Лабораторная работа 2
Исследование работоспособности электростартеров
при помощи стенда Э-242
Цель работы. Исследование устройства и режимов функционирования автомобильных электростартеров, получение навыков диагностики и устранения неисправностей электростартеров с помощью контрольно-испытательного стенда Э-242.
1. Общие положения
Возможность осуществления надежного пуска двигателя зависит от многих конструктивных и эксплуатационных факторов, к которым относят степень сжатия, рабочий объем, число и схему расположения цилиндров, тепловое состояние деталей двигателя, регулировочные параметры системы зажигания (для бензиновых двигателей) и топливной аппаратуры, низкотемпературные свойства топлива, вязкостно-температурные характеристики моторного масла, мощность и энергоемкость системы пуска, наличие и эффективность вспомогательных пусковых устройств и т.д.
Поршневые двигатели внутреннего сгорания начинают работать устойчиво при относительно высокой частоте вращения коленчатого вала. Пусковое устройство должно вращать коленчатый вал с частотой, достаточной для начала и развития процессов образования, воспламенения и сгорания топливо-воздушной смеси и способствовать выходу двигателя на устойчивый режим самостоятельной работы.
Структуры схем систем электростартерного пуска отличаются между собой незначительно (рис. 2.1). В системах управления электростартером предусмотрены электромагнитные тяговые реле, дополнительные реле и реле блокировки, обеспечивающие дистанционное включение, автоматическое отключение стартера от аккумуляторной батареи после пуска двигателя и предотвращение включения стартера при работающем двигателе.
Рис. 2.1. Структурная схема системы пуска двигателя
Стартерный электродвигатель получает питание от аккумуляторной батареи через замкнутые контакты 2 (рис. 2.2) тягового электромагнитного реле. При замыкании контактов выключателя S приборов и стартера, дополнительного реле или реле блокировки втягивающая 3 и удерживающая 4 обмотки тягового реле подключаются к аккумуляторной батарее GB. Якорь 5 тягового реле притягивается к сердечнику электромагнита и с помощью штока 6 и рычага 7 механизма привода вводит шестерню 10 в зацепление с зубчатым венцом 11 маховика двигателя.
Рис. 2.2. Схема включения электростартера: 1 – контактный болт;
2 – подвижный контактный диск; 3, 4 – соответственно втягивающая
и удерживающая обмотки тягового реле; 5 – якорь тягового реле;
6 – шток; 7 – рычаг привода; 8 – поводковая муфта; 9 – муфта
свободного хода; 10 – шестерня привода; 11 – зубчатый венец маховика;
12 – стартерный электродвигатель
В конце хода якоря 5 контактная пластина 2 замыкает силовые контактные болты 1, и стартерный электродвигатель 12, получая питание от аккумуляторной батареи, приводит во вращение коленчатый вал двигателя.
После пуска двигателя муфта свободного хода 9 предотвращает передачу вращающего момента от маховика к валу якоря электродвигателя. Шестерня привода не выходит из зацепления с венцом маховика до тех пор, пока замкнуты контактные болты 1. При размыкании выключателя S втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле подсоединяются к аккумуляторной батарее последовательно через силовые контактные болты 1.
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.
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.
Параметром, определяющим рациональное согласование мощностной характеристики электропускового устройства с пусковыми характеристиками ДВС, является передаточное число iде 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 величина iде 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. 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 стартерах в основном применяются двухобмоточные тяговые реле, имеющие втягивающую (ВО) и удерживающую (УО) обмотки. Такие реле позволяют снизить расход энергии батареи в процессе пуска двигателя.
Принцип работы двухобмоточного тягового реле стартера проиллюстрирован на рис. 2.3. После замыкания контактов КРС.1 реле стартера (или выключателя стартера на дизельных двигателях) ток от аккумуляторной батареи проходит по двум обмоткам – УО и ВО (рис. 2.3, а). Под действием намагничивающей силы этих двух обмоток якорь тягового реле втягивается в электромагнит при помощи рычажного механизма и вводит шестерню привода в зацепление с венцом маховика и в конце хода, замыкая силовые контакты тягового реле КТР.1, включает цепь питания стартерного электродвигателя. Одновременно этими же контактами втягивающая обмотка ВО замыкается накоротко (рис. 2.3, б).
После пуска двигателя контакты КРС.1 размыкаются и ток проходит последовательно через силовые контакты КТР.1, обмотки ВО и УО параллельно стартерному электродвигателю (рис. 2.3, в). Причем направление тока в витках обмотки УО сохраняется прежним, а в витках втягивающей обмотки ВО изменяется. Так как число витков в обмотках одинаково и по ним протекает ток одной и той же величины, суммарная магнитодвижущая сила будет равна нулю. Сердечник электромагнита размагничивается, возвратная пружина, выдвигая якорь из сердечника тягового реле, размыкает силовые контакты КТР.1 и, воздействуя на рычаг включения привода, выводит шестерню из зацепления с венцом маховика.
|
