмасовим корпусом пластмаса є формуючим елементом колектора. Вона щільно охоплює сполучаються поверхні, що, незалежно від конфігурації й точності виготовлення колекторних пластин, ізолює колекторні пластини від вала й сприймає навантаження. Як прес-матеріал найчастіше використовується пластмаса АГ-4С. Для підвищення міцності колектора застосовують арміровочниє кільця з металу й прес-матеріалу. При невеликих розмірах колектор може бути виготовлений із цільної циліндричної заготівлі, що розріжеться після обпресування пластмасою на окремі замели.

Торцевий колектор виконаний у вигляді пластмасового диска із залитими в ньому мідними пластинами. Робоча поверхня торцевого колектора перебуває в площині, перпендикулярної до осі обертання якоря. Такий колектор сприяє більше стабільній і тривалій роботі щіткового контакту.

У стартерах із циліндричними колекторами щітки встановлюють у щіткотримачах радіального типу, закріплених на кришці з боку колектора. Необхідний тиск (30.120 кпа) на щітки забезпечують спіральні пружини. Щіткотримачі ізольовані від кришки прокладками з текстоліту або іншого ізоляційного матеріалу. У стартерах великої потужності в кожному з радіальних щіткотримачів установлюють по двох щітки.

В електростартерах з торцевими колекторами щітки розміщають у пластмасовій або металевій траверсі й притискають до робочої поверхні колектора крученими циліндричними пружинами.

Щітки мають канатики й приєднуються до щіткотримачів за допомогою гвинтів. Звичайно щітки встановлюють на геометричної нейтрали, але на деяких стартерах для поліпшення комутації щітки зміщають із геометричної нейтрали на невеликий кут проти напрямку обертання. Щітки в щіткотримачах повинні переміщатися вільно, але без сильного бічного люфту.

В електростартерах застосовують меднографітниє щітки з добавками свинцю й олова. Графіту більше в щітках для потужних стартерів і стартерів для тяжких умов експлуатації. Розміри щіток і спадання напруги під ними залежать від припустимої щільності струму. Звичайно щільність струму в щітках електростартерів перебуває в межах 40.100 А/див.

Тягове реле забезпечує уведення шестірні в зачеплення з вінцем маховика й підключає стартерний електродвигун до акумуляторної батареї (див. рисунок 2.3 і 2.4). На більшості стартерів тягове реле розташовують на припливі кришки з боку привода. Із фланцем припливу кришки реле з'єднують безпосередньо або через додаткові кріпильні елементи.

Рисунок. 2.4 - Пристрій тягового реле стартера

Реле може мати одну або дві обмотки, намотані на латунну втулку, у якій вільно переміщається сталевий якір, що впливає на шток з рухливим контактним диском. Два нерухливих контакти у вигляді контактних болтів закріплюють у пластмасовій кришці.

У двообмоточному реле утримуюча обмотка, розрахована тільки на втримання якоря реле в притягнутому до сердечника стані, намотана проведенням меншого перетину й має прямий вихід на «масу». обмотка, Що Втягує, підключена паралельно контактам реле. При включенні реле вона діє згідно з утримуючою обмоткою й створює необхідну силу притягання, коли зазор між якорем і сердечником максимальний. Під час роботи стартерного електродвигуна замкнуті контакти тягового ріпі шунтують обмотку, що втягує, і виключають її з роботи. При нерозділеній контактній системі рухливий контакт постачений пружиною. Переміщення рухливого контактного диска у вихідне неробоче положення забезпечує зворотна пружина. У розділеній контактній системі рухливий контактний диск не зв'язаний жорстко з якорем реле.

Тягове реле важелем пов'язане з механізмом привода, розташованим на шліцьовий частини вала. Важіль впливає на привод через повідкову муфту. Його відливають із полімерного матеріалу або виконують складовим із двох штампованих сталевих частин, які з'єднують заклепками або зварюванням.

Для передачі обертаючого моменту від вала якоря колінчатому валу використовується спеціальний механізм привода. По типі й принципу роботи приводних механізмів виділяють стартери з електромеханічним переміщенням шестірні привода, з інерційним або комбінованим приводом. Для запобігання розносу якоря після пуску двигуна в автомобільні електростартери встановлюють роликові, храпові або фрикційно-храпові муфти вільного ходу. Найбільше поширення в електростартерах одержали електромеханічний привод шестірні й роликові муфти вільного ходу.

Роликові муфти вільного ходу технологічну у виготовленні, безшумні в роботі й здатні при невеликих розмірах передавати більші крутні моменти. Вони малочутливі до забруднення, не вимагають відходу й регулювання в експлуатації. Працює така муфта в такий спосіб .

а) б)

Рисунок 2.5 Схема роботи роликової муфти вільного ходу

при пуску (а) і після пуску (б) двигуна автомобіля

При включенні стартерного електродвигуна зовнішня провідна обойма муфти вільного ходу разом з якорем повертається щодо нерухливої ще веденої обойми. Ролики під дією притискних пружин і сил тертя між обоймами й роликами переміщаються у вузьку частину клиноподібного простору, і муфта заклинюється (рисунок 2.5,а). Обертання від вала якоря провідній обоймі муфти передається шліцьовий втулкою. Після пуску двигуна частота обертання веденої обойми із шестірнею перевищує частоту обертання провідної обойми, ролики переходять у широку частину клиноподібного простору між обоймами, тому обертання від вінця маховика до якоря стартера не передається - муфти прослизає (малюнок 2.6,б).

Кришки з боку колектора виготовляють методом лиття із чавуну, сталі, алюмінієвого або цинкового сплаву, а також штампують зі сталі. Кришки можуть мати дискову або колоколообразную форму.

Кришки з боку привода виготовляють методом лиття з алюмінієвого сплаву або чавуну. Конструкція кришки залежить від матеріалу, з якого вона виготовлена, типу механізму привода, способу кріплення стартера на двигуні й тягового реле на стартері. Настановні фланці кришки мають два або більше числа отвори під болти кріплення стартера. Фланцеве кріплення стартера до картера зчеплення дає можливість зберегти сталість міжосьової відстані в зубчастому зачепленні при знятті й повторній установці стартера. У кришці передбачене отвір, що дозволяє шестірні привода входити в зачеплення з вінцем маховика.

У кришках і проміжній опорі встановлюють підшипники ковзання. Проміжну опору передбачають у стартерах з діаметром корпуса 115 мм і більше. Підшипники змазують у процесі виробництва й при необхідності під час технічного обслуговування в процесі експлуатації. У стартерах великої потужності бобишки підшипників мають маслянки з резервуарами для мастильного матеріалу й мастильними фільцами.

На автомобілях ВАЗ моделей 2108 і 2109 установлений стартер 29.3708, що має тільки одну опору в кришці з боку колектора. Друга опора з боку привода передбачена в картері зчеплення.

В експлуатації стартери піддаються впливу вологи, масла, бруду, тому конструкція стартера передбачає захист від них. Краще захищені стартери вантажних автомобілів. Герметизація забезпечується установкою в місця рознімання гумових кілець і шайб, застосуванням втулок і ущільнювальних прокладок, а також м'яких пластичних матеріалів.

Рисунок 2.6 конструкція стартера СТ221.

На рисунку 2.6 зображено: 1 - шестірня привода, 2 - упорне півкільце обгінної муфти, 3 - ролик обгінної муфти, 4 - кільце, що центрує, обгінної муфти, 5 - зовнішнє кільце обгінної муфти, 6 - кожух обгінної муфти, 7 - вісь важеля привода включення шестірні стартера, 8 - ущільнювальна заглушка кришки стартера, 9 - важіль привода включення шестірні стартера, 10 - тяга якоря реле, 11 - кришка стартера з боку привода, 12 - зворотна пружина якоря реле, 13 - якір реле стартера, 14 - ковзна втулка, 14' - гайка кріплення тягового реле, 15 - передній фланець реле, 16 - обмотка реле, 17 - стрижень якоря, 18 - ковзна втулка стрижня якоря, 19 - сердечник реле, 20 - фланець сердечника, 21 - щока каркаса обмотки реле, 22 - пружина стрижня якоря, 23 - стяжний болт реле стартера, 24 - контактна пластина, 25 - верхній контактний болт, 26 - кришка реле, 27 - нижній контактний болт, 28 - кришка стартера з боку колектора, 29 - внутрішня ізолююча пластина позитивного щіткотримача, 30 - гальмовий диск кришки, 31 - гальмовий диск вала якоря, 32 - клема щітки стартера, 32' - гвинт кріплення клем щіток, 33' - захисна стрічка, 33 - колектор, 34 пружина щітки, 35 - щіткотримач, 36 - щітка стартера, 36' - стяжна шпилька з гайкою, 37 - вал якоря, 38 - втулка кришки стартера, 39 - шунтова котушка обмотки статора, 40 - полюс статора, 41 - корпус стартера, 42 - обмотка якоря, 43 обмежник ходу вимикання шестірні, 44 - обмежувальний диск ходу шестірні, 45 - повідкове кільце, 46 - диск, що центрує, 47 - маточина обгінної муфти, 48 - буферна пружина, 49 - вкладиш маточини обгінної муфти, 50 - втулка шестірні привода, 51 - обмежувальне кільце ходу шестірні, 52 - стопорне кільце, 53 - упорна шайба вала якоря, 54 - регулювальна шайба осьового вільного ходу.

Стартер СТ221 являє собою четеріохполюсний електродвигун постійного струму зі змішаним порушенням і складається з корпуса 41 з обмотками збудження, якоря із приводом, двох кришок 11 і 28 і тягового електромагнітного реле. Кришки й корпус стягнуті в єдине ціле двома шпильками 36', укрученими в кришку 11. Усередині сталевого корпуса закріплені гвинтами чотири полюси 40. На полюса надіти котушки обмотки. Корпус разом з полюсами й котушками утворить статор стартера. Дві котушки обмотки статора є послідовними, а дві інші паралельними обмотки якоря.

Якір стартера складається з вала 37, сердечника з обмоткою 42 з мідної стрічки й колектора 33, виконаного у вигляді пластмасової втулки із залитими в ній мідними пластинами. Вал якоря обертається у двох металево-керамічна втулках 38, запресованих у кришки стартера й просочених маслом. Осьовий вільний хід вала якоря регулюється підбором шайб 54 і повинен бути в межах 0,07^0,7 мм .

На передньому кінці вала якоря встановлений привод стартера, що складає з роликової обгінної муфти й шестірні 1. Обгінна муфта складається із зовнішнього кільця 5 з роликами 3 і внутрішнє кільця, об'єднаного із шестірнею 1 привода. Зовнішнє кільце має три пази з отворами, у яких перебувають сталеві ролики із пружинами, плунжерами й напрямними стрижнями. Лазь для роликів - зі змінною шириною. У широкій частині паза ролики можуть вільно обертатися, а у вузької - заклинюються між зовнішнім і внутрішнім кільцями.

Електромагнітне тягове реле стартера служить для уведення шестірні привода в зачеплення з вінцем маховика й для замикання ланцюга живлення обмоток якоря й статора. Магнітну систему реле утворять фланці 15 і 20, ярмо (навколишнє обмотку) і сердечник 19, запресований у фланець 20. На каркасі з латунної трубки й пластмасових щік намотана котушка реле. На стартерах випуску до 1981р. є дві обмотки: утримуюча й що втягує. Обидві обмотки намотані в одну сторону. Початку обмоток припаяні до штекера "50". Кінець утримуючої обмотки приварений до фланця 20 реле (тобто з'єднаний з "масою"), а кінець обмотки, що втягує, з'єднаний з нижнім контактним болтом 27 реле.

Принцип роботи стартера СТ221При повороті ключа в положення II ("Стартер") замикаються контакти "30" і "50" вимикача запалювання, і через обмотки тягового реле починає протікати струм. Під дією цього струму виникає магнітне зусилля, що втягує якір реле до зіткнення із сердечником 19. При цьому контактна пластина замикає контакти 25 і 27. У стартера із двухобмоточним тяговим реле при замиканні контактних болтів обмотка, що втягує, знеструмлюється, тому що обоє її кінця виявляються з'єднаними з "плюсом" акумуляторної батареї. Оскільки якір уже втягнуть у реле, то для втримання якоря в цьому положенні потрібно порівняно невеликий магнітний потік, що і забезпечує одна утримуюча обмотка. Пересуваючись, якір реле через важіль 9 перемішає обгінну муфту із шестірнею. Маточина обгінної муфти, провертаючись на гвинтових шліцах вала якоря стартера, повертає також і шестірню 1, що полегшує її уведення в зачеплення з вінцем маховика. Крім того, фаски на бічних крайках зубів шестірні й вінця маховика, а також буферна пружина, що передає зусилля від важеля 9 маточині 47 муфти, полегшують уведення шестірні в зачеплення й зм'якшують удар шестірні у вінець маховика. Через замкнуті силові контакти реле йде струм живлення обмоток статора і якоря. Якір стартера починає обертатися разом з маточиною 47 і зовнішнім кільцем обгінної муфти. Оскільки ролики муфти зміщені пружинами у вузьку частину паза зовнішнього кільця, а шестірня гальмується вінцем маховика, то ролики заклинюються між кільцями обгінної муфти, і крутний момент від вала якоря передається через муфту й шестірню до вінця маховика.

Після запуску двигуна частота обертання шестірні починає перевищувати частоту обертання якоря стартера. Внутрішнє кільце обгінної муфти (об'єднане із шестірнею) захоплює ролики в широку частину паза зовнішнього кільця 5, стискаючи пружини плунжерів. У цій частині паза ролики вільно обертаються, не заклинюючись, і крутний момент від маховика двигуна не передається на вал якоря стартера.

Після повернення ключа в положення I ("Запалювання") ланцюг живлення обмоток тягового реле розмикається. Якір реле під дією пружини 12 вертається у вихідне положення, розмикаючи контакти 25 і 27 і повертаючи обгінну муфту із шестірнею у вихідне положення. Пружина 12 через важіль, диск 44 і обмежник 43 давить на якір убік кришки 28. Сталевий гальмовий диск 31 вала якоря впирається в гальмовий диск 30 кришки, і якір швидко припиняє обертання.