Автомобильный стартер: устройство и принцип работы.

 

Как следует из самого названия, автомобильный стартер применяется для запуска двигателя внутреннего сгорания. Для этого он обеспечивает первичное вращение коленчатого вала с необходимой частотой. Стартер является неотъемлемой частью электрооборудования любого современного автомобиля. Конструктивно он представляет собой четырехполюсный электродвигатель постоянного тока, получающий питание от аккумуляторной батареи. Мощность его бывает разной, в зависимости от конкретной модификации автомобиля, однако для запуска большинства бензиновых моторов достаточно стартера мощностью 3 кВт.

В этой статье будет подробно рассмотрено устройство и принцип работы «классического» стартера.

Автомобильный стартер: устройство и основные функции.
Как известно, ДВС вырабатывает энергию, необходимую для движения автомобиля, за счет оборотов коленвала. От этой же энергии работает все электрооборудование автомобиля. В неподвижном состоянии мотор не способен выдавать ни крутящего момента, ни электрической энергии. В связи с этим приходится его «раскручивать» при помощи специального электродвигателя (стартера) и внешнего источника питания (АКБ).

Устройство стартера включает в себя следующие основные составляющие:

• Корпус (электродвигатель). Стальная деталь цилиндрической формы. В нем размещаются обмотки возбуждения и сердечники.
• Якорь. Выполнен в виде оси из легированной стали. На якоре запрессовывается сердечник и коллекторные пластины.
• Втягивающее реле. Предназначено для подачи питания на электродвигатель стартера от замка зажигания. При этом оно выполняет еще одну немаловажную функцию — выталкивает обгонную муфту. Реле имеет в своей конструкции силовые контракты и подвижную перемычку.
• Обгонная муфта (бендикс) и приводная шестерня. Роликовый механизм, передающий крутящий момент на венец маховика через специальную шестерню зацепления.
  После запуска мотора рассоединяет приводную шестерню и венец маховика, обеспечивая тем самым сохранность стартера.
• Щеткодержатели и щетки. Предназначены для подачи рабочего напряжения на коллекторные пластины якоря. Повышают мощность электродвигателя, при осуществлении основного рабочего цикла стартера.

Устройство большинства стартеров аналогично между собой и непременно включает в себя «классические» компоненты приведенные выше. Отличия могут быть лишь незначительные. Чаще всего они затрагивают механизм автоматического рассоединения шестеренок. Помимо этого, на автомобилях с автоматическими трансмиссиями, стартер комплектуется дополнительными удерживающими обмотками. Они предназначены для предотвращения пуска двигателя, если селектор «автомата» установлен в любое ходовое положение (L, 1, 2, 3, D, R).

Принцип работы автомобильного стартера.
Рабочий процесс электростартера можно условно разделить на три этапа: соединение приводной шестерни с венцом маховика, пуск стартера, рассоединение маховика и приводной шестерни. Рабочий цикл стартера является кратковременным, т.к. он не участвует в последующем движении автомобиля — его основная задача запустить мотор. Если рассмотреть подробнее, то принцип работы стартера выглядит следующим образом: 
1) Поворот ключа в замке зажигания в положение «запуск». Ток передается по цепи от АКБ на замок зажигания и далее на тяговое реле; 
2) Приводная шестерня обгонной муфты (бендикса) входит в зацепление с маховиком; 
3) Одновременно с перемещением и зацеплением шестерни замыкается цепь и напряжение подается на электродвигатель; 
4) Осуществляется запуск мотора и после того, как его обороты превысят обороты стартера, обгонная муфта рассоединяет приводную шестерню и вал электродвигателя.

Что еще нужно знать про стартер?
Помимо перечисленных, существует еще два классификатора автомобильного стартера. По типу своей конструкции он может быть:

• с редуктором
• без редуктора.

На моторах с дизельной системой питания, а также на двигателях повышенной мощности устанавливается стартер с редуктором. Планетарный редуктор, состоящий из нескольких шестерен, монтируется в корпусе стартера. Он в несколько раз усиливает проходящее напряжение, увеличивая тем самым крутящий момент. Стартер с редуктором обладает следующими преимуществами:

• он более эффективен, обладает высоким КПД;
• потребляет гораздо меньший ток при холодном пуске двигателя;
• редукторный стартер имеет более компактные габаритные размеры;
• сохраняет высокую эффективность и превосходные эксплуатационные характеристики при падении силы пускового тока аккумулятора.

Принцип действия безредукторных стартеров заключается в непосредственном контакте с вращающейся шестерней. Среди преимуществ такого устройства можно отметить:

1. простоту устройства и более высокую ремонтопригодность;
2. более быстрый запуск мотора, за счет моментального соединение с венцом маховика после подачи тока;
3. стойкость в к высоким нагрузкам.

Наверх

Смазка узлов и механизмов стартера автомобиля

Содержание: Особенности работы узлов трения и механизмов стартера автомобиля
Неисправности стартера, связанные с износом узлов трения и механизмов
Применение смазочных материалов в узлах трения и механизмах стартера

Особенности работы узлов трения и механизмов стартера автомобиля

Стартер является главным устройством системы автоматического пуска двигателя автомобиля и обычно состоит из четырех основных механизмов:

• Тяговое реле
• Приводной механизм
• Электрический двигатель постоянного тока
• Редуктор

При повороте ключа в замке зажигания автомобиля происходит замыкание цепи питания тягового реле стартера. Электрический ток в обмотке тягового реле создает втягивающее сердечник электромагнитное поле. Сердечник перемещает вилку приводного механизма стартера и вводит шестерню привода в зацепление с венцом маховика. Оказываясь в крайнем положении, сердечник тягового реле замыкает цепь питания обмоток электродвигателя.

Якорь начинает вращаться, и через установленную на валу шестерню крутящий момент передается на коленчатый вал двигателя автомобиля. Запуск двигателя происходит при достижении необходимой частоты вращения коленчатого вала, после чего приводная шестерня стартера начинает вращаться с большей частотой, чем якорь электродвигателя. Конструкция обгонной муфты (муфты свободного хода или бендикса) препятствует передаче крутящего момента от маховика двигателя автомобиля на якорь электродвигателя стартера и не позволяет набравшему обороты двигателю вывести стартер из строя.

При обратном повороте ключа в замке зажигания цепь питания тягового реле стартера размыкается, и сердечник реле вместе с элементами приводного механизма под действием возвратной пружины перемещается в исходное положение, размыкая цепь питания обмоток электродвигателя.

Наличие редуктора в конструкции стартера позволяет использовать более компактные, экономичные и дешевые электродвигатели с высокой номинальной частотой вращения якоря. Запуск таких стартеров в холодное время года облегчается. Наибольшее распространение в конструкции современных автомобилей получили стартеры с встроенными планетарными редукторами. Центральное колесо приводится непосредственно валом якоря электродвигателя, а вал водила планетарной передачи через муфту свободного хода соединяется с приводной шестерней стартера.

Работа стартера под воздействием кратковременных переменных по величине механических нагрузок приводит к интенсивному изнашиванию его основных деталей и узлов. Повышенный износ происходит во время частых пусков двигателя автомобиля при низких температурах и в ходе работы стартера в нехарактерных для него условиях (например, при несвоевременном выводе из зацепления приводной шестерни с венцом маховика, несвоевременном размыкании цепи питания стартера после запуска двигателя или в режиме движения автомобиля с помощью стартера).

Применение смазочных материалов EFELE от компании «Эффективный Элемент» и MODENGY от компании «Моденжи» способствует снижению интенсивности изнашивания узлов трения и механизмов стартера, обеспечивая его надежную работу в течение длительного времени.

Неисправности стартера, связанные с износом узлов трения и механизмов

Низкая скорость вращения вала стартера и большой потребляемый ток могут являться признаками увеличенного сопротивления вращению. Зачастую оно возникает вследствие износа подшипников скольжения и перекоса якоря электродвигателя. Стартеры, в которых возбуждение обмотки якоря происходит под действием постоянных магнитов статора, имеют дополнительный подшипник на передней крышке. Стартеры с обмотками возбуждения, как правило, переднего подшипника не имеют. Поскольку зазор между якорем и статором электродвигателя составляет десятые доли миллиметра, даже небольшой перекос вала приводит к касанию якорем неподвижного статора.

Выход из строя подшипников стартера может привести к неравномерному вращению и биению вала. В итоге зубья приводной шестерни, венца маховика и зубчатых колес планетарного редуктора начинают работать в режиме ударных нагрузок, что приводит к их быстрому разрушению. В этом случае неизбежна замена узлов стартера, а в некоторых случаях и венца маховика.

Износ планетарного редуктора может привести к появлению периодических стуков, повышению уровня постоянного шума и рабочей температуры. При этом возможно заклинивание стартера. Для устранения указанных неисправностей прибегают, как правило, к замене изношенных деталей редуктора.

Износ поверхности винтовых шлицов на валу стартера может являться причиной образования задиров и заедания приводной шестерни. В результате ее ввод или вывод из зацепления с венцом маховика невозможен.

В случае использования роликовых обгонных муфт, конструктивно не обеспечивающих полное разъединение якоря и маховика коленчатого вала, такая неисправность приводит к разрушению стартера.

Обгонная муфта предотвращает передачу крутящего момента от маховика на якорь электродвигателя стартера.

Нельзя допускать возникновения перегрева и самопроизвольного заклинивания муфты, так как в момент запуска двигателя она напрямую связывает вал стартера с водилом планетарной передачи и якорем электродвигателя.

Заклинивание муфты приводит к резкому увеличению частоты вращения якоря и, как правило, к полному разрушению стартера. При повышенном износе деталей обгонной муфты происходит ее пробуксовка, что делает невозможным запуск двигателя автомобиля. В этом случае необходима замена обгонной муфты.

Сердечник тягового реле должен свободно перемещаться в корпусе. Если при подаче питания на обмотки тягового реле сердечник остается неподвижным, это зачастую свидетельствует о заклинивании сердечника из-за коррозии или продуктов износа. Для устранения заклинивания следы коррозии удаляют, проводят замену изношенных деталей или устанавливают новое реле.

В редких случаях возможно заклинивание втянутого в реле сердечника. Это влечет за собой невозможность возвращения в исходное положение деталей приводного механизма стартера под действием возвратной пружины тягового реле при отключении питания его обмоток. Указанное явление сопровождается невозможностью своевременного вывода приводной шестерни стартера из зацепления с венцом маховика. В результате длительной работы обгонной муфты возможен ее перегрев и заклинивание, приводящее к полному разрушению стартера.

Таким образом, многие неисправности стартера могут быть связаны с износом его узлов трения и механизмов:

• При повороте ключа зажигания стартер не включается (заклинивание сердечника тягового реле, заедание приводной шестерни и обгонной муфты на валу вследствие износа винтовых шлицов)
• Стартер проворачивает коленчатый вал двигателя, но очень медленно (износ подшипников скольжения, перекос и биение якоря или вала стартера)
• Электродвигатель стартера вращается, но коленчатый вал двигателя автомобиля стоит на месте (износ обгонной муфты или деталей планетарного редуктора)
• После запуска двигателя автомобиля и отключения питания стартера якорь электродвигателя продолжает вращаться под действием маховика (заклинивание обгонной муфты)

В отличие от неисправностей элементов электрической части стартера указанные механические неисправности, как правило, опаснее по своим последствиям и чаще приводят к полному разрушению стартера и его частей. Применение специализированных смазочных материалов MODENGY и EFELE в узлах трения и механизмах стартера способствует их защите в критических и аварийных условиях эксплуатации, позволяя повысить срок службы стартера.

Смазочные материалы EFELE

Для обслуживания подшипников стартера идеально подходят минеральная литиевая смазка EFELE MG-212 с противозадирными присадками и дисульфидом молибдена и смазка на литиевом комплексе EFELE MG — 213 с EP-присадками. Эти материалы хорошо работают при высоких нагрузках в широком диапазоне температур, эффективно защищают детали от коррозии.

Наличие твердых смазок в составе EFELE MG-212 позволяет использовать ее также в шлицевых соединениях стартера.

Для обгонной муфты и планетарного редуктора отлично подойдет морозостойкая литиевая смазка EFELE SG-311, совместимая с пластмассами и эластомерами. Она предназначена для применений в условиях низких температур и/или высоких скоростей. Возможно ее использования для обгонных муфт различных размеров и конструкций. Материал устойчив к повышенной влажности и окмслению.

Смазочные материалы MODENGY

Для винтовой шлицевой поверхности вала стартера применяется антифрикционное покрытие MODENGY 1005 на основе дисульфида молибдена, обеспечивающее низкий коэффициент, высокую несущую способность, устойчивость к воздействию жидкостями и хорошую защиту от коррозии.

Для обеспечения подвижности сердечника реле ведущими производителями рекомендуется использование антифрикционного покрытия MODENGY 1006 на основе дисульфида молибдена и графита с полиамидным связующим. Покрытие разработано для пар трения металл/металл, имеющих прерывистый характер движения, испытывающих умеренные нагрузки и работающих при  скоростях от низких до умеренных. 

Использование смазочных материалов MODENGY и EFELE, разработанных специально для конкретных узлов и условий эксплуатации, позволяет значительно снизить интенсивность процессов изнашивания и повысить защищенность устройств в критических условиях эксплуатации.

Основные части стартера

от Julie Durr

Изображение салона автомобиля от mashe с сайта Fotolia.com

Стартер — это электрический двигатель, который является частью системы запуска автомобиля. Стартер преобразует электрическую энергию в механическую для запуска двигателя. Две основные части стартера включают электромагнитное поле и вращающийся якорь. Другими важными частями стартера являются соленоид, вилка переключения и ведущая шестерня стартера.

Катушки электромагнитного поля и корпус

Рамка возбуждения представляет собой корпус стартера. Сердечник удерживает стартовые поля в раме с помощью винтов. В автомобилях имеется от двух до четырех катушек возбуждения, соединенных последовательно. Под напряжением батареи катушки превращаются в электромагнит, который заставляет вращаться якорь.

Якорь

Установленный на вал и опорные подшипники, якорь представляет собой многослойный сердечник из мягкого железа, обернутый рядом проводящих петель или витков. На проводящих концах вала расположены коллекторные стержни. Щетки из углеродистой меди, прижатые к коллекторным стержням, передают напряжение и создают электрический контакт между рамой и вращающимся якорем. Ток, протекающий по обмоткам и коллекторным стержням, создает магнитное поле, которое вращает якорь. Усилие вращающегося якоря передается через механизм привода стартера на запуск двигателя.

Соленоид

Соленоид состоит из двух катушек проволоки, намотанной на подвижный сердечник. Соленоид стартера действует как переключатель, замыкая электрическую цепь и соединяя стартер с аккумуляторной батареей. Ключ, вставленный и повернутый в замке зажигания в исходное положение, открывает ток от аккумулятора через нейтральный выключатель к соленоиду. Ток в соленоиде создает магнитное поле, которое притягивает подвижный сердечник, соединенный с ведущей шестерней стартера. Соленоид толкает шестерню стартера в зацепление с зубчатым венцом. Когда двигатель запускается, муфта выключает ведущую шестерню стартера. Затем водитель отпускает кнопку запуска, что отключает питание от батареи якоря.

Вилка переключения

Соленоид имеет плунжер, который тянет или толкает вилку переключения, прикрепленную к ведущей шестерне стартера. Это включает шестерню стартера.

Шестерня привода стартера

Когда вилка переключения входит в зацепление с шестерней стартера, она входит в зацепление с зубчатым венцом на маховике двигателя. Маховик, соединенный с коленчатым валом, приводит в движение поршни в цилиндрах для запуска двигателя.

Каталожные номера

• Samarins: Стартер системы запуска
• Автомеханика; Глава 15 Стартеры и пусковые системы; Герберт Э. Эллингер; 1972
• Университет Брайанта: Electric Starter

Биография писателя

Джули Дурр начала свою писательскую карьеру в 2001 году. » и «Божественные истории сестричества Яхве». Дурр имеет степень бакалавра медицинских технологий Мичиганского технологического университета.

Другие статьи

Конструкция стартера, составные части, функции, работа и многое другое

Стартер

Пусковая система состоит из стартера, аккумуляторной батареи, переключателя управления и соединительной проводки. Предпочтение всех этих компонентов должно соответствовать требованиям двигателя для удовлетворительной работы.
Пусковой двигатель в основном представляет собой серийный двигатель постоянного тока. Это преобразует электрическую энергию, подаваемую аккумулятором, в механическую энергию за счет вращения вала якоря. Приводной механизм соединяет вал через шестерню и зубчатый венец маховика с двигателем.

Содержание

Стартер или крекинг-двигатель

Стартерный двигатель специально разработан для обеспечения высокого вращательного усилия, называемого пусковым моментом, на высокой скорости в течение короткого периода времени.
Имеет приводной механизм для соединения шестерни вала двигателя с ходовой частью двигателя при проворачивании коленчатого вала и отсоединения при запуске двигателя.
Пусковые двигатели постоянного тока работают на больших токах при низких напряжениях. Якорь и поля изготовлены из толстой проволоки, чтобы поддерживать низкое сопротивление и позволять им проводить большие токи без перегрева.
При более быстром повороте меньше токи без перегрева. При более быстром повороте меньше ток и при медленном повороте больший крутящий момент они развивают.

Что такое стартер и как он работает

Конструкция

Якорь двигателя состоит из набора штампованных деталей из мягкого железа, называемых пластинами. Фиттеф на валу якоря. Изолированный провод наматывается через соответствующие пазы в листах железа, т.е. для обеспечения четырех электрических путей при использовании четырех полюсов возбуждения.
Каждый полный контур обмотки из сегмента коммутатора завершается в сегменте регулятора коммутатора. Это нужно сделать по всему якорю, чтобы все обмотки были соединены между собой.
Концы двух концов припаяны или приварены к стыку на каждой шине сегмента коллектора. Основание коллектора состоит из остальной арматуры в сборе. Это щетки, поддерживаемые щеткодержателями. Они удерживаются на коллекторе пружиной щетки.
Щетки обычно имеют небольшой угол наклона, чтобы обеспечить хороший контакт с минимальным искрением и долгий срок службы.
Две противоположные щетки изолированы от рамы, а остальные щетки притерты к раме. Один конец вала якоря намного длиннее другого конца для размещения приводного узла. Это противоположно концу коммутатора.

Компоненты стартера и их функции

Якорь
Якорь представляет собой электромагнит, установленный на приводном валу и опорных подшипниках. Это многослойный сердечник из мягкого железа, который обернут многочисленными петлями или витками проводников.

Коллектор
Коллектор — это часть вала в задней части корпуса, по которой двигаются щетки для проведения электричества. Коллектор состоит из двух пластин, прикрепленных к валу якоря. Эти пластины обеспечивают два соединения для катушки электромагнита.

Щетки
Щетки проходят по секции коллектора в задней части корпуса, соприкасаясь с контактами коммутатора и проводя электричество.

Соленоид
Соленоид состоит из двух катушек проволоки, намотанных на подвижный сердечник. Соленоид действует как выключатель, замыкающий электрическое соединение и соединяющий стартер с аккумуляторной батареей автомобиля.

Плунжер
Плунжер работает, используя подключенный автомобильный аккумулятор и соленоид, толкая плунжер вперед, который входит в зацепление с шестерней.

Вилка рычага
Вилка рычага соединена с плунжером, поэтому, когда плунжер продвигается вперед, вилка рычага движется вперед. Затем этот процесс активирует шестерню.

Шестерня
Шестерня представляет собой уникальную комбинацию шестерни и пружины. После срабатывания стартера шестерня входит в картер коробки передач и входит в зацепление с маховиком. Это вращает двигатель, чтобы начать процесс сгорания.

полевые катушки
Кожух удерживает буткемпы в кожухе с помощью винтов. Он может состоять из двух-четырех катушек возбуждения, соединенных последовательно. Работая от батареи, он преобразует катушки в электромагнит, который затем вращает якорь. Когда на обмотки якоря подается питание, вокруг якоря создается магнитное поле.

Рабочий

Электрический ток подается на обмотки якоря через щетки. Ток, протекающий по обмоткам якоря, создает магнетизм в якоре.
Этот магнетизм реагирует с магнетизмом поля (либо из-за постоянных магнитов, либо из-за протекания тока через катушку возбуждения) и, таким образом, за счет принудительного вращения якоря. При вращении якоря коллектор запрещает движение из-под щетки.
Теперь кисть будет контактировать со следующей панелью коммутатора. Это запускает новую последовательность вращения, чтобы двигатель продолжал вращаться. Поскольку каждый wdg выполняет свою часть работы по настройке.

Заменяется новым набором wdg, которые расположены так, чтобы наиболее эффективно использовать магнитное поле для создания вращения. Автоматические пускатели имеют четыре катушки возбуждения и четыре щетки.

Полярность полюсных наконечников чередуется сначала северный, затем южный, затем северный и южный полюса. Проводниками как в якоре, так и в полях являются медные стержни.
Они имеют минимальное сопротивление и, таким образом, пропускают большой ток. Начальное усилие поворота прямо пропорционально текущему потоку.
При нажатии выключателя стартера шестерня вала двигателя перемещается и блокируется зубчатым венцом на маховике двигателя. В этом заблокированном положении вал якоря двигателя не может вращаться, он потребляет больше тока и обеспечивает максимальный крутящий момент.
В этом случае сопротивление стартера низкое и из-за большого крутящего момента вал двигателя начнет вращать коленчатый вал двигателя.
Когда коленчатый вал двигателя начинает вращаться, механическая нагрузка на якорь уменьшается, а скорость увеличивается. Это вызывает увеличение противодействующей магнитной силы.
После запуска двигателя нагрузка на стартер полностью снимается, и стартер достигает максимальной скорости, называемой свободной скоростью. В этот период противодействующая электродвижущая сила будет наибольшей, а потребляемый ток будет наименьшим.

Часто задаваемые вопросы

Для чего нужен стартер?
Пускатель двигателя обеспечивает защиту, сначала контролируя электрическую мощность вашего устройства или оборудования в начальной точке его работы (когда вы включаете или активируете его).

Что происходит при отказе стартера?
Что-то не так. Одним из признаков неисправности стартера является щелкающий звук при повороте ключа или нажатии кнопки запуска.

Что вызывает отказ стартеров?
Неисправные электрические соединения. Электромагнитный переключатель (реле сопряжения) тугой или неисправный. Электрически поврежденный электродвигатель.