ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3.
Тема: СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНОГО ПУСКА.
Цель: Изучение системы электростартерного пуска автомобилей;
определение
технического
состояния
электростартерной
установки и электромагнитного стартерного тягового реле.
3.1. Основные сведения.
Система электростартерного пуска. Назначение. Принцип
работы.
Для пуска автомобильных двигателей используют системы
электростартерного пуска (рис. 3.1). Они надежны в работе,
обеспечивают
дистанционное
управление
и
возможность
автоматизации
процесса
пуска
двигателей
с
помощью
электротехнических устройств.
Дополнит
ельное
реле
Аккумулято
рная
батарея
Тяговое
реле
стартера
Реле
блокировки
Стартерный
электродвигатель
Механизм
привода
Редуктор
Двигатель
Устройство для
облегчения пуска
Рис. 3.1. Функциональная схема системы пуска.
Схемы систем электростартерного пуска отличаются между собой
незначительно.
В
схемах
управления
электростартером
предусмотрены электромагнитные тяговые реле, реле блокировки
(для обеспечения дистанционного включения, автоматического
отключения стартера от аккумуляторной батареи после пуска
двигателя и предотвращения включения стартера при работающем
двигателе), источник энергии (стартерная свинцовая аккумуляторная
батарея).
Двигатель внутреннего сгорания начинает самостоятельно работать
при условии, что его коленчатый вал вращается с определенной
(пусковой) частотой, при которой обеспечивается нормальное
протекание процессов смесеобразования, воспламенения и сгорания
топлива. Пусковая частота вращения карбюраторных двигателей
составляет 40 – 50 об/мин. У дизелей необходимо вращать
коленчатый вал с большей частотой (100 – 250 об/мин), так как при
медленном вращении сжимаемый воздух не нагревается до
необходимой температуры, и топливо, впрыснутое в камеру сгорания,
не воспламенится.
Устройством, обеспечивающим вращение коленчатого вала с
пусковой частотой, является стартер. При прокручивании двигателя
стартер должен преодолеть момент сопротивления, создаваемый
силами трения и компрессией, а при включении – и момент инерции
вращающихся частей двигателя. Составляющие, которые определяют
развиваемый стартером крутящий момент, зависят от объема и
конструкции двигателя, числа цилиндров, степени сжатия, вязкости
масла и частоты вращения.
Поскольку бортовая сеть автомобиля получает питание от
источников постоянного напряжения (аккумуляторная батарея и
генератор), то в электростартерах используют двигатели постоянного
тока.
Характеристики
стартерного
электропривода
с
электродвигателями
постоянного
тока
последовательного
и
смешанного возбуждения хорошо согласуются со сложным
характером нагрузки, создаваемой поршневым двигателем.
Передача крутящего момента от двигателя стартера к коленчатому
валу осуществляется через шестерню, находящуюся в зацеплении с
зубчатым венцом маховика. Для увеличения крутящего момента на
коленчатом валу применяется понижающая передача с передаточным
числом 10 – 15.
Шестерня стартера должна находиться в зацеплении с зубчатым
венцом только во время пуска двигателя. Для этого шестерня и вал
электродвигателя снабжены шлицами, которые допускают осевое
перемещение шестерни по валу для сцепления и расcцепления ее с
зубчатым венцом маховика. Перемещение шестерни в современных
стартерах осуществляется электромагнитным реле, подвижной
сердечник которого через рычаг передает на шестерню осевое
усилие.
После пуска частота вращения коленчатого вала достигает 1000
об/мин. Если при этом вращение будет передаваться на якорь
стартера, его частота повысится до 10000 – 15000 об/мин. Даже при
кратковременном увеличении частоты вращения якоря до такой
частоты возможен разнос
якоря. Для предохранения
якоря стартера от разноса
усилие от вала якоря к
шестерне
привода
у
большинства
стартеров
передается через муфту
свободного хода. Муфта
обеспечивает
передачу
крутящего момента только в
Рис. 3.2. Схема управления
стартером.
одном направлении – от вала якоря к маховику.
На современных автомобилях применяют стартеры (рис. 3.2) с
электромагнитным включением и дистанционным управлением. При
замыкании контактов выключателя 1 по обмотке электромагнита
протекает ток, и якорь электромагнита втягивается, а соединенный с
ним рычаг 3 перемещает шестерню 4. Одновременно якорь давит на
пластину 5, которая в момент ввода шестерни в зацепление с венцом
маховика замыкает контакты 6. Ток через замкнутые контакты 6
поступает в обмотку 7 электродвигателя, и якорь начинает вращаться.
После пуска двигателя контакт 1 выключателя разрывает цепь
обмотки 2. Под действием пружины размыкаются контакты 6, и
шестерня возвращается в исходное положение.
Устройство стартера.
Электростартер состоит из объединенных в одном агрегате
электродвигателя, механизма привода и системы управления.
Конструкции большинства моделей стартеров однотипные.
Рис. 3.3. Стартер СТ130-АЗ:
1 – обмотка якоря; 2 – обмотка возбуждения; 3 – полюсный башмак;
4 – контакты тягового реле; 5 – контакт добавочного резистора; 6 –
силовой контакт; 7 – якорь тягового реле; 8 – винт-тяга; 9 – защитный
кожух; 10 – рычаг; 11 – регулировочный винт; 12 – крышка со стороны
привода; 13 – упорное кольцо; 14 – шестерня; 15 – муфта свободного
хода; 16 – демпферная пружина; 17 – муфта; 18 – корпус; 19 – якорь;
20 – защитная лента; 21 – коллектор; 22 – крышка.
Механизм привода стартера размещен на валу якоря в крышке 22
(рис. 3.3). Вал имеет винтовую нарезку для перемещения шестерни,
ход которой регулируют винтом 11.
Тяговое реле расположено в верхней части стартера. Якорь 7 реле
соединен тягой 8 с рычагом включения шестерни. Тяга 8 позволяет
регулировать положение шестерни 14 во включенном состоянии. В
исходном состоянии якорь реле удерживается возвратной пружиной и
подпружинным штифтом с медным подвижным силовым контактом –
“пятаком” 6. При срабатывании реле пятак 6 замыкает силовые
контакты, включая питание стартера от аккумуляторной батареи.
При повороте ключа в замке зажигания на положение “Стартер” ток
идет через обмотки реле, якорь втягивается внутрь обмоток и
перемещает через рычаг шестерню 14. Демпферная пружина 16
смягчает удар при соединении шестерни с венцом маховика. В конце
хода якоря контакты 4 замыкаются, включая в цепь с аккумулятором
обмотки стартера. После пуска двигателя срабатывает муфта
свободного хода 15, а после поворота ключа зажигания в положение
“Зажигание” отключается тяговое реле и под действием возвратной
пружины и винтовой нарезки на валу стартера шестерня 14
возвращается в исходное положение.
Эксплуатация и проверка технического состояния
электростартеров.
Надежная и безотказная работа электростартера обеспечивается
выполнением правил эксплуатации и технического обслуживания.
Основным фактором, определяющим срок службы электростартера
является интенсивность эксплуатации, т.е. число включений на 100 км
пробега автомобиля, которые не всегда сопровождаются успешным
пуском двигателя. Число включений электростартера зависит не
только от того, сколько раз останавливали двигатель, но и его
пусковых качеств.
Электростартеры потребляют токи большой силы и рассчитаны на
токи большой силы и рассчитаны на кратковременные режимы
работы. Продолжительность непрерывной работы электростартера
при неудачных пусках двигателя не должна превышать 10 – 20 с ввиду
возможного перегрева обмоток и нарушения электрического контакта
в местах соединений. При неудачном пуске двигателя электростартер
следует включать лишь через 1 – 2 мин, убедившись в полной
остановке двигателя. Если двигатель не удалось пустить за три
попытки,
то
необходимо
проверить
состояние
системы
электроснабжения
или
зажигания
и
устранить
возможные
неисправности.
Выключать стартер следует сразу после пуска двигателя.
Длительное вращение зубчатого колеса маховиком может привести к
заклиниванию муфты свободного хода привода, резкому увеличению
частоты вращения и выходу из строя электродвигателя.
При проведении технического обслуживания проверяют надежность
крепления электростартера на двигателе и состояние наконечников
проводов на выводах аккумуляторной батареи и на контактных болтах
тягового реле, так как при потреблении большой силы тока даже
незначительное переходное сопротивление в цепи приводит к
значительному падению напряжения, а в данном случае к снижению
мощности электростартера.
При подготовке автомобиля к зимней эксплуатации или выполнении
очередного техобслуживания, необходимо снять электростартер с
двигателя, разобрать его, очистить детали от грязи, продуть сжатым
воздухом и проверить техническое состояние якоря, щеточноколлекторного узла, обмоток возбуждения, механизма привода,
крышек и тягового реле.
Сопротивление (измеренное мегомметром между коллектором и
сердечником якоря) менее 10 кОм свидетельствует об отсутствии
межвитковых замыканий обмотки якоря на сердечник и катушек
обмотки возбуждения на корпус. При визуальном осмотре
поверхностей шлицев и цапф якоря не должно быть обнаружено
задиров, забоин и продуктов износа.
Особое внимание следует обратить на состояние коллектора и
щеток. Рабочая поверхность коллектора должна быть гладкой и не
должна иметь следов подгорания. Щетки должны перемещаться
свободно, без заеданий. Высота щеток не должна быть меньше
установленной, для данного типа электростартера, величины.
Следует также проверить усилие щеточных пружин и механизм
привода с роликовой муфтой свободного хода.
Исправность обмоток тягового реле электростартеров проверяют,
измеряя их сопротивление с помощью омметра или с помощью
амперметра
и
вольтметра,
подключив
их
поочередно
к
аккумуляторной батарее, одновременно проверяя контакты.
Техническое состояние электростартера оценивают по параметрам
опытов полного торможения и холостого хода. Для проведения опыта
полного торможения на зубьях привода стартера закрепляют рычаг и
соединяют его с пружинным динамометром. Стартер включают на 3-4
с и измеряют силу тока, напряжение в цепи и считывают показания
динамометра. Измерив длину рычага, рассчитывают крутящий момент
на валу стартера. Опыт холостого хода проводят, включением
стартера без нагрузки на валу, измеряя после 30 с его работы, силу
тока и частоту вращения вала. При тугом вращении якоря, которое
может быть вызвано перекосами при сборке, загрязнением,
отсутствием
смазочного
материала,
износом
подшипников,
ослаблением крепления полюсов и задеванием за них якоря
возрастает сила тока и уменьшается частота вращения якоря на
холостом ходу. Причиной роста силы тока и отсутствия вращения
якоря может быть замыкание на “массу” обмоток возбуждения якоря,
контактных
болтов
тягового
реле
или
изолированного
щеткодержателя.
В случае межвиткового замыкания в обмотках возбуждения якоря в
режиме полного торможения сила тока будет больше, а вращающий
момент меньше значений, указанных в технической характеристике
электростартера.
3.2. Последовательность выполнения работы.
3.2.1. Изучить общую схему электрооборудования автомобиля (схема
выдается преподавателем) и составить согласно ней
принципиальную
электрическую
схему
системы
электростартерного пуска данного автомобиля.
3.2.2. Провести опыт полного торможения на лабораторной установке
электростартерного пуска. Для чего подключив аккумуляторную
батарею к установке (выключателем «Масса»), кратковременно
(3÷4 с) включить стартер измерить при этом силу тока и
напряжение в цепи, а также усилие на валу стартера.
3.2.3. Провести опыт холостого хода на лабораторной установке
электростартерного пуска. Для чего включить стартер измерить
при этом силу тока и напряжение в цепи, а также частоту
вращения вала стартера.
3.2.4. Изучить устройство электромагнитного тягового реле РС – 14.
3.2.5. Проверить техническое состояние тягового реле РС–14, для
чего собрать схему, представленную на лабораторном стенде и
поочередно включая (переключателем SA 2) обмотки реле,
проверить их работоспособность, а также исправность
контактов. При этом измерить в обеих случаях силу тока и
напряжение в цепи.
Внимание! В качестве источника электроэнергии на установке
используется свинцово-кислотная стартерная батарея 6СТ-55,
отрицательный вывод которой отключается от лабораторной
установки выключателем «Масса». Подключение стенда к
аккумуляторной батарее осуществляется поворотом ручки
выключателя по ходу часовой стрелки. Во избежание разряда
аккумуляторной батареи, по окончании работы необходимо
отключить ее от лабораторной установки.
3.3. Форма и содержание отчета.
3.3.1. Отчет по лабораторной работе оформляется каждым студентом
на листах формата А4 в соответствии со стандартом
университета.
3.3.2. В отчете должны быть указаны тема и цель лабораторной
работы.
3.3.3. Объем теоретического материала, изложенный в отчете,
определяется студеном самостоятельно.
3.3.4. Отчет должен содержать принципиальную электрическую схему
системы электростартерного пуска (п. 3.2.1.) составленную
согласно общей схеме электрооборудования автомобиля,
выданной преподавателем.
3.3.5. В отчете следует привести технические (паспортные) данные
всех
устройств
лабораторной
установки,
а
также
принципиальные электрические схемы проверки стартера и
тягового реле.
3.3.6. По результатам выполнения п. 3.2.3. рассчитать крутящий
момент стартера при полном торможении (длина рычага 30 см).
3.3.7. Сравнивая результаты выполнения п.п. 3.2.3.,3.2.4. с
паспортными данными электростартера сделать вывод о его
техническом состоянии и возможных неисправностях.
3.3.8. По результатам выполнения п. 3.2.5. рассчитать сопротивление
каждой обмотки тягового реле РС-14 и выяснить, какая из
обмоток втягивающая, а какая удерживающая. Сделать вывод о
техническом состоянии тягового реле.
Примечание:
Принципиальные
электрические
схемы,
приведенные в отчете, должны быть выполнены
чертежным инструментом в соответствии с ГОСТ
(основные
условные
графические
обозначения
в
приведены в конце методических указаний п.3.5).
3.4 Контрольные вопросы.
3.4.1. Объяснить устройство, назначение и принцип работы
электростартера.
3.4.2. Какие типы электродвигателей используют в электростартерах и
чем это обосновано?
3.4.3. Для чего предназначено электромагнитное тяговое реле и как
оно устроено?
3.4.4. Каково назначение дополнительного реле стартера?
3.4.5. Перечислить основные характеристики и основные причины не
соответствия им электростартеров.
3.4.6. Назвать основные отличия электростартеров карбюраторных и
дизельных двигателей.
3.4.7. Привести примеры схем включения электростартеров.
3.4.8. В
чем
заключается
техническое
обслуживание
электростартеров?
3.4.9. Пояснить как проводятся испытания электростартеров в
режимах полного торможения и холостого хода.
3.4.6. Какие средства и устройства применяют для облегчения пуска
двигателей?
3.5. Условные графические изображения электротехнических элементов и устройств согласно
ГОСТа ЕСКД.
3.6. Информационно-методическое обеспечение.
3.6.1. Акимов С.В. и др. Электрическое и электронное
оборудование автомобилей //С.В. Акимов, Ю.И. Боровских, Ю.П.
Чижов. М.: Машиностроение, 1988.
3.6.2. Акимов
С.В.,
Чижов
Ю.П.
Электрооборудование
автомобилей. Учебник для вузов. М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2001.
3.6.3. Боровских Ю.И., Старостин А.К.,Чижов Ю.П. Стартерные
аккумуляторные батареи. М.: Фонд ЭГ, 1997.
3.6.4. Квайт С.М. и др. Пусковые качества и системы пуска
автотракторных двигателей // С.М. Квайт, Я.А. Менделевич, Ю.П.
Чижов. М.: Машиностроение, 1990.
3.6.7. Соснин Д.А. Автотроника. Электрооборудование и системы
бортовой автоматики современных легковых автомобилей:
Учебное пособие. М.; СОЛОН-Р, 2001.
3.6.8. Справочник по электрооборудованию автомобилей./ С.В.
Акимов,
А.А.
Здановский,
А.,М.
Корец
и
др.
М.:
Машиностроение,1994.
3.6.9. Стартерные
аккумуляторные
батареи:
Устройство,
эксплуатация, ремонт / М.А. Давосян, Н.И. Курзуков, О.С.
Тютрюмов, В.М. Коротков и др. Под общ. ред. М.Н. Фесенко. 2-е
перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1994.
3.6.10.
Тимофеев Ю.Л., Ильин Н.М. Электрооборудование
автомобилей: устранение и предупреждение неисправностей. М.:
Транспорт, 1987.
3.6.11.
Электрооборудование автомобилей: Справочник / А.В.
Акимов, О.А. Акимов и др.; Под ред. Ю.П. Чижова. М.:
Транспорт,1993.
3.6.12.
Юрковский
И.М.
Возможные
неисправности
электрооборудования легкового автомобиля. М.: Патриот,1996.
3.6.13.
Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей: Учеб.
Для студентов вузов. 3-е изд., перераб. И доп. М.: Транспорт,
2000.кин Д.Э. и др. Электрические машины. Ч.2.:-М.:Высшая
школа,1979