Стартер

Автомобильный стартер (рис. 2.2) служит для сообщения коленчатому валу двигателя определенной начальной частоты вращения. У карбюраторных двигателей эта частота должна быть равна 50-100 об/мин, у дизелей - 150-200 об/мин. Пусковой ток у стартеров различного типа достигает 100-800 А.

Рис. 2.2. Схема стартера с электромагнитным включением:

1 — аккумуляторная батарея; 2 — выключатель; 3 - обмотка тягового реле; 4 — подвижный сердечник (якорь);

5 - пружина; 6 — рычаг; 7 - шестерня; 8 — вал электродвигателя; 9 - маховик; 10 - электродвигатель

Стартер современного автомобиля состоит из электродвигате­ля 10, приводного механизма и тягового реле. Приводной механизм обеспечивает ввод и удержание шестерни 7 стартера в зацеплении с венцом маховика 9 во время пуска и предохранение якоря стартерного электродвигателя от разноса вращающимся маховиком ра­ботающего двигателя. Тяговое реле 3 является одновременно и ча­стью приводного механизма, обеспечивая его перемещение по оси вала якоря, и частью стартерной цепи, замыкая в конце хода якоря тягового электромагнита силовые контакты цепи питания стартерного электродвигателя. В качестве стартерного электродвигателя часто применяются электродвигатели постоянного тока с после­довательным возбуждением, так как в этом случае обеспечивается большой пусковой момент. Недостатком этих двигателей является значительная частота вращения при холостом ходе, что вызывает разрушение якоря. Данный недостаток частично устраняется ис­пользованием электродвигателей смешанного возбуждения, имею­щих дополнительную параллельную обмотку возбуждения. К общим недостаткам двигателей постоянного тока следует отнести повы­шенный износ электрических контактов в коллекторно-щеточном механизме, вызванный трением и искрением контактов. Коллектор, составленный из медных ламелей, является наиболее ответственным узлом электродвигателя. Коллекторы подвергаются значительным электрическим, тепловым и механическим нагрузкам. В стартерах применяют сборные цилиндрические коллекторы на металлической втулке (стартеры большой мощности), а также цилиндрические и торцовые - с пластмассовым корпусом. После пуска двигателя частота вращения коленчатого вала не должна передаваться через шестерню обратно на стартер. В про­тивном случае возможен разнос якоря стартера. Поэтому усилие от вала якоря к шестерне у большинства стартеров передается через муфту свободного хода (рже. 2.3), или обгонную муфту. Муфта обеспечивает передачу крутящего момента только в одном направ­лении - от вала якоря к маховику.

Рис. 2.3. Схема действия сил и роликовой муфте свободного хода

При включении стартера ролики муфты заклиниваются между обоймами муфты. Благодаря этому, крутящий момент от наружной ведущий обоймы передается роликами на внутреннюю обойму. Пос­ле запуска ДВС наружная обойма становится ведомой, ролики расклиниваются и муфта начинает пробуксовывать (ω > ω ). Основ­ными силами, действующими в роликовой муфте при включении стартера, являются: сила тяги F_тяги1, действующая со стороны на­ружной обоймы на ролики; сила тяги F_тяги2, действующая со сторо­ны роликов на внутреннюю обойму; сила трения F_тр1 (F_тр2) между поверхностями роликов и внешней обоймы (поверх­ностями роликов и внутренней обоймы); сила прижимной пружи­ны F . Муфта работает без пробуксовывания, если F_тяги1< F и F_тяги2< F

Одним из основных параметров муфты является угол закли­нивания α. В зависимости от него изменяются силы трения F , F и нагрузка, действующая на обоймы привода.

В стартерах большой мощности (более 5 кВт) роликовые муфты работаю: ненадежно. Поэтому для них разработаны специальные конструкции приводов. Примером таких конструкций является хра-повая муфта свободного хода. Принцип действия этой муфты следующий. При передаче вращающего момента от вала стартера к венцу маховика возникает осевое усилие, прижимающее ведомую и ведущую половины храповой муфты. Как только ДВС запускается, происходит пробуксовка храповой муфты. Во время пробуксовыва­ния ведущая половина отодвигается от ведомой и фиксируется в этом положении сухарями, смещающимися в радиальном направ­лении под действием центробежных сил. При выключении стартера ведомая половина прижимается к ведущей и при этом воздействует на сухари, заставляя их занять исходное положение.

Для увеличения вращающего момента на коленчатом валу при­меняется понижающая передача (с передаточным отношением 10-15), позволяющая использовать в стартерах быстроходные двигатели, требующие для своего производства небольшой расход активных материалов и имеющие малые габариты и массу. В настоящее время широкое распространение получают высокооборотные стартеры с встроенным редуктором. Редуктор устанавливается между ротором электродвигателя и шестерней, сидящей на выходном валу стартера. Наиболее перспективным редуктором является планетарный ре­дуктор Джемса (рис. 2.4). Его достоинствами является симметрич­ность передаваемых усилий и высокий КПД. При этом преиму­щества стартеров с редуктором проявляются, начиная с мощности примерно 1 кВт.

Рис. 2.4. Планетарный редуктор: 1 — сателлит; 2 — солнечное зубчатое колесо; 3 — коронное зубчатое колесо

Для маломощных стартеров, устанавливаемых на карбюратор­ных ДВС с небольшим рабочим объемом, применение редуктора не сокращает общую массу. Для них целесообразно применение не­посредственного привода.