Из чего состоит стартер (щетки, якорь и другие элементы), каково его назначение и принцип работы?

Принцип работы

— Система запуска двигателя предназначена для создания первичного крутящего момента коленвала двигателя с оборотами, необходимыми для образования нужной степени сжатия, для воспламенения горючей смеси. Управление системой запуска может быть ручным, автоматическим и дистанционным.

1.Аккумуляторная батарея2.Стартер3.Механизмы управления запуска (замок зажигания, блок управления автоматическим пуском, система дистанционного управления)4.Соединительные провода большого сечения (многопроволочные медные).

надежность работы стартера (отсутствие поломок в 45-50 тыс. км. пробега)возможность уверенного запуска в условиях пониженных температурспособность системы к многоразовым пускам в течение короткого времени.

• Устройство стартера автомобиля

— Основным узлом системы запуска двигателя является стартер. Представляет собой электродвигатель постоянного тока напряжением 12 вольт и, развивающий на холостом ходу примерно 5000 обмин.

1.Корпус стартера выполнен из стали, имеет форму цилиндра. На внутреннюю стенку корпуса крепятся обмотки возбуждения (обычно четыре) совместно с сердечниками (полюсами). Крепеж происходит винтовым соединением. Винт закручивается в сердечник, который прижимает обмотку к стенке. Корпус имеет резьбовые технологические отверстия для крепления передней части, в которой происходит движение обгонной муфты.

2.Якорь стартера представляет собой ось из легированной стали, на которую запрессован сердечник якоря и коллекторные пластины. Статья опубликована в паблике Машины. Сердечник имеет пазы для укладки обмоток якоря. Концы обмоток надежно крепятся к коллекторным пластинам. Коллекторные пластины расположены по кругу и жестко установлены на диэлектрической основе.

3.Втягивающее реле или тяговое реле устанавливается на корпус стартера. В корпусе тягового реле, в задней части находятся силовые контакты – пятаки, и подвижный контакт-перемычка, выполненные из мягких металлов. Пятаки представляют собой обыкновенные болты, запрессованные в эбонитовую крышку тягового реле.

4.Обгонная муфта (бендикс) крепится подвижно на вал якоря и представляет собой роликовый механизм, который связан с шестерней зацепления с венцом маховика. Конструкция собрана так, что при подаче крутящего момента на бендикс в одну сторону, ролики, находящиеся в сепараторе выходят из пазов сепаратора и жестко фиксируют шестерню к наружной обойме. При вращении в противоположную сторону ролики западают в сепаратор, и шестерня вращается независимо от наружной обоймы.

Из чего состоит стартер (щетки, якорь и другие элементы), каково его назначение и принцип работы?

5.Щеткодержатель элемент стартера, через который подается рабочее напряжение на медно-графитные щетки, а затем передается на коллекторные пластины якоря. Выполнен щеткодержатель в виде диэлектрической обоймы с металлическими вставками, внутри которых находятся щетки. Контакты щеток (мягкий многожильный провод) при помощи точечной сварки привариваются к полюсным пластинам. Полюсными пластинами обычно являются хвосты обмоток возбуждения.

Принцип работы пусковой системы и стартера

Этапы работы стартера следующие: стыковка с зубчатым венцом маховика, пуск стартера, расстыковка стартера.

На деле это выглядит следующим образом: при включении замка зажигания и повороте ключа в положение запуск, по цепи АКБ — замок зажигания — обмотка тягового реле — выхода стартера — плюсовая щетка — обмотка якоря — минусовая щетка, срабатывает тяговое реле. Под действием сердечника реле подвижный контакт замыкает силовые пятаки, через которые подается ток от АКБ на плюсовой провод стартера. Плюс стартера соединен с плюсовой полюсной пластиной и плюсовыми щётками. Минус по умолчанию подключен постоянно.

После подачи тока вокруг обмоток якоря и обмоток возбуждения возникают магнитные потоки, которые направлены в одну сторону а, как известно, одинаковые полюса магнита отталкиваются друг от друга, так возникает круговое движение якоря.

В момент срабатывания втягивающего реле, коромысло приходит в движение вместе сердечником реле и выталкивает бендикс на шлицах якоря, в сторону венца маховика. Якорь в этот момент начинает вращается и приводит в действие маховик. Если двигатель автомобиля завелся, вк.ком/карс.бест а ключ зажигания еще не отпущен, наступает момент, когда обороты двигателя превышают обороты стартера, в этом случае срабатывает обгонный механизм бендикса.

Для дизельных двигателей или двигателей большой мощности, применяется другой механизм подачи вращения на бендикс. Применяется редуктор, встроенный в корпус стартера. Редуктор представляет собой механизм привода трансмиссии, т.е. по внутренней зубчатой обойме вращаются три сателлита, которые и приводят в действие вал, на котором подвижно находится бендикс. Достоинство таких стартеров в малых габаритах и большой мощности.

Для успешного запуска двигателя внутреннего сгорания необходимо устройство, которое придаст кривошипно-шатунному механизму начальный импульс, то есть провернет маховик до нужных оборотов. Таким устройством является стартер и именно он отвечает за пуск двигателя. В статье подробно рассмотрим устройство и принцип работы стартера автомобиля, а также его возможные неисправности.

Учитывая устройство стартера, рассмотрим его работу пошагово:

  1. Водитель включает зажигание и на втягивающее реле подается управляющее напряжение. Катушка реле намагничивается и перемещает сердечник.
  2. Сердечник подводит бендикс и шестерню к маховику при помощи вилки и в конце своего хода замыкает контактные пятаки на электродвигатель.
  3. Пусковой ток подается на обмотку якоря, который начинает вращаться в магнитном поле статора. Стартер начал работать.
  4. Двигатель запустился, водитель повернул ключ из положения пуска. Управляющий ток перестал подаваться на втягивающее реле, пятаки разомкнулись, а бендикс с шестерней вернулся в исходное положение под действием возвратной пружины. Стартер прекратил свою работу.

Стартер — это важнейший элемент автомобиля. На его плечи возлагается основная задача — пуск двигателя. Но, как и любой двигатель постоянного тока, стартер не обладает высокой надежностью. Иногда он выходит из строя, поэтому требуется ремонт или замена. Как-то не слишком задумаешься о том, как работают системы автомобиля.

До тех пор, пока что-то не выйдет из строя. И этим чем-то часто оказывается стартер, который предназначен для запуска двигателя. Чаще всего ломается его механическая часть, немного реже электрическая. Чтобы провести диагностику и ремонт, необходимо знать принцип работы стартера и его основные узлы.

Читать далее:  По каким причинам дизель дымит сизым или синим дымом

УСТРОЙСТВО

Небольшой по размеру агрегат, состоит из множества деталей, среди которых главными являются всего несколько.

  1. Электрический двигатель, в котором размещены обмотки и сердечники.
  2. Якорь, представляющий собой ось из высоколегированной стали, на которую запрессованы в заводских условиях сердечники и пластины коллектора.
  3. Втягивающее реле. Выполняет роль проводника для подачи электропитания двигателя стартера от замка зажигания автомобиля. Второй функцией этого узла является выталкивание обгонной муфты. Состоит выталкивающее реле из подвижной перемычки и силовых контактов.
  4. Бендикс, или обгонная муфта и шестерня привода коленвала. Это роликовый механизм, предназначенный для передачи вращения от электродвигателя на коленвал. После того, как пуск двигателя осуществлен, и потребность во вращении электромотора отпадает, приводная шестерня втягивается, и контакт с коленвалом прекращается.
  5. Щетки и их держатели. Служат для передачи электрического напряжения на якорь, а также повышают пиковую мощность самого электродвигателя во время главного рабочего цикла стартера.

Большинство стартеров, выпускаемых сегодня, устроены идентично друг другу. Конечно, существуют и небольшие отличия. К примеру, может отличаться принцип работы данного узла, устанавливаемого на автомобили с автоматической трансмиссией. Так, здесь обязательно присутствуют удерживающие обмотки, предназначенные для невозможности случайного пуска мотора, когда селектор коробки передач занимает любое ходовое положение. Кроме того, могут отличаться механизмы автоматического разъединения шестеренок.

Виды стартеров

Среди большого количества подобных электромагнитных двигателей различают всего 2 основных вида: стартеры с редуктором и без него.

С редуктором

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.

Без редуктора

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 (читайте про ремонт стартера своими руками).

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.

Устройство стартера

Стартер, его назначение

— Корпус в сборе со статором;- Якорь;- Щеточный узел.

Из чего состоит стартер (щетки, якорь и другие элементы), каково его назначение и принцип работы?

Статор — неподвижная часть электродвигателя. Наиболее часто используются электромагнитные статоры, в которых магнитное поле создается обмотками возбуждения. Но можно найти стартеры и со статорами на основе обычных постоянных магнитов. Якорь — подвижная часть электродвигателя, на нем располагаются обмотки (с полюсными наконечниками), коллекторный узел и детали привода (шестерни). Вращение якоря обеспечивается взаимодействием магнитных полей, образующихся вокруг обмоток якоря и статора при подаче на них электрического тока.

Щеточный узел — узел электродвигателя, обеспечивающий скользящий контакт с подвижным якорем. Щеточный узел состоит из нескольких основных деталей — щеток и щеткодержателя, который удерживает щетки в рабочем положении. Щетки прижимаются к коллекторному узлу якоря (он состоит из ряда медных пластин, являющихся контактами обмоток якоря), чем и обеспечивается постоянная подача тока на обмотки якоря при его вращении.

Щетки стартера — важные и ответственные компоненты, о которых следует рассказать более подробно.

Визуально, стартер – это небольшой мотор постоянного тока, который имеет механический привод. Он запускает первичное движение коленвала с частотой, необходимой для запуска ДВС и является обязательно составляющей электрического оборудования транспортного средства.

Если разбирать структуру стартера более детально, то можно понять, что он выглядит как четырехполюсный двигатель. Питает такой мотор аккумулятор автомобиля – сразу после поворота ключа зажигания, на клемму реле поступает ток. Мощность у элемента бывает разная, но производители предусматривают для большинства бензиновых ДВС стартеры на 3кВт. Напряжение от АКБ автомобиля значительно усиливает работу электромотора.

Из чего состоит стартер (щетки, якорь и другие элементы), каково его назначение и принцип работы?

Поскольку, в идеале, стартер – единственный способ завести двигатель, автомобильные производители изобретают массу дополнительных функций и блокирующие механизмы для повышения безопасности при запуске двигателя и снижения риска угона.

К примеру, некоторые модели автомобиля предусматривают запуск двигателя только при выжатом сцеплении. При АКПП включение стартера происходит, только если селектор находится в положении «parking».

За счет оборотов коленвала двигатель вырабатывает энергию, необходимую для движения автомобиля. Но проблема в том, что в неподвижном состоянии мотор не может выдавать какой-либо энергии.

Отсюда возникает вопрос о его запуске. С этой целью и был придуман стартер. Принцип работы его рассмотрим немного позже. Данный элемент способен раскрутить вал при помощи электродвигателя и внешнего источника питания. В качестве последнего используется аккумуляторная батарея. В зависимости от модели и типа автомобиля мощность стартера может быть разной. Но для большинства легковых машин достаточно 3-киловатного электродвигателя.

Как работает стартер

Якорь электродвигателя стартера BOSCH-DW: 12/1.1 является составной частью роторного узла (рис. 1). Якорь состоит из магнитопровода 4, рабочей якорной обмотки 3, ламельного коллектора 2 и вала вращения 1.

Читать далее:  Синхронизатор коробки передач устройство назначение и принцип работы

Магнитопровод собран из 64 магнито-мягких пластин толщиной 0,46 мм, изолированных друг от друга лаком, спрессованных и склеенных в единое цельное тело. В магнитопровод запрессован вал 1 вращения, на одном конце которого нарезано 11 зубцов ведущей шестерни 8, а на другом установлен 28-ламельный коллектор 2. Магнитопровод якоря имеет 28 пазов 6, расположенных точно напротив ламелей.

В каждый паз магнитопровода вложено по два токопроводящих стержня рабочей обмотки, которые таким образом образуют двухстержневую (парную) полурамку. Каждый стержень — это половина U-образного витка, изогнутого по шаблону и вложенного в пазы якорного магнитопровода с лобной стороны в сторону коллектора.

Из чего состоит стартер (щетки, якорь и другие элементы), каково его назначение и принцип работы?

Рис. 2. Последовательность подсоединения витков якорной обмотки к ламелям коллектора (стартер BOSCH-DW: 12/1.1): 1. 28 -номера ламелей (коллектор развернут); желтый цвет — щетки КЩМ в положении якоря на рис. 3; красный и синий цвет — зоны действия южного и северного полюсов статорных магнитов; « • » — стержни якорных витков.

U-образные витки уложены в пазы за пять обходов по окружности якоря. На рис. 2 схематически показана последовательность подсоединения U-образных витков к коллекторным ламелям при первом (сплошные линии) и втором (штриховые) обходах окружности якоря. Из рисунка очевиден порядок сборки якорной обмотки:

  • первая волна — задействованы ламели 1-6-11-16-21-26-3;
  • вторая волна — ламели 3-8-13-18-23-28-5;
  • третья волна — ламели 5-10-15-20-25-2-7;
  • четвертая волна – ламели 7-12-17-22-27-4-9;
  • пятая волна — задействованы ламели 9-14-19-24-1.

Ясно, что начало первого витка и конец последнего 28-го коротко-замкнуты на одну (условно первую) ламель коллектора, так как они уложены в один (условно первый) паз якорного магнитопровода.

Таким образом из 28 U-образных токопроводящих круговых рамок складывается последовательная волновая коротко-замкнутая пятиобходная якорная обмотка на якоре барабанного типа.

Рис. 3. Схема электрических и магнитных цепей стартера BOSCH-DW: 12/1.1

Следует заметить, что в данном случае число якорных рамок, равное 28, не кратно числу статорных полюсов, которых шесть. Здесь важно другое: при любой конструкции барабанного якоря ширина каждой его токопроводящей рамки должна быть равна ширине полюсного деления на статоре (полюсное деление n — расстояние между центрами соседних разноименных магнитных полюсов, см. рис. 3).

Этим обеспечивается наибольшее пото-косцепление между магнитным полем статора и витками якорной обмотки, чем в свою очередь достигается максимальный КПД электродвигателя. В конструкции стартера BOSCH-DW: 12/1.1 сказанное достигается охватом одной токопроводящей рамкой сразу четырех якорных полюсов.

Еще одной особенностью конструкции якоря является то, что четыре несимметрично расположенных щетки коллекторно-щеточного механизма делят обмотку якоря на четыре ветви, не равных по числу витков. При этом электрическая схема включения ветвей получается такой, как показано на рис. 3.

Из рисунка видно, что рабочий ток якоря протекает по ветвям а b и с d, в каждой из которых по четыре витка. Таким образом, во время работы электродвигателя под рабочим током якоря находится только 8 стержней из 56 или 4 рамки из 28. Остальные рамки в формировании крутящего момента электродвигателя участия не принимают до тех пор, пока при повороте якоря их положение не станет рабочим.

Для каждого рабочего положения рамок создается момент вращения электродвигателя стартера: Мст= 8FR, где 8 — число стержней, включенных в работу; F — сила электромагнитного взаимодействия электрического тока якоря и магнитного поля статора; R — средний радиус якорной рамки.

Во время работы электродвигателя происходит переключение витков якорной обмотки с помощью коллекторно-щеточного механизма.

Щетки относительно магнитной системы статора и внешней электрической цепи всегда неподвижны. Это обеспечивает постоянство крутящего момента электродвигателя как по направлению, так и по величине. Максимальный крутящий момент электродвигателя в заторможенном стартере BOSCH-DW:12/1.1 около 15 Нм.

Еще одной интересной особенностью описываемого стартерного электродвигателя является наличие на его статоре «неработающих» постоянных магнитов. Действительно, как следует из положения якоря, показанного на рис. 3 под полюсами N1 и S3, витки якорной обмотки в секциях (28. 20) и (14. 6) короткозамкнуты соединительными проводами Б и Б- между щетками ad и cb.

Ясно, что закороченные секции якорной обмотки нерабочие. Казалось бы, можно допустить, что и полюса N1 и S3 нерабочие. Однако магнитная система статора рассчитана и сконструирована таким образом, что эти полюса выполняют три рабочие функции: обеспечивают равномерное распределение главного магнитного поля по всему круговому периметру воздушного зазора между статорными магнитами и магнитопроводом якоря;

оптимизируют положение физической нейтрали магнитного поля якоря относительно щеток коллекторно-щеточного механизма и, таким образом, являются компенсационными (дополнительными) полюсами; уменьшают противоэлектродвижущую силу на щетках, улучшая коммутацию. В этой связи сами щетки несколько развернуты (на угол 12°) относительно геометрической нейтрали статорных полюсов в сторону против вращения якоря.

Из чего состоит стартер (щетки, якорь и другие элементы), каково его назначение и принцип работы?

И последнее. Якорь современного электростартера обязательно точно балансируется. Эта технологическая операция стала необходимой, так как электродвигатель стартеров нового поколения высокооборотистый. Балансировку реализуют проточкой якоря после того, как он окончательно собран и залит эпоксидным компаундом.

В каждом автомобиле есть специальный узел для запуска двигателя — стартер. Важным компонентом стартера является якорь — ротор электродвигателя, крутящий момент которого обеспечивает пуск мотора. О том, что такое якорь стартера, как он устроен и работает, а также о его ТО и ремонте читайте в статье.

Во всех современных автомобилях используется система электропуска двигателя, в основе которой лежит электрический стартер — электромотор постоянного тока специальной конструкции, приводящий во вращение коленчатый вал двигателя и его основные системы. Как и во всяком электродвигателе, в стартере есть неподвижная часть — статор, и подвижная — ротор, который по давно сложившейся традиции принято называть якорем.

Читать далее:  Автомобильные стеклоочистители устройство и принцип работы

Якорь стартера выполняет несколько функций:

  • Создание магнитного поля, которое при взаимодействии с магнитным полем статора (обмотки возбуждения) приводит якорь во вращение;
  • Передача крутящего момента на коленчатый вал двигателя;
  • Объединение всех компонентов — обмотки, коллектора, деталей привода — в единую конструкцию.

Несмотря на разнообразие существующих сегодня стартеров, они имеют принципиально одинаковые якоря, причем конструкция якоря за последние полвека не претерпела принципиальных изменений.

Конструктивно якорь стартера состоит из четырех основных деталей:

  • Вал якоря;
  • Сердечник;
  • Обмотка;
  • Коллекторный узел;

Вал якоря является несущим элементом якоря. Он изготавливается из стали, в его двух или трех точках выполняются посадочные места под подшипники (это могут быть подшипники скольжения — втулки, или подшипники качения). На удлиненной стороне вала выполняются шлицы для передачи крутящего момента на привод стартера, эти шлицы в зависимости от типа привода могут быть прямыми или косозубым (спиралеобразным).

Сердечник собирается из пакета металлических пластин, жестко монтируемых на валу. Сердечник имеет цилиндрическую форму, на его внешней поверхности выполнены пазы для прокладки витков обмотки. Монтаж сердечника выполняется на шлицы, выполненные на валу, это обеспечивает конструкции необходимую жесткость и предотвращает от проворачивания сердечника на валу при больших нагрузках.

Обмотка выполняется толстым медным проводом большого сечения, причем возможны два варианта: неизолированный провод прямоугольного сечения и изолированный провод круглого сечения. Прямоугольный провод используется в якорях стартеров большой мощности, так как по ним во время пуска двигателя могут протекать токи в 600-800 и более ампер.

Изолированный провод применяется в обмотках маломощных стартеров. В якорях с обмоткой из прямоугольного провода изоляция выполняется из гибкого листового материала, которым обматываются проводники в пазах сердечника. Обмотка является одновитковой, так как она состоит из некоторого количества проводников (обычно не более 12-15), проложенных в сердечнике петлями, каждая такая петля является одним витком.

Коллекторный узел служит для подачи тока на витки обмотки в таком порядке, чтобы вокруг обмотки возникало магнитное поле определенной формы. Коллектор состоит из ряда медных пластин, с которыми соединены концы витков обмотки (соединение выполняется пайкой). Между пластинами якоря предусмотрены зазоры, заполненные изолирующим материалом с высоким показателем диэлектрической проницаемости.

В настоящее время существует два типа коллекторов:

  • Цилиндрический — коллектор выполнен в виде цилиндра, на наружной поверхности которого расположены контактные площадки;
  • Торцевой — коллектор выполнен в виде круга, сегментами которого являются контактные площадки.

Устройство бендикса

Бендикс представляет собой довольно интересное устройство. Иногда его называют муфтой свободного хода или обгонной муфтой.

Бендикс

Для запуска двигателя нужно, чтобы маховик вращался не медленнее, чем 100 об/мин. Так как шестерня стартера намного меньше зубчатого венца маховика, ей нужно вращаться в 10 раз быстрее, чтобы придать маховику необходимое ускорение. Это 1000 об/мин.

Когда двигатель заводится, маховик начинает вращаться очень быстро. Он передает это быстрое вращение на шестерню. Нетрудно посчитать, что скорость вращения шестерни при этом будет уже 10 000 об/мин. Если на вал стартера передалось такое ускорение, то он бы не выдержал. Именно для этого и нужен бендикс. Он передает вращение от шестерни на маховик, но не передает его обратно от маховика на шестерню.

Из чего состоит стартер (щетки, якорь и другие элементы), каково его назначение и принцип работы?

Сам бендикс состоит из двух частей: шестерни и корпуса. Внутренняя обойма шестерни входит в корпус с внешней обоймой. Внутри этой обоймы находятся четыре ролика с пружинками. Корпус бендикса вращается через вал стартера. При вращении внутренняя обойма шестерни как бы заклинивает в корпусе и вращается, а при вращении шестерни от маховика эти ролики расходятся и не передают вращение на вал. Сам вал стартера при этом вращается с прежней скоростью.

Требования к стартеру

Данный механизм должен соответствовать нескольким требованиям:

  • Надежность. Подразумевается отсутствие поломок в ближайшие 60-80 тысяч километров пробега).
  • Возможность запуска в условиях низких температур. Очень часто стартер плохо крутит при температуре -20 и ниже. Но обычно виной тому является холодный электролит в АКБ. Чтобы его разогреть, перед запуском рекомендуется пару раз «поморгать» дальним светом.
  • Способность механизма к многоразовому запуску в течение короткого периода времени.

Основные неисправности

Все возможные виды неисправностей стартера можно разделить на механические и электрические.

С механическими узлами может быть связано:

  1. Залипание контактных пятаков.
  2. Износ подшипников и удерживающих втулок.
  3. Износ роликов бендикса.
  4. Заклинивание вилки или сердечника втягивающего реле.

Проблемы с электрикой:

  1. Выработка щеток и пластин коллектора.
  2. Обрыв цепи в обмотке башмаков (статора) или втягивающего реле.
  3. Замыкание и перегорание обмоток.

Щетки и втягивающее реле не ремонтируются. Эти детали меняются на новые. Ремонт обмотки лучше доверить квалифицированному автоэлектрику.

Стартер – это довольно сложный механизм, который требует внимания от водителя. Любые шумы и скрежет лучше оперативно устранять. Но несмотря на общую сложностью устройства, принцип его работы очень простой. Поняв его, можно самостоятельно устранить многие неисправности.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
AutoJiza
Adblock
detector