Контрольні запитання

1 Поясніть будову автомобільного генератора змінного струму.

2 Переваги автомобільних генераторів змінного струму в порівнянні

з генератором постійного струму.

3 Поясніть роботу генератора змінного струму спільно з

регулятором напруги.

4 Проаналізуйте струмошвидкісну характеристику генератора

змінного струму.

5 Проаналізуйте швидкісні характеристики генератора змінного

струму.

6 Проаналізуйте зовнішні характеристики генератора при роботі з

регулятором напруги і без нього.

7 Поясніть причини заміни вібраційних реле-регуляторів

безконтактними.

4.3 Перевірка технічного стану, діагностУвання та дослідження стартерів Мета роботи

Вивчити будову і особливості конструкції стартерів їх електромеханічні характеристики, методи визначення та набуття практичних навичок перевірки і регулювання стартерів.

Будова і принцип роботи стартера

Система пуску двигуна складається з акумуляторної батареї, стартера, апаратів керування та з'єднувальних проводів. Надійна робота системи пуску залежить від технічного стану акумуляторної батареї, справності реле вмикання і вимикання запалювання та самого стартера. Справна система пуску повинна забезпечувати пускову частоту обертання колінчастого валу карбюраторного двигуна 40-50 об/хв., а дизельного - 100-250 об/хв.

Електродвигун стартера живиться від акумуляторної батареї і складається з циліндричного сталевого корпусу 4 (рисунок 4.16), до якого гвинтами прикріплені чотири полюси 8 статора з котушками обмотки збудження. У кришці 5 встановлені в гніздах чотири щітки 6 торцевого типу, що притискаються пружинами до колектора 3. Дві щітки ізольовані від корпуса і з'єднані з одним кінцем обмотки, дві інші через тримач контактують з корпусом 4. Обмотка збудження іншим кінцем з'єднана з затискачем 9.

На вал 27 якоря 2 напресований пакет сталевих пластин (осердя) і колектор 3. У пази осердя закладені обмотки, кінці яких з'єднані з пластинами колектора. Вал 27 обертається в бронзових втулках кришок 1 і 5. Коли електричний струм проходить в обмотках збудження і якоря 2, утворяться магнітні поля, у результаті взаємодії яких виникає момент, що приводить якір в обертання. Оскільки сила пускового струму дуже велика, обмотки якоря і збудження виготовляють з товстого мідного проводу.

Муфта вільного ходу Муфта вільного ходу

заклинена (при пуску) розклинена (після пуску)

Рисунок 4.16 - Стартер СТ - 362 з дистанційним керуванням:

1 і 5 – кришки; 2 – якір; 3 – колектор; 4 – корпус; 6 – щітка; 7 і 24 – пружини; 9 – полюс з обмоткою збудження; 9 – затискачі; 10 і 18 – поворотні пружини; 11 – контактний диск; 12 – кришка; 13 – шток; 14 – притискна пружина; 15 і 23 – втулки; 16 – обмотка котушки; 17 – якір тягового реле; 19 – серга; 20 – важіль; 21 – прокладка; 22 – склянка; 25 – муфта вільного ходу; 26 – шестерня; 27 – вал якоря; 28 – ролик; 29 – пружина; 30 – штовхач; 31 – маховик.

Механізм приводу в період пуску двигуна передає крутний момент від валу 27 через муфту вільного ходу 25, шестерню 26 і зубчатий вінець маховика колінчастого валу двигуна. Втулка 23 на шліцах встановлена на такій же шліцьовій частині валу 27. Тому втулка, обертаючись разом з валом, має можливість переміщатися вздовж його осі. У кришці 1 на осі встановлений двуплечий важіль 20, один кінець якого входить у сергу 19, а інший - у виді вилки в склянку 22. Для полегшення введення шестерні 26 у зачеплення з вінцем маховика торці їхніх зубів закруглені і трохи скошені.

Муфта вільного ходу 25 передає крутний момент в одному напрямку і забезпечує автоматичне розчіплювання валів електродвигуна стартера і пускового двигуна. Вона змонтована в широкій частині втулки 23 і працює в такий спосіб. При обертанні валу 27 якоря, а отже, і втулки 23 за годинниковою стрілкою кожний із трьох циліндричних роликів 28 заклинюється у звужуючих частинах паза між внутрішньою поверхнею втулки 23 і зовнішньою поверхнею втулки шестерні 26. Ця частина пазу спрямована в бік, протилежний до обертання. Заклинюванню роликів сприяють пружини 29 за допомогою штовхачів 30.

Після пуску двигуна маховик 31 стає ведучим і обертає шестерню 26 швидше, ніж обертається вал якоря. При цьому ролики 28, що захоплюються втулкою шестерні 26, будуть спрямовані в широку частину пазу, роз'єднуючи шестерню від втулки 23. Механізм муфти вільного ходу зверху закритий обоймою.

Електромагнітне тягове реле служить для примусового введення шестерні 26 у зачеплення з вінцем маховика поворотом важеля 20 і ввімкненням живлення двигуна стартера. Тягове реле складається з латунної втулки 15, на якій розміщена обмотка 16. Всередині втулки може переміщатися якір 17.

Вмикачем, розташованим у кабіні автомобіля, подають струм з акумуляторної батареї в обмотку котушки 16. Електромагнітне поле котушки втягує всередину втулки 15 якір 17. При цьому вліво перемішається верхній кінець важеля 20, а його нижній кінець пересуває вправо склянку 22 і шестерню 26, яка входить у зчеплення з вінцем маховика.

Наприкінці свого руху якір 17 натискає на шток 13, що контактним диском 11 з'єднує затискачі 9, вмикаючи електродвигун стартера в коло живлення акумуляторної батареї. Струм в обмотках стартера досягає великого значення (500...600 А), що дає можливість прокрутити колінчастий вал двигуна якорем стартера з пусковою частотою обертання.

Після того як пусковий двигун почне працювати, потрібно за допомогою вимикача припинити подачу струму в обмотку котушки 16 тягового реле. Під дією поворотної пружини 18 якір 17 реле займе вихідне положення, а важіль 20 виведе шестерню 26 із зачеплення з вінцем маховика.

Стартери автомобільних двигунів мають додаткове реле 1 (рисунок 4.17), що призначене для вимикання струму в обмотці тягового реле при пуску двигуна й автоматичного вимикання стартера. Це реле складається із осердя з обмоткою, якоря з контактом, ярма і з’єднаних затискачів.

При установці ключа запалювання 16 у положення пуску двигуна в колі обмотки реле шлях струму: клема «–» акумуляторної батареї 2, – маса, – обмотка якоря генератора 14, – клема реле-регулятора 15, – клема К1 реле 1, – обмотка реле 1, – клема К2 реле 1, – клема СТ вмикача запалювання, – клема АМ вмикача запалювання, – клема Б реле-регулятора 15, – клема В тягового реле 4, – клема «+» акумуляторної батареї.

Осердя реле 1 намагнічується, контакти реле замикаються і в коло тягового реле 4 надходить струм, що протікає від затискача «–» акумуляторної батареї 2 на масу, і далі по двох колах: щітки стартера 13, – обмотка якоря стартера, – щітки стартера, ізольовані від маси, – обмотка збудження стартера, – клема стартера, – затискач Г тягового реле, – втягуюча обмотка 6, – затискач А, утримуюча обмотка 5 – затискач А.

До котушки

запалювання

Рисунок 4.17 - Схема стартера СТ-130 з електромагнітним механізмом приводу і реле ввімкнення:

1 – реле ввімкнення; 2 – акумуляторна батарея; 3 – контактний диск; 4 – тягове реле; 5 – утримуюча обмотка; 6 – втягуюча обмотка; 7 – якір; 8 – пружина; 9 – важіль; 10 – шестерня привода; 11 - шестерня маховика; 12 - муфта вільного ходу; 13 - стартер; 14 - генератор; 15 - реле-регулятор; 16 - ключ запалювання; КЗ, АМ і СТ – затискачі ключа запалювання; Б, Я і Ш – затискачі реле-регулятора; Б, К2, С і К1 – затискачі реле ввімкнення; А, В і Г – затискачі тягового реле.

Потім струм обох кіл проходить по колу: клема Б реле 1, – ярмо реле 1, – замкнуті контакти, – затискач С реле, – клема В, – клема «+» акумуляторної батареї. Коли струм протікає в обмотках 5 і 6 тягового реле, якір 7 намагнічується і втягується у втулку до упірки, а важіль 9 вводить шестерню 10 приводу стартера в зачеплення із шестернею 11 маховика. Одночасно контактний диск 3 відійде вліво і з'єднає через затискачі Г і В акумуляторну батарею зі стартером, ввімкнувши втягуючу обмотку 6 і додатковий опір котушки запалювання. У ввімкненому положенні тягового реле якір 7 втримується магнітним полем обмотки 5.

Як тільки двигун запрацює, водій встановлює ключ у положення «запалювання ввімкнене», струм, що проходив через обмотку реле 1, переривається, контакти реле роз'єднуються. Тому припиняється надходження струму в утримуючу обмотку 5 тягового реле, якір 7 під дією пружини 8 займає вихідне положення (рисунок 4.17), контактний диск відійде вправо, коло акумуляторна батарея – стартер розімкнеться, а шестерня 10 стартера вийде з зачеплення.

Якщо водій не встановить ключ запалювання в необхідне положення коли двигун почне працювати, то ЕРС генератора, діючи проти ЕРС акумуляторної батареї, зменшить струм в обмотці реле 1.

Зі збільшенням частоти обертання колінчастого валу двигуна струм в обмотці реле 1 стане настільки малий, що його пружина розімкне контакти реле і стартер вимкнеться.

Муфта вільного ходу забезпечує передачу крутного моменту від стартера до вінця маховика під час пуску двигуна та від'єднання шестерні стартера від маховика після пуску двигуна. Її внутрішня (ведуча) обойма 14 (рисунок 4.18) має подовжену втулку, яку на спіральних шліцах установлено на валу якоря. Таке встановлення забезпечує повертання муфти в разі переміщення її вздовж валу, що полегшує введення в зачеплення зубів шестерні стартера та вінця маховика. Зовнішню (ведену) обойму 18 муфти виконано як одне ціле з шестернею стартера. З внутрішнього боку ця обойма має чотири похилих пази, в яких розміщуються ролики 15, що постійно відтискаються штовхачами 16 із пружинами 19 у звужену частину пазів, заклинюючи таким чином обидві частини муфти. Ефект заклинювання підсилюється, коли обертається ведуча обойма, тобто в разі вмикання стартера.

Стартер вмикається повертанням ключа вимикача запалювання праворуч до упірки. При цьому невеликої сили струм від акумуляторної батареї (рисунок 4.17) буде направлений спочатку в обмотку реле вмикання, намагнічуючи його осердя, яке притягує якірець, замикаючи контакти електричного кола стартера. Після цього невеликої сили струм протікатиме від акумуляторної батареї до затискача 2 тягового реле, далі - на вимикач запалювання та затискач 7, втягувальну обмотку 9 тягового реле і через затискач 5 – в обмотки стартера. Водночас струм проходитиме утримуючою обмоткою тягового реле. Під дією магнітного поля, створеного обмотками, осердя тягового реле втягується всередину втулки і переміщує важіль вмикання 12, який нижнім кінцем переміщує по гвинтовій нарізці привод стартера і вводить його шестерню в зачеплення із зубчастим вінцем маховика. Осердя тягового реле через шток 8 переміщує контактний диск 6, який замикає контакти 4 і 13 тягового реле основного кола стартера, що має малий опір, внаслідок чого в обмотку стартера буде протікати великої сили струм, і якір обертатиме колінчастий вал двигуна. Разом з тим контактний диск з'єднується з додатковим контактом 3, який дає змогу струму проходити в первинну обмотку котушки, минаючи додатковий опір.

Рисунок 4.18 – Муфта вільного ходу

1 - ведуча обойма; 2 - ролик; 3 - штовхан; 4 - шліцьова втулка;

5 - ведена обойма; 6 - пружина штовхач

Коли двигун запуститься, стартер, повертанням ключа ліворуч вимикається, усі деталі приводу під дією пружини повертаються в початкове положення. Якщо двигун почне працювати, а стартер не буде вимкнено, вінець маховика поведе за собою шестерню стартера та зовнішню обойму муфти з великою швидкістю, ролики зсунуться по похилій поверхні пазів в широку частину, даючи змогу зовнішній веденій обоймі з шестернею обертатися вільно, не передаючи зусилля на ведучу обойму й вал якоря, що запобігає "розносу" стартера. Якщо під час пуску двигуна зуб шестерні стартера збігається із зубом вінця маховика, то пружина привода стиснеться, даючи змогу важелю вмикання переміщатися далі й замкнути електричне коло стартера, а коли якір повернеться, шестерня під дією буферної пружини відразу увійде в зачеплення з вінцем маховика.

Оскільки під час пуску (особливо - холодного двигуна) стартер споживає великий струм, тривалість вмикання його має не перевищувати 10... 15 с. Повторні вмикання можна робити тільки через 30 с.

Підбір стартера:

Потужність стартера вибирається в межах від 0,15 до 1,0 кВт на 1 л для карбюраторного і від 0,32 до 0,72 кВт на 1 л дизельного двигуна. У зв'язку з малим омічним опором обмоток стартер споживає великий струм (300... 1200 А), особливо в момент ввімкнення, коли крутний момент на його валу досягає максимальної величини. Зі збільшенням частоти обертання вала якоря струм знижується до 45... 130 А.

Основні експлуатаційні несправності:

- відсутній контакт щіток з колектором внаслідок «заїдання» щітки в щіткотримачі, недостатнього зусилля притиснення щіток, забруднення колектора, або через обрив чи порушення пайки усередині стартера;

- несправний вимикач запалювання;

- "заїдання" якоря тягового реле у втулці котушки електромагніта;

- коротке замикання в обмотці збудження;

- "Заїдання" якоря за полюси через зношування підшипників;

- поганий контакт у з'єднаннях стартера або в реле;

- підвищена в'язкість масла у двигуні;

- замикання на масу щіткотримача ізольованої щітки;

- забої на зубах вінця маховика або шестірні;

- перекос стартера через порушення його кріплення до картера маховика;

- обрив або поганий контакт із масою утримуючої обмотки тягового реле;

- сильно розряджена або несправна акумуляторна батарея;

- порушений контакт клем батареї зі стартерними проводами;

- стартер не розвиває достатній пусковий момент при заданих значеннях струму й напруги;

- замикання: обмотки збудження на масу; міжвиткове в обмотці якоря; обмотки якоря на масу;

- вал стартера обертається з великою частотою, але не провертає колінчастого валу двигуна;

- пробуксовка муфти вільного ходу через зношування роликів, обойми або заїдання штовхачів;

- шестерня приводу не входить у зачеплення з вінцем маховика.

Зовнішній огляд

Покачуванням валу якоря визначають стан підшипників. Зношені втулки замінюють. Переміщенням якоря вздовж осі перевіряють осьовий люфт валу. Осьовий люфт від 0,1 до 0,7 регулюють встановленням шайб 6 (рисунок 4.19) зі сторони приводу між кришкою 5 і упірним кільцем 7. Перевіряють легкість переміщення деталей і вузлів приводу. При перевірці рукою переміщують шестерню 9 разом з муфтою по шліцах валу вперед до переднього підшипника. Вони повинні вільно, без заїдань перемішуватись по шліцах валу і повертатись у вихідне положення під дією зворотної пружини. Якщо привід переміщується по валу важко або не повертається, його розбирають і видаляють наліт з валу шліфульним папером зернистістю 140... 180.

Регулювання приводу стартерів

В стартерах СТ 117, СТ 113-Б, СТ 130 гвинтом 7 (рисунок 4.20), який розміщений в кришці 8, встановлюють шестерню 10 приводу в вихідне положення. При цьому відстань А між торцем шестерні і площиною фланця кришки повинна бути 32...35 мм. Потім перевіряють відстань між торцем шестерні і упірним кільцем 9 в момент замикання контактів тягового реле. Для цього, знявши кришку, яка закриває якір тягового реле, натисканням на якір 3 переміщують його до моменту замикання клем 1 контактним диском 2 тягового реле. Для визначення моменту замикання клем до тягового реле під΄єднують дві лампи. Лампа, під΄єдннана до клеми "КЗ", повинна вмикатися трохи раніше або одночасно з другою лампою.

Відстань Б (3...5 мм) регулюють вкручуванням або викручуванням гвинта 4 в якір 3. Перед цим слід зняти палець 5, який з'єднує гвинт з важелем 6 приводу.

Рисунок 4.19 – Стартер СТ 230

Рисунок 4.20 - Регулювання приводу стартерів СТ 117,

СТ113-Б, СТ130

В стартері СТ 103 в момент замикання клем тягового реле повинен бути проміжок 11,7 мм між торцем шестерні і упірним кільцем. Регулювання проміжку здійснюється аналогічно до регулювання стартерів СТ 117 та ін. (рисунок 4.20).

Рисунок 4.21 – Регулювання приводу стартера СТ230

В стартерах СТ 230 відстань від торця шестерні 5 до площини фланця кришки (рисунок 4.21) регулюють поворотом ексцентрикової осі 3 важеля 2 приводу. Відстань повинна бути не більше 34 мм. Потім перевіряється відстань між торцем шестерні і упірним кільцем 4 при увімкненому тяговому реле, для цього до клеми 1 обмоток і корпусу тягового реле під΄єднують акумуляторну батарею. Відстань (3...5 мм) регулюють поворотом ексцентрикової осі 3 важеля привода. При цьому ще раз перевіряється попереднє регулювання.