Устройство и работа стартера. Виды и устройство муфт свободного хода
Новосибирский техникум автосервиса и
дорожного хозяйства
Реферат
“Устройство и работа стартера. Виды и
устройство муфт свободного хода”
Выполнил
студент группы 381: Смирнов П.В
Преподаватель:
Кудряшов В.В
Новосибирск
г.
. Система стартерного пуска широко применяется на колесных и гусеничных
машинах. На последних в качестве резервной (а иногда и основной) используется
система пуска двигателей сжатым воздухом. Резервной также является система
ручного пуска некоторых карбюраторных двигателей их прокруткой вручную
Устройством, облегчающим пуск двигателя при температурах окружающего
воздуха не ниже -25 °С, является электрофакельный подогреватель воздуха (ЭФП),
подключаемый к системе питания топливом двигателя. Принцип его действия основан
на испарении топлива в штифтовых свечах накаливания и воспламенении смеси паров
топлива и воздуха. Возникающий при сгорании факел подогревает поступающий в
цилиндры воздух и облегчает пуск двигателя. Устройство и принцип действия ЭФП
будут рассмотрены далее.
Система стартерного пуска двигателя внутреннего сгорания ТС состоит из:
· стартера (электродвигателя постоянного тока, как правило,
последовательного возбуждения)
· аккумуляторной батареи
· цепи стартера
· средств облегчения пуска двигателя
Для успешного пуска двигателя стартеру необходимо преодолеть его момент
сопротивления, определяемый суммой моментов от сил трения, сжатия воздуха в
цилиндрах, момента на привод вспомогательных механизмов двигателя при его
прокрутке (работе) и др. Мощность аккумуляторной батареи должна быть
достаточной для пуска двигателя с помощью стартера.
При пуске коленчатому валу необходимо сообщить ту минимально возможную
частоту вращения, при которой двигатель начинает работать устойчиво. Для
карбюраторных двигателей эта частота вращения составляет 50… 100 мин-1, а для
дизелей - 120. ..200 мин-1, причем для всех двигателей характерно возрастание
минимальной пусковой частоты вращения при понижении температуры окружающего
воздуха.
Также очень важная часть стартера - обгонная муфта (муфта свободного
хода). Она представляет собой муфту с шестерней на конце. Когда двигатель
начинает раскручивать вал, крутится также и шестерня, придавая маховику
необходимые обороты. Однако когда двигатель автомобиля заводится, его обороты
начинают превышать обороты вала стартера. Очень важно в этот момент не
допустить, чтобы ДВС раскручивал стартер, ведь он легко может вывести его из
строя. Обороты двигателя машины намного превосходят таковые у стартера.
Потому конструктивно обгонная муфта задумана так, что в момент запуска
двигателя маховик крутит шестерню стартера, но вал стартера при этом уже не
сцеплен с этой шестерней. В состоянии покоя обгонная муфта находится в
зацеплении специальных салазок на валу двигателя. Однако при запуске ДВС
обгонная муфта соскакивает с них. И тогда стартер работает, но уже в холостом
режиме.
При запущенном двигателе стартер уже не нужен, и водитель поворачивает
ключ в замке зажигания обратно. Силовое поле в обмотках реле пропадает, и якорь
при помощи возвратной пружины выходит из сердечника. Контакты размыкаются, и
стартер перестает вращаться. Потом муфта выходит из зацепления с маховиком, и
стартер занимает свое исходное состояние.
вращения при понижении температуры окружающего воздуха.
В случае если после пуска двигателя шестерня не вышла из зацепления с
венцом маховика, муфта свободного хода 12 не передаст на якорь 16 воздействие
от маховика, частота вращения которого значительно увеличивается.
Как правило, применяются муфты свободного хода роликового типа. Они
передают вращение только в одну сторону - от стартера к маховику. В состав
такой муфты входит шлицевая втулка 3 привода с внутренними спиральными шлицами
для размещения на валу стартера и перемещения вдоль его оси. На втулке
укреплена ведущая обойма 5 с четырьмя клиновидными пазами, в которых
установлены ролики 6. Ролики постоянно поджимаются пружинами 11 через плунжеры
10 в сторону узкой части пазов. Шестерня 8 выполнена как единое целое со
ступицей 7.
При включении стартера вращающий момент от втулки передается посредством
заклиненных роликов на ступицу шестерни, раскручивающей маховик двигателя.
Таким образом, в момент пуска втулка и шестерня вращаются с одинаковой частотой
и являются ведущими деталями по отношению к маховику. После пуска ступица и
шестерня станут ведомыми деталями (ведущей деталью будет зубчатый венец
маховика), а ролики расклинятся, т.е. выйдут из узкой части пазов. Обойма 5 и
шестерня 8 будут вращаться с разной частотой. До тех пор пока шестерня не
выведена из зацепления с венцом маховика, она вращается независимо от вала
стартера.
Рис. Стартер с электромагнитным приводом и дистанционным управлением:
- неподвижные контакты тягового реле; 2 - подвижный контакт; 3 - катушка
тягового реле; 4 - якорь тягового реле; 5 - кожух; 6 - заклепка; 7 - рычаг; 8,
19 - крышки; 9 - упорное кольцо; 10 - заглушка; 11 - шестерня привода; 12 -
муфта свободного хода; 13 - пружина; 14 - поводковая муфта привода; 15 - корпус
статора; 16 - якорь стартера; 17 - катушка возбуждения; 18 - коллектор; 20 -
защитный кожух; 21 - пружина щеткодержателя; 22 - щеткодержатель; 23 -
графитовая щетка
Рис. Муфта свободного хода роликового типа:
, 4 - ограничительная и буферная пружины соответственно; 2 - поводковая
муфта; 3 - шлицевая втулка; 4 - пружина; 5 - ведущая обойма; 6 - ролик; 7 -
ступида (ведомая обойма); 8 - шестерня; 9 - корпус; 10 - плунжер; 11 - пружина
плунжера
Кроме тягового реле и главных контактов 1 и 2 дистанционный привод
стартера имеет реле включения (вспомогательное реле, работающее по принципу
прибора реле-регулятора).
При нажатии на кнопку выключения стартера (у дизельных машин) или
повороте ключа зажигания (у ТС с карбюраторным двигателем) включается
вспомогательное реле, по обмоткам которого протекает ток малой силы (0,5 А).
При замыкании подвижных контактов вспомогательного реле по катушке 3 тягового
реле течет ток силой до 15 А. В результате намагничивания обмотки тягового реле
якорь 4 перемещается до тех пор, пока не замкнутся контакты этого реле. После
замыкания его главных контактов ток от аккумуляторной батареи начинает течь по
обмоткам стартера и приводит его вал во вращение. Одновременно шестерня
стартера входит в зацепление с зубчатым венцом маховика двигателя ТС.
Особенности систем пуска дизелей можно проследить по схеме системы пуска
и электроснабжения автомобилей МАЗ, КЗКТ и др.. Система электропуска состоит из
стартера, аккумуляторных батарей, ЭФП, предпускового подогревателя,
промежуточного реле и защитной аппаратуры.
Система пуска и электроснабжения выключателя состоит из выключателя
приборов и стартера (ключа) 4, стартера Р, генератора 11 с регулятором
напряжения и других устройств, которые обеспечивают работу и передачу
электрической энергии соответствующим потребителям. В данной системе
электроснабжения предусмотрены также выключатель 7 «массы» и кнопка 8 включения
выключателя «массы» аккумуляторных батарей 6 (напряжением 12 В каждая),
соединенных последовательно.
Работа и электропитание стартера и генератора переменного тока
рассмотрены ранее.
Выключатель «массы» аккумуляторных батарей кнопочный дистанционный
(находится в кабине водителя). Он служит для отключения батарей от
электросистемы машины во время стоянки и при возникновении короткого замыкания
в электрических цепях.
Рис. Схема системы пуска и электроснабжения дизеля:
- реле блокировки генератора; 2 - предохранитель; 3 - реле стартера; 4 -
выключатели приборов и стартера; 5 - блок предохранителей; 6 - аккумуляторные
батареи; 7 - выключатель «массы» аккумуляторных батарей; 8 - кнопка включения
выключателя «массы» батарей; 9 - стартер; 10 - регулятор сезонной регулировки
напряжения; 11 - генератор с регулятором напряжения
стартер генератор карбюраторный двигатель
В схеме электрооборудования предусматривается блокировка выключения
аккумуляторных батарей при работающем генераторе. Она предотвращает
перенапряжение в системе электроснабжения потребителей электроэнергии.
Выключение аккумуляторных батарей возможно только после отключения обмотки
возбуждения генератора от электрической цепи при установке выключателя 4
приборов и стартера в нейтральное положение.
Электрофакельный подогреватель воздуха включается водителем из кабины
специальным ключом. Принцип его действия заключается в испарении топлива в
штифтовых свечах накаливания и воспламенении образующейся топливной смеси
(возникновении горящего факела). Факел подогревает поступающий в цилиндры
двигателя воздух, облегчая его пуск. Штифтовые свечи установлены во впускных
коллекторах воздуха и соединены топливопроводами с электромагнитным топливным клапаном,
расположенным в системе питания двигателя.
При работе ЭФП реле 1 блокировки генератора отключает его обмотку
возбуждения до пуска двигателя, чтобы не перегорели спирали штифтовых свечей
из-за избыточного напряжения в электррсети при работе генератора.
Предпусковой подогреватель используется в зимнее время (при температуре
окружающего воздуха ниже °С). Его главный элемент - свеча накаливания,
расположенная в полости специальной камеры сгорания, в которую по трубопроводу
нагнетается топливо от шестеренного насоса, В камеру поступает воздух,
подаваемый вентилятором, и смешивается с топливом. Смесь топлива и воздуха
воспламеняется от свечи накаливания. После воспламенения свеча выключается.
Сгорая, топливовоздушная смесь нагревает стенки теплообменника, и теплота
передается жидкости, циркулирующей в системе охлаждения двигателя, что
облегчает его пуск.
. Виды и устройство муфт свободного хода
На современных стартерах отечественных автомобилей распространены в
основном роликовые или плунжерно-роликовые муфты.
В роликовых муфтах свободного хода используется явление заклинивания
роликов в пазах переменной ширины вследствие возникновения сил трения в
сопряженных деталях. Надежный контакт роликов с рабочими поверхностями
клиновидного пространства осуществляется прижимным устройством, состоящим из
цилиндрической пружины или пружины и плунжера.
Конструктивно муфту свободного хода выполняют с тремя или четырьмя
группами. Группа содержит ролик и пружину или ролик, плунжер и пружину. Муфта
свободного хода состоит из наружной и внутренней обойм. Внутренняя обойма
выполнена так, что на ее переднем конце располагается шестерня привода,
входящая в зацепление с зубчатым венцом маховика. Наружная обойма объединена с
направляющей втулкой, имеющей внутри спиральные шлицы для установки на
соответствующие спиральные шлицы вала якоря. Спиральные шлицы обеспечивают
поворот муфты при ее перемещении вилкой тягового реле вдоль оси вала якоря с
одновременным поворотом вокруг оси вала. Это облегчает ввод в зацепление зубьев
шестерни и зубчатого венца маховика.
В зависимости от конструкции в наружной обойме муфты имеются три или
четыре клиновидных паза переменной ширины, в которых расположены ролики. Они
постоянно отжимаются в узкую часть клиновидного пространства (паза) с помощью
плунжера и пружины, что обеспечивает заклинивание внутренней и наружной обойм.
При пуске двигателя и передаче вращения от наружной обоймы к внутренней степень
заклинивания усиливается.
После пуска двигателя, когда шестерня и внутренняя обойма получают
вращение от зубчатого венца маховика, силы трения в зоне контакта ролика с
внутренней обоймой увлекают ролик в широкую часть клиновидного пространства.
Обоймы расклиниваются, т.е. прекращается передача крутящего момента и вращения
между ними.
Храповые муфты свободного хода устанавливают на двигатели, где необходимы
стартеры большой мощности (4 кВт и более), поскольку роликовые муфты
проскальзывают и не обеспечивают надежной работы.
Храповая муфта для двигателя автомобиля КамАЗ работает следующим образом.
На шлицевом конце вала якоря стартера установлена направляющая втулка,
имеющая внутри прямые, как и снаружи на валу якоря, шлицы. Они обеспечивают
возможность перемещения втулки и ее вращение одновременно с якорем стартера. На
наружной поверхности втулки выполнена многозаходная ленточная винтовая резьба,
на которой расположена ведущая половина храповой муфты. Вторая, ведомая
половина муфты изготовлена совместно с шестерней, обеспечивающей зацепление с
зубчатым венцом маховика. Шестерня может вращаться на бронзографитовых
подшипниках скольжения. Обе половины храповой муфты своими пилообразными
зубцами прижимаются друг к другу пружиной. Осевое перемещение ведомой половины
ограничивается замковым кольцом. Второе замковое кольцо, фиксирующее корпус
муфты, препятствует ее перемещению вдоль втулки. Шайба и резиновое кольцо
смягчают удары в осевом направлении при включении стартера.
В то время, когда двигатель пущен, а стартер еще не выключен, храповая
муфта издает значительный шум и возможен сильный износ пилообразных зубьев
половин муфты. Для предотвращения этого в муфте устанавливают дополнительные
элементы. Внутри ведомой половины муфты располагают три пластмассовых сухаря с
направляющими штифтами. Сухари имеют возможность перемещаться по радиусу вдоль
направляющих штифтов при воздействии на них центробежной силы. Наружная
(торцевая) поверхность сухарей, обращенная к ведущей половине храповой муфты,
имеет коническую фаску. Пружина через ведущую половину муфты и установленную в
ней стальную втулку с внутренней конической выточкой прижимает сухари к ведомой
половине, объединенной с шестерней привода.
После пуска двигателя изменяется направление передаваемого вращения (при
пуске - от шестерни к венцу маховика, после пуска - от венца к шестерне) и
начинается пробуксовывание храповой муфты. Ведущая половина муфты отодвигается
от ведомой половины, преодолевая усилие пружины. Вместе с ведущей половиной
отодвигается втулка, освобождая сухари. Под действием центробежной силы сухари
перемещаются вдоль направляющих штифтов и блокируют муфту в разъединенном
положении. После выключения стартера, когда его якорь останавливается,
центробежная сила не действует на сухари и они под действием пружины через
полумуфту и втулку возвращаются в исходное состояние.
В том случае, если в процессе пуска двигателя зубья шестерни стартера
упираются в зубья венца маховика, корпус под воздействием усилия тягового реле
вместе с направляющей втулкой продолжает перемещаться вдоль шлицов вала
стартера, сжимая пружину. Ведущая половина храповой муфты, двигаясь по
ленточной резьбе втулки, проворачивается вместе с шестерней стартера на угол до
30°, что облегчает ее вход в зацепление с зубчатым венцом маховика.
Список
литературы
1. Туревский
И.С. Электрооборудование автомобилей/ // Профессиональное образование. 2005г.
2. Резник
А.М. Электрооборудование автомобилей/ // Профессиональное образование. 1981г.
. Акимов
С.В Электрооборудование автомобилей. Учебник для ВУЗов 2004г