Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Саратовский государственный технический университет
Стартеры
Методические указания
для выполнения практических работ
для студентов специальности 120100
Одобрено
редакционно-издательским советом Саратовского государственного технического университета
Саратов 2005
Цель работы: изучение конструкции стартерных установок автомобиля и методики поиска наиболее часто встречающихся неисправностей.
Особенности работы электростартеров и требования к электростартерам.
Электростартер получает питание от аккумуляторной батареи – автономного источника электроэнергии ограниченной мощности. Вследствие внутреннего падения напряжения в батарее напряжение на выводах электростартера не остается постоянным, а уменьшается с увеличением нагрузки и силы потребляемого тока.
Сила тока электростартеров может составлять несколько сот и даже тысяч ампер. При такой силе тока на характеристики стартерного электродвигателя большое влияние оказывает падение напряжение в стартерной сети. Характеристики стартерных электродвигателей зависят от емкости и технического состояния аккумуляторной батареи.
Режим работы электростартеров – кратковременный с длительностью включения до 10 с при температуре 20 градусов Цельсия.
Длительное время по отношению к периоду прокручивания коленчатого вала двигателя стартер может работать в режимах полного торможения и х/хода.
Якорь стартера должен иметь надежный привод к коленчатому валу при пуске двигателя и автоматически отключаться от него после осуществления пуска. Конструкция стартера и зубчатая передача должны обеспечивать надежный ввод шестерни в зацепление и передачу коленчатому валу двигателя вращающего момента.
Тяговое реле стартера должно обеспечивать ввод шестерни в зацепление и включение стартера при снижении напряжения до 9В для Uн=12В и до 18В для Uн=24В при температуре окружающей среды (20±5)0С.
Не допускается нагружать стартер более чем на номинальную мощность. Повышение температуры стартера во время пусковых циклов не должно приводить к изменениями, отрицательно влияющим на его работоспособность.
Для уменьшения длины стартерных проводов, габаритных размеров и массы стартера и батареи, а также для удобства их установки и технического обслуживания важно предусмотреть рациональное размещение элементов системы пуска двигателя на автомобиле.
Параметром, определяющим рациональное согласование мощностей характеристики пускового устройства с пусковыми характеристиками, является передаточное число привода.
Автомобильные электростартеры должны обеспечивать номинальные параметры при нормальных климатических условиях: температура окружающего воздуха (25±5)0С; относительная влажность (45-80)%; атмосферное давление (84-106)кПа.
Устройство электростартера
Автомобильные электростартеры отличаются по способу управления и возбуждения, типу механизма привода, способу крепления на двигателе и степени защиты от проникновения пыли и воды.
По типу и принципу работы приводных механизмов выделяют стартеры с электромеханическим перемещением шестерни привода, которые получили наибольшее распространение, и стартеры с инерционным или комбинированным приводом. Для предотвращения разноса якоря после пуска двигателя в автомобильные электростартеры устанавливают роликовые, храповые и фрикционные муфты свободного хода.
Стартер состоит из электродвигателя постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением, электромагнитного тягового реле и механизма привода. В стартер может быть встроен дополнительный редуктор.
Крепление стартеров на двигателях
Узлами и деталями электростартера с электромеханическим включением шестерни являются корпус (рис.1) с полюсами и катушками обмотки возбуждения, якорь с обмоткой и коллектором, механизм привода с муфтой свободного хода, шестерней и буферной пружиной, электромагнитное тяговое реле с корпусом, обмоткой, контактными болтами с контактами, крышка со стороны привода, крышка со стороны коллектора и щеточный узел с щеткодержателями, щетками и щеточными пружинами.
Обычно стартер располагают сбоку картера двигателя, при этом крышка со стороны привода обращена в сторону маховика и входит в отверстие картера сцепления.
Стартеры мощностью свыше 4,4 кВт с диаметром корпуса 130-180 мм устанавливают в углублениях специальных приливов двигателя. К посадочной поверхности прилива двигателя корпус стартера прижимается стальными лентами или литыми скобами. От проворота стартер фиксируют шпонками или штифтами. Шестерня механизма привода стартера может быть установлена между опорами под крышкой или консольно за ее пределами.
Рис. 1 Электростартер СТ221
а - общий вид; б – детали стартера; 1 – шестерня привода; 2 – муфта свободного хода; 3- ведущая обойма муфты свободного хода; 4 – буферная пружина; 5 – рычаг включения привода; 6 – крышка со стороны привода; 7 – возвратная пружина; 8 – корпус тягового реле; 9 – обмотка тягового реле; 10 – сердечник тягового реле; 11 – подвижная контактная пластина; 12 – неподвижный контакт; 13 – контактные болты; 14 – щеточная пружина; 15 – щеткодержатель; 16 – коллектор; 17 – крышка со стороны коллектора; 18 – вал якоря с винтовыми шлицами; 19 – щетка; 20 –катушка обмотки возбуждения; 21 – полюс; 22 – корпус стартера; 23 – полюсный винт; 24 – якорь электродвигателя; 25 – упорное кольцо; 26 – регулировочная шайба; 27 – резиновые заглушки; 28 – тяговое реле, 29 – последовательная обмотка возбуждения; 30 – параллельная обмотка возбуждения; 31 –защитная лента; 32 – тормозной диск; 33 – стяжная шпилька; 34 –ограничитель хода стержня.
Защита от посторонних тел и воды
В эксплуатации стартеры подвержены воздействию влаги, масла, грязи. Конструкция стартера предусматривает защиту от них. Лучше защищены стартеры грузовых автомобилей. Герметизация обеспечивается установкой в местах разъема резиновых колец, применением втулок и уплотнительных прокладок из мягких пластических материалов. Герметизация стартера в местах вывода обмоток тягового реле и стартера обеспечивается установкой резиновых шайб. Попадание в стартер и тяговое реле грязи, влаги и посторонних тел исключается благодаря установке резинового сильфона и резиновой армированной манжеты в промежуточной опоре. Герметизирующий сильфон не должен препятствовать регулированию механизма привода.
Характеристики электростартеров
Свойства электростартеров оценивают по рабочим и механическим характеристикам. Рабочие характеристики представляют в виде зависимостей напряжения на зажимах стартера Uст, полезной мощности Р2 на валу, полезного вращающего момента М2, частоты вращения якоря na и КПД стартерного электродвигателя от силы тока якоря Ia (рис. 2).
При вращении якоря в его обмотке индуцируется ЭДС
Еа=се n е Ф,
Где се – постоянная электрической машины, не зависящая от режима ее работы;
Ф – магнитный поток, проходящий через воздушный зазор и якорь электродвигателя.
При питании стартера от аккумуляторной батареи ЭДС
Еа= Uн-DUщ-IaRaS= Uн-DUщ-Iа(Rб+Rпр+Ra+Rc),
Где, DUщ - падение напряжения в контактах щетки-коллектор;
RaS - Суммарное сопротивление цепи якоря;
Rпр – сопротивление стартерной цепи
Ra – сопротивление обмотки якоря
Rc – сопротивление последовательной обмотки возбуждения.
Частота вращения якоря
na= Ea/(ceФ)
С уменьшением нагрузки электродвигателя с последовательным возбуждением магнитный поток Ф падает, а na быстро возрастает до значения na0 при силе тока холостого хода Iaо. В стартерах смешанного возбуждения частота вращения в режиме холостого хода ограничивается магнитным потоком параллельной обмотки возбуждения. При уменьшении нагрузки магнитный поток, создаваемый последовательной обмоткой, стремится к нулю, тогда как намагничивающая сила параллельной обмотки и создаваемый ею магнитный поток даже немного увеличиваются.
Механические характеристики электростартеров обычно представляют в виде зависимости вращающего момента М2 от частоты вращения якоря na (рис.3.) При снижении напряжения на выводах аккумуляторной батареи и стартера, в связи с понижением температуры или увеличением сопротивления стартерной сети при той же силе тока, частота вращения и мощность электродвигателя уменьшаются (рис. 4а.). При той же частоте вращения уменьшается вращающий момент (рис. 4б). Влияние электросопротивления источника электроснабжения и стартерной сети на рабочие и механические характеристики стартерных электродвигателей требуют однозначного указания условий, при которых определяется номинальная мощность стартера.
|
Номинальной считают наибольшую полезную мощность Рн в кратковременном режиме работы при электроснабжении от аккумуляторной батареи максимально допустимой емкости, установленной в технических условиях на стартер, при степени заряженности батареи 100%, температуре электролита +200 С, на первый попытке пуска двигателя, без учета падения напряжения в стартерной сети. Номинальной мощности соответствует сила тока, частота вращения и вращающий момент.
Пусковая мощность определяется как наибольшая полезная мощность в кратковременном режиме работы при электропитании от батареи, заряженной н 75%, при температуре -200 С в конце третьей попытки пуска двигателя с учетом падения напряжения в проводах. Частоту вращения коленчатого вала двигателя электростартером в различных условиях пуска определяют по точкам пересечения зависимостей момента сопротивления двигателя и проведенного к коленчатому валу вращающего момента стартера от частоты вращения коленчатого вала (рис 5а). Минимальную температуру пуска определяют при совмещении на одном графике зависимостей частоты вращения коленчатого вала электростартером минимальной пусковой частоты вращения от температуры окружающей среды (рис. 5б).
|
|
|
Схемы управления электростартером
Схемы управления электростартерами представлены на рис. 6
Надежность системы пуска и срок службы стартера можно повысить за счет автоматизации отключения стартера после пуска двигателя и блокировки его включения при работе двигателя.
Рис 6.Схемы управления электростартером
1- аккумулятор, 2-тяговое реле, 3-замок зажигания, 4- обмотка тягового реле,
5-стартер, 6-генератор.
Правила эксплуатации и техническое обслуживание электростартеров
Правила эксплуатации стартеров
Надежная и безотказная работа стартера обеспечивается при выполнении правил эксплуатации и технического обслуживания. Основным фактором, определяющим срок службы стартера, является интенсивность эксплуатации, которую оценивают по числу включений на 100 км. Пробега автомобиля. Включение стартера не обязательно сопровождается успешным пуском двигателя. Общее число включений стартера зависит не только от числа остановок двигателя, но и от пусковых качеств.
Электростартеры употребляют токи большой силы и рассчитаны на кратковременные режимы работы. Продолжительность непрерывной работы стартера при неудачных попытках пуска двигателя не должна превышать 10-20с ввиду возможного перегрева обмоток и нарушения электрического контакта в местах соединений. При неудачном пуске с первой попытки стартер следует включить повторно через 1-2 мин. После неудачного пуска двигателя перед повторным включением стартера нужно убедиться в полной остановке двигателя. Если двигатель не пускается после трех попыток, то нужно проверить состояние и устранить возможные неисправности в системе электроснабжения или зажигания. Стартер следует включать сразу после пуска двигателя. Категорически запрещается приводить автомобиль в движение с помощью стартера, так как он при этом подвергается перегрузкам.
Проверка технического состояния
При техническом обслуживании проверяют крепление стартера на двигателе и надежность состояния наконечников проводов на выводах аккумуляторной батареи и на контактных болтах тягового реле. При большой силе потребляемого стартером тока даже незначительное переходное сопротивление в цепи электроснабжения стартерного электродвигателя приводит к значительному падению напряжения и снижению мощности стартера.
После определенного пробега автомобиля при очередном ТО-2 рекомендуется снять стартер с двигателя, разобрать очистить детали от грязи, продуть сжатым воздухом и проверить техническое состояние якоря, щеточно-коллекторного узла, обмоток возбуждения, механизма привода, крышек тягового реле.
Техническое состояние стартера оценивают по параметрам режимов холостого хода и полного торможения. Испытание стартера можно проводить на стендах моделей Э211, Э240, 532-М, 532-2М, КИ968 и др.
Рис 7. Электрическая схема соединений для проверки стартера на стенде
Присоединительные провода к источнику тока, амперметру и контактному болту тягового реле стартера должны иметь сечение не менее 1 мм2 Стартер должен питаться от полностью заряженной аккумуляторной батареи БСТ-55 или от специального источника тока, характеристика падения напряжения которого при нагрузке соответствует характеристике падения напряжения аккумуляторной батареи 6СТ-55
Температура стартера при проверках должна быть (25±5)°С, а щетки —хорошо притерты к коллектору
Проверка работоспособности. Замыкая выключатель 5 при напряжении источника тока 12В, три раза включите стартер с разными условиями торможения Например, при тормозных моментах 2, Б и 10 Н м (0,2, 0,Б и 1 кгс м) Длительность каждого включения стартера должна быть не более 5 с, а промежутки между включениями не менее 5 с Если стартер не вращает зубчатый венец стенда или его работа сопровождается ненормальным шумом, то разберите стартер и проверьте его детали
Испытание в режиме полного торможения. Затормозите зубчатый венец стенда, включите стартер и замерьте ток, напряжение и тормозной момент, которые должны быть для стартераВ соответственно не более 550 А, не более 7,5 В и не менее 13,7Нм(1,4кгсм)
Для стартера СТ-221 ток должен быть не более 500 А, а напряжение - не более 6,5 В Если тормозной момент ниже, а сила тока выше указанных величин, то причиной этого может быть межвитковое замыкание в обмотке статора и якоря или замыкание обмоток на массу. Если тормозной момент и потребляемая сила тока ниже указанных выше величин, то причиной может быть окисление и загрязнение коллектора, сильный износ щеток или снижение упругости их пружин, зависание щеток в щеткодержателях, ослабление крепления выводов обмотки статора, окисление или подгорание контактных болтов тягового реле. При полном торможении якорь стартера не должен проворачиваться, если это происходит, то неисправна муфта свободного хода. Для устранения неисправностей разберите стартер и замените или отремонтируйте поврежденные детали.
Испытание на режиме холостого хода. Выведите зубчатый венец стенда из зацепления с шестерней стартера. Включите стартер и замерьте потребляемый им ток и частоту вращения якоря стартера, которые должны быть соответственно не более 35 А (3О А для стартераВ), и 5000±1000 об/мин' при напряжении на клеммах стартера 11,5-12 В
Если сила тока и частота вращения вала якоря отличаются от указанных значений, то причины могут быть те же, что и в предыдущем испытании
Проверка тягового реле. Установите между ограничительным кольцом и шестерней прокладку толщиной 12 мм и включите реле, проверьте силу потребляемого тока, которая должна быть не более 23 А. У двухобмоточного реле проверьте напряжение включения реле, которое должно быть не более 9 В при температуре окружающей среды (20±5)°С Если напряжение больше, то это указывает на неисправность реле или привода.
Проверка технического состояния деталей
Якорь. Проверьте мегомметром или с помощью лампы, питаемой напряжением 220 В, нет ли замыкания обмотки якоря на "массу" Напряжение через лампу подводится к пластинам коллектора и к сердечнику якоря Горение лампы указывает на замыкание пластин коллектора с "массой" При проверке мегомметр должен показывать сопротивление не менее 10 кОм Якорь, имеющий замыкание с "массой", замените Специальным прибором проверьте, нет ли замыканий между секциями обмотки якоря и пластинами коллектора, а также нет ли обрывов в месте припайки выводов секций обмотки к пластинам коллектора. Осмотрите рабочую поверхность коллектора и проверьте ее биение относительно цапф вала якоря (рис 8) Загрязненную или пригоревшую поверхность зачистите мелкозернистой шлифовальной шкуркой. Если повреждение поверхности значительно или ее биение больше 0,ОБ мм, проточите коллектор на токарном станке, снимая как можно меньше металла Минимальный диаметр, до которого можно проточить коллектор— 36 мм. После проточки прошлифуйте коллектор мелкозернистой шлифовальной шкуркой. Проверьте биение сердечника относительно цапф вала. Если оно больше 0,0В мм — замените якорь. Проверьте состояние
Рис.8 Проверка биения коллектора
поверхностей шлицев и цапф вала якоря. На них не должно быть задиров, забоин и износа Если на поверхности вала появились следы желтого цвета от втулки шестерни, удалите их мелкозернистой шлифовальной шкуркой, так как они могут стать причиной заедания шестерни на валу.
Привод. Привод стартера должен свободно, без заметных заеданий, перемещаться на валу якоря Шестерня должна проворачиваться относительно вала якоря в направлении вращения якоря под действием момента не более 0,27 Н м (2,В кгс см) В обратном направлении шестерня проворачиваться не должна. Если на заходной части зубьев шестерни имеются забоины, то подшлифуйте их мелкозернистым наждачным кругом малого диаметра Если детали привода повреждены или значительно изношены, замените привод новым
Статор. Проверьте мегомметром или с помощью лампы, питаемой напряжением 220 В, нет ли замыкания обмотки статора на "массу" Напряжение через лампу подводится к общему выводу обмотки или к корпусу стартера Если лампа горит или мегомметр показывает сопротивление меньше 10 кОм, а также если обмотки имеют следы перегрева (почернение изоляции), замените корпус с обмотками.
Крышки. Проверьте, нет ли на крышках трещин Если они имеются, замените крышки новыми Проверьте состояние втулок крышек Если они изношены, то замените крышки в сборе или только втулки. Новые втулки после запрессовки разверните до 12,015+0,03 мм У стартера СТ-221, чтобы заменить втулки со стороны коллектора, предварительно извлеките заглушку, а после запрессовки втулки установите заглушку на место и раскерните в трех точках.
Проверьте надежность крепления щеткодержателей на крышке со стороны коллектора Щеткодержатели положительных щеток не должны иметь замыкания с "массой" Щетки должны свободно перемещаться в пазах щеткодержателей Щетки, изношенные по высоте до 12 мм, замените новыми, предварительно притерев их к коллектору. Проверьте динамометром усилие пружин на щетках, которое для новых щеток должно составлять 9,В±0,9В Н (1±0,1 кгс) и, при необходимости, замените пружины новыми.
Тяговое реле. Проверьте легкость перемещения якоря реле Проверьте омметром, замыкаются ли контактные болты реле контактной пластиной Если контактные болты не замыкаются, то разберите реле и зачистите контактные болты и пластину мелкозернистой шкуркой или плоским бархатным напильником При значительном повреждении контактных болтов в месте соприкосновения с контактной пластиной можно повернуть болты на 18О°
Проверьте, нет ли обрывов в обмотке реле, надежность соединения ее выводов со штекером "50", "массой" и нижним контактным болтом (у двухобмоточного реле), а также нет ли следов перегрева обмотки Поврежденное реле замените новым.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Ознакомится с руководством по выполнению практической работы, получить задание преподавателя.
2. Изучить материалы методических указаний и дополнительной литературы.
3. Подготовить отчет.
ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Отчет представляется каждым студентом в письменном виде и должен содержать следующие вопросы:
1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Методику проверки стартера автомобиля, схему пусковой установки, перечень основных неисправностей и способы их устранения.
4. Вывод по результатам работы.
На отчете должны быть указаны номер группы и фамилия студента, представившего отчет.
Стартеры
Методические указания
для выполнения практических работ
для студентов специальности 120100
Составили: ТОРМАНОВ Сергей Яковлевич
Рецензент:
Редактор:
Лицензия ИД № 000 от 14.11.01
Подписано в печать Формат 60´84 1/16
Бум. тип. Усл. печ. л. 1,6 Уч.-изд. л. 1,6
Тираж 100 экз. Заказ Бесплатно
Саратовский государственный технический университет
410054 7
Копипринтер СГТУ, 410054 7
