Устройство и работа основных моделей стартеров. Автомобильный стартер. Основные технические характеристики стартера

И значально автомобиль был рожден без стартера - двигатели запускались заводной рукояткой, и это считалось нормой. Собственно, у машин зари автомобилизации хватало других, более насущных проблем, на фоне которых вращение ручки перед поездкой было не самой существенной. Однако тяжелый и небезопасный запуск мотора вручную был все же очевидным узким местом первых самобеглых повозок, и в 1911 году американский инженер-механик Чарльз Кеттеринг предложил конструкцию электрического стартера. А уже в 1912 году был выпущен первый автомобиль, заводящийся изобретением Кеттеринга – Cadillac Model 30.

1 / 4

2 / 4

3 / 4

4 / 4

Впрочем, несмотря на это, технической революции не произошло – что можно проследить хотя бы по знаменитому Ford T, который, выпускаясь миллионными тиражами, заводился ручкой вплоть до 1919 года… Собственно, причина заключалась в немалой степени в том, что Чарльз Кеттеринг, коронованный как изобретатель стартера, предложил компании Cadillac совсем не ту конструкцию, что применяется повсеместно в наши дни!

Его конструкция была сложна и ненадежна, поскольку стартер после запуска мотора не отсоединялся от коленвала, а переключался в режим генератора, и ведущие американские автоконцерны той эпохи отнеслись к идее прохладно. Причина же поддержки изобретения Кеттеринга Кадиллаком крылась в личности основателя фирмы Генри Лиланда, чей близкий друг в 1910 году был серьезно травмирован обратным рывком заводной рукоятки при слишком раннем зажигании и в результате скончался...

Техническая же мини-революция в автопроме благодаря стартеру все же случилась – но четырьмя годами позже, в 1916-ом. А именно, когда еще один американский инженер Винсент Гуго Бендикс предложил разделить генератор и стартер на два отдельных узла, и подключать последний к двигателю лишь кратковременно – с помощью обгонной муфты, известной и по сей день как «бендикс».

Конструкция стартера

Все автомобильные стартеры очень похожи друг на друга. Разобрался в устройстве любого – считай, разберешься во всех. Хоть Матиза, хоть Камаза…

Основа любого стартера – простейший электромотор. Подача тока на ротор (он же – «якорь») осуществляется мощными медно-графитовыми щетками, а магнитная сила статора обеспечивается либо электромагнитами, либо постоянными магнитами. Электрические схемы большинства современных стартеров не имеют принципиальных отличий – все стартеры к электросистеме автомобиля подсоединяются в трех точках – силовой плюс от аккумулятора, масса через корпус, и управляющий плюс от замка зажигания. Различается, по сути, только мощность, выраженная в габаритах.

На цилиндрическом корпусе стартера выделяется «бочонок» меньшего размера – это так называемое «втягивающее реле». Оно выполняет две функции – собственно, подает питание на стартер, имея мощнейшие контакты, выдерживающие токи в сотни ампер, а также осуществляет сцепление вала стартера с валом двигателя через рычаг-«коромысло» и обгонную муфту- «бендикс».

Муфта эта работает по принципу классической велосипедной втулки – то есть стартер может крутить мотор, а вот уже запустившийся мотор не будет «тащить за собой» стартер, раскручиваясь на губительных для него высоких оборотах.

Наглядная 3D-анимация конструкции стартера

Более заметные отличия одной модели стартера от другой заключаются в конструкции передней опоры ротора. Классическое устройство – это когда ось ротора установлена в стартере на двух подшипниках – опорных втулках из бронзо-графитного сплава. Втулки эти находятся, соответственно, в передней и задней крышках стартера.

В принципе, эта «двухопорная» конструкция – наиболее надежная и правильная. Но нередко встречаются «одноопорные» стартеры (на гаражном жаргоне их частенько не слишком корректно именуют БЕЗопорными), в которых задняя опора вала ротора находится, как и положено, в задней же крышке стартера, а вот передняя крышка отсутствует вовсе.

В этом случае передней опорой становится картер сцепления двигателя или картер КПП, куда запрессована опорная втулка. Стартер устанавливается на свое место в машине – и вал опирается на две втулки, как и дóлжно. Как правило, такое решение применяют с целью уменьшения габаритов узлов, и в принципе, пока все исправно, оно ничуть не хуже классического. Но если передняя опорная втулка в картере КПП разбивается, её замену произвести уже гораздо сложнее – делается это на машине и порой в весьма неудобных условиях. Тогда как в двухопорном стартере втулки меняются на верстаке, где все на виду и легкодоступно.

Еще один принципиальный конструктивный момент, отличающий модели стартеров друг от друга – редуктор. Вернее, его отсутствие или наличие, а в случае наличия – тип. Дело в том, что передача крутящего момента с ротора стартера на маховик мотора может осуществляться напрямую или через редуктор, встроенный в стартер.

Вариант «напрямую» – это когда шестерня «бендикса», вращающая венец маховика двигателя, находится прямо на оси ротора стартера. Такая конструкция достаточно архаична, характерна избыточными габаритами и весом, а также огромным потребляемым током, но еще встречается. Гораздо эффективнее, легче и компактнее редукторные стартеры. В них момент передается на венец маховика либо через одну промежуточную шестерню, либо через планетарную передачу с еще большим замедлением.

«Планетарные» стартеры встречаются сегодня наиболее часто. С ними для запуска двигателя достаточно аккумулятора, чуть ли не в два раза меньшей емкости и пускового тока, нежели требовалось для того же мотора при стартере, работающем напрямую.

Пример ремонта стартера

От теории перейдем к реальному агрегату, требующему ремонта. В нашем случае симптомы неисправности были такими – стартер стал вращать мотор очень вяло, вне зависимости от степени заряженности батареи. При этом, будучи демонтированным с двигателя и подключенным пусковыми проводами к батарее, вращался бодро. Отлаженный мотор худо-бедно умудрялся запускаться даже при столь вялом вращении, но в какой-то момент стартер встал окончательно и испустил дымок...

После снятия задней крышки из корпуса стартера высыпалось с пару столовых ложек черной пыли. Стало быть, первый диагноз – щетки. Извлекаем щеточный узел, снимаем корпус с магнитами (который автоэлектрики между собой называют «колбой»), и вынимаем ротор.

После продувки всех деталей сжатым воздухом и промывки в бензине стало видно, что щетки изношены практически полностью, а их останки почти закорочены графитовым порошком. Сила пружин, прижимающих остатки щеток, ослабла, сопротивление контакта возросло, произошел разогрев щеткодержателей и пружин до посинения, оплавления, смыкания витков и зависания щеток.

1 / 2

2 / 2

Берем в руки щеточный узел, как образец, и отправляемся в ближайшую контору по ремонту стартеров и генераторов, где просим подобрать аналогичную деталь. Обходится нам щеточный узел в сборе в 400 рублей, что при стоимости нового стартера от 4 до 5 тысяч совсем недорого!

Очищаем ротор и оцениваем состояние коллектора – контактного кольца, по которому работают щетки. Износ заметен невооруженным глазом (на фото показан стрелками), но коллектор способен еще поработать после замены щеток. Обходимся без проточки, зачищая его мелкой наждачной бумагой – этого достаточно.

Вообще же, износ коллектора ротора – серьезная проблема. В принципе, при нормальных условиях коллектор любого стартера способен сменить пару комплектов щеток, но если его контактные ламели сильно истончились – ротор идет в утиль. Деталь эта дорогая, приобрести её отдельно непросто, да и менять рационально разве что на халяву – если подвернется аналогичный стартер с живым ротором из старых запасов автохлама у себя или у друзей… Ибо при напрочь убитом коллекторе на стартере обычно уже живого места нет.

Осматриваем обгонную муфту, иначе – «бендикс» (название, кстати, пошло от фирмы-производителя Bendix). Вращаем его шестерню вручную. В одну сторону крутится, в другую – нет. Двигаем вперед-назад по оси вала – ходит легко, без заеданий. В нашем случае с «бендиксом» все окей, так и должно быть.

Между тем выход из строя обгонной муфты – тоже серьезная неисправность, поскольку купить нужную модификацию легко только для стартеров распространенных моделей – с поиском «бендикса» могут возникнуть проблемы… Главная же типичная причина неисправности муфты – это износ пружин и роликов внутри неё, из-за чего она проскальзывает, не блокируясь при вращении в рабочем направлении. В итоге стартер жужжит и вертится, а коленвал стоит. Эта неисправность диагностируется легко – «бендикс» проворачивается вручную в обе стороны, тогда как должен вращаться лишь в одном направлении. По-хорошему, обгонная муфта в таком случае подлежит замене, поскольку имеет неразборную конструкцию. Хотя некоторые энтузиасты развальцовывают её корпус, растягивают «стоптавшиеся» пружинки, нарезают новые ролики из каленых прутков, но результат этой возни чаще всего недолговечен.

Поскольку ротор извлечен, попутно оцениваем состояние планетарного редуктора. Вынимаем шестерни, промываем бензином, осматриваем. Все в порядке, претензий к редуктору нет. Наносим на шестерни и их подшипники легкий слой смазки ШРУС.

Отметим, что редуктор – достаточно надежный узел стартера. Бывает, что срезаются оси шестерней-саттелитов или лопается внешнее зубчатое кольцо – но происходит это редко и чаще всего из-за изначальных дефектов металла или его обработки, а не из-за нагрузок при повседневной работе. К примеру, в планетарных редукторах стартеров внешнее зубчатое кольцо, называемое «короной», часто бывает сделано из пластика и вполне долговечно (в нашем случае, как видно на фото ниже, «корона» металлическая).

В качестве же смазки редуктора в идеале требуются специальные составы для планетарных передач или особые консистентные низкотемпературные составы, но они недешевы и редки – их нерационально покупать для разовой работы, где из всей дорогущей тубы вам понадобится один грамм. Поэтому вполне допустимо применить распространенную смазку для ШРУСов или хорошую импортную смазку для подшипников ступиц. Главное, наносить её в очень небольшом количестве – набивать редуктор не нужно! Обилие сильно густеющего на морозе литола, продавливаясь между зубами шестерен, вызывает избыточный скачок тока и даже грозит разорвать пластиковую «корону»…

Теперь предстоит работа похитрее. Неразумно будет не оценить состояние контактов втягивающего реле, раз стартер снят и распотрошен. Но если для разборки стартера нам потребовались лишь ключи на 8, на 10, и крестовая отвертка, то открыть тяговое реле удастся лишь 100-ваттным паяльником. Из реле выходят провода, проходят насквозь через контактные пистоны в крышке, и пропаиваются снаружи. Поэтому после отворачивания двух крестовых винтиков крышки, поднять её удастся, только разогрев поочередно припой на двух контактах, показанных на фото стрелками. На самом деле это несложная процедура, и её можно проделывать при необходимости многократно.

Нам повезло – контакты в порядке. Слегка освежаем их, пошуровав комочком наждачной бумаги, зажатым в «утконосах». После этого поочередно разогреваем паяльником проходные пистоны на крышке, и резко хлопаем крышкой по столу – по инерции из пистонов вылетают остатки расплавленного припоя, отверстия освобождаются, и теперь крышку можно снова надеть на торчащие провода и запаять обратно.

Кстати, серьезной ошибкой автовладельцев, проводящих ремонт и профилактику стартера своими руками, является смазка сердечника втягивающего реле. В этом узле смазка не нужна совсем – максимум, можно слегка мазануть сердечник и его гнездо моторным маслом и протереть почти насухо – чисто ради уменьшения вероятности коррозии. А любые консистентные смазки в этом узле противопоказаны – на морозе даже самые лучшие и холодостойкие из них способны заклинить сердечник. В зазоре втягивающего реле должно быть чисто и сухо!

Собираем стартер в обратном порядке, не забыв смазать (тоже без фанатизма!) заднюю втулку ротора. Можно устанавливать агрегат на машину? Можно, но сперва проделаем еще одну штуку!

Дело в том, что в новоприобретенном щеточном узле щетки – ровные параллелепипеды. А коллектор – цилиндрический, да еще и приобретший от износа форму не совсем правильного цилиндра. И, по-хорошему, рабочие грани щеток должны иметь полукруглые выборки для увеличения площади контакта, плюс должны притереться к реальному профилю коллектора.

Поэтому чтобы первые включения стартера на двигателе не породили избыточный разогрев коллектора и щеток из-за прохождения большого тока через уменьшенное пятно контакта, мы проведем легкую притирку. Возьмем провода для «прикуривания», и с их помощью подключим стартер, лежащий на столе, к аккумулятору, и покрутим минутку-другую вхолостую с перерывами.

Вот теперь – все. Ставим стартер на двигатель и наслаждаемся быстрым и уверенным запуском.

Приходилось ли вам сталкиваться с ремонтом стартера?

Во всех автомобилях, имеющих двигатель внутреннего сгорания, присутствует такая деталь, как стартер. С его помощью удается запускать мотор на первоначальном этапе. Достаточно простое устройство стартера обеспечивает максимально понятную его работу.

Деталь представляет собой небольшой четырехполосный электромотор. Он обеспечивает начальное вращение коленвала, чтобы задать необходимые обороты двигателю. В большинстве случаев для работоспособности узла достаточно мощности в 3…4 кВт . Электродвигатель потребляет постоянное напряжение, питаясь от автомобильного аккумулятора. Подпитка происходит через несколько щеток.

Принято выделять две разновидности аппаратов:

1. Со встроенным редуктором . Большинство специалистов рекомендует применять именно этот вид, так как работает стартер такой со сниженной потребностью тока, при большей эффективности. Данная конструкция запускает вращение коленчатого вала даже при сниженном заряде аккумуляторной батареи. Присутствие магнитов постоянного действия позволяет свести возможные проблемы с обмоткой к минимуму. Однако, во время долгого прокручивания появляется риск выхода из строя ведущей шестеренки. Это случается в большинстве случаев по причине производственного брака.
2. Без редуктора . Отсутствие промежуточного узла в виде редуктора обеспечивает передачу вращения напрямую от стартера к коленвалу. Принцип работы стартера данной конструкции схож с предыдущим, но за счет простоты комплектации имеет повышенную ремонтопригодность. Необходимо отметить, что в такой конструкции во время подачи напряжения на узлы осуществляется мгновенное сцепление шестерен, что приводит к более быстрому зажиганию. Такие стартеры имеют большую выносливость, при этом выход из строя их происходит реже, чем редукторных аппаратов. Отрицательной старой является слабая работоспособность при низких температурах.

Одним из прогрессивных новшеств конструкции является наличие планетарного редуктора Джеймса. Он обеспечивает старт легковых бензиновых силовых установок до 4,5…5,0 л, дизельных моторов до 1,8…2,0 л, а также небольших современных грузовиков. При этом общая масса узла снижена в отдельных моделях до 40%.

Устройство узла

Для проведения ремонта, правильной эксплуатации электросистемы и обеспечения долгосрочной работы узлов автомобиля необходимо знать устройство втягивающего реле стартера и остальных его элементов.

• Корпус в большинстве случаев изготовлен в виде цилиндра, включает в себя обмотки возбуждения, а также сердечник.
• Якорь производится из высоколегированного сплава стали, имеет вид вала с посадочными шлифованными поверхностями для подшипников. На центральной части его запрессован сердечник с коллекторными пластинами.
• Втягивающее реле передает напряжение на обмотку электромотора. Также оно обеспечивает выталкивание обгонной муфты. В конструкции реле присутствует подвижная перемычка и несколько силовых контактов.
• Обгонная муфта с приводной шестеренкой. Часто более опытные автомобилисты называют этот узел «бендиксом». С помощью данного роликового механизма крутящий момент передается на маховик, а после запуска шестерни выводятся из зацепления, чтобы обеспечить долговечность работы узла.
• Щеточный узел осуществляет подачу напряжения на якорные пластины. С его помощью удается повысить мощность стартера во время выполнения основного рабочего цикла.

Большинство конструкций имеет сходную классическую компоновку.

В качестве различия могут применяться иные автоматические механизмы вывода шестерен из зацепления. Также на машинах с коробкой «автоматом» узел укомплектовывается дополнительными удерживающими обмотками. С их помощью осуществляется сдерживание пуска в том случае, когда рычаг включен в одну из ходовых позиций («D», «+», «-» или «R»).

Как работает стартер

Исходя из того, что узел является электромеханическим устройством, на этом основан и принцип работы стартера.

Потребляемую электрическую энергию от АКБ он переводит в механическое вращение.

Во время работы осуществляются следующие процессы:

• При провороте ключа в замке зажигания соединяются электроконтакты. В это время напряжение подается по реле стартера на втягивающую обмотку тягового реле.
• Якорь перемешается вдоль своей оси по корпусу дает возможность выходу бендикса, чтобы обеспечить зацепление ведущей шестерни с ведомой, расположенной на маховике коленвала.
• По достижении якоря крайнего положения выполняется замыкание контактов, теперь напряжением обеспечивается удерживающая обмотка реле с обмоткой стартера.
• При вращении вала стартера запускается силовая установка автомобиля. По достижению скорости вращения маховика скорости вращения стартера, бендикс рассоединяется с ведомой шестерней. Этому помогает возвратная пружина.
• Одновременно с выходом из зацепления ключ замка зажигания переходит в первоначальную позицию, и подача тока к стартеру прекращается.

Не стоит долго удерживать ключ в крайнем положении (более 5…6 сек), чтобы не разряжать аккумулятор или не приводить к значительному износу ведущую шестерню.

1. Цель работы:

Изучение устройства и принципа работы автомобиль­ного элек­тростартера.

2. Краткие сведения

Электростартер предназначен для осуществления пуска авто­мобильного двигателя.

Электростартер конструктивно объединяет в себе элек­тродви­гатель постоянного тока с последовательным или сме­шанным воз­буждением, электромагнитное тяговое реле и ме­ханизм привода. Применение смешанного возбуждения по­зволяет снизить частоту вращения якоря поверхностей и об­легчить работу механизма при­вода.

Наибольшее распространение на автомобилях получили элек­тростартеры с принудительным электромеханическим включением и выключением шестерни, имеющие роликовые муфты свободного хода и управляемые дистанционно с по­мощью тягового электромагнитного реле, установленного на корпусе или на крышке со стороны привода.

Основными узлами и деталями электростартера явля­ются кор­пус 1 (рис. 2.1) с полюсами 2 и катушками 4 обмотки возбужде­ния; якорь 3 с коллектором 36 , механизм привода с муфтой свободного хода 12 , электромагнитное тяговое реле 25 , крышка 17 со стороны привода (передняя крышка), крышка 33 со сто­роны коллектора (задняя крышка) и щеточ­ный узел с щеткодержате­лями 32 .

Корпусы электростартеров изготавливают из трубы или сталь­ной полосы с последующей сваркой стыка. К корпусу винтами крепятся полюсы 2 , на которых располагаются ка­тушки 4 обмот­ки возбуждения. Практически все стартерные электродвигатели выполняются четырехполюсными. В стар­терных электродвигателях смешанного возбуждения катушки последовательной и параллельной обмоток возбуждения ус­танавливаются на отдельных полюсах.

Рис. 2.1. Стартер с принудительным электромеханическим перемещением шестерни привода с роликовой муфтой свободного хода.

1 – корпус; 2 - полюсный сердечник; 3 - якорь; 4 - обмотки воз­бужде­ния; 5 - фланец; 6 - запор­ное кольцо; 7- упорный фланец; 8 - повод­ковое кольцо; 9- по­водковая муфта; 10 - буферная пружина; 11 - шлицевая втулка; 12 - муфта свободного хода; 13 - шестерня; 14 - упорное кольцо; 15 – замочное кольцо; 16- регулировочные шайбы; 17 и 33 - крышки; 18- рычаг; 19- резиновая заглушка; 20- палец по­водка; 21 - поводок; 22 - воз­вратная пружина; 23 - якорек; 24 - шпилька крепления реле; 25- тяговое реле; 26 - обмотка; 27 - кон­тактная пластина; 28- крышка реле; 29 - штекерный вывод обмотки реле; 30 - зажимы; 31 - защитная лента; 32- щеткодер­жатель; 34 - тормозной диск; 35 - конус; 36 - коллектор; 37 - шпиль­ка; 38 - изо­ляционная трубка.

Катушки последовательной обмотки возбуждения имеют неболь­шое число витков неизолированного медного провода прямоугольного сечения марки ПММ. Между вит­ками катушки прокладывают электро­изоляционный картон толщиной 0,2...0,3 мм. Катушки параллельной обмотки нама­тываются изолированным круглым проводом ПЭВ-2. Сна­ружи катушки изолируют хлобчатобумажной лентой, пропи­тываемой лаком.

Ток к обмотке возбуждения проводится через главные контакты тягового реле по многожильному проводу или мед­ной шине, проходя­щим через изоляционные втулки в корпусе или задней крышке.

Сердечник якоря представляет собой пакет стальных плас­тин. Применение шихтованного сердечника уменьшает потери на вих­ревые токи. Пакет якоря напрессован на вал.

Полузакрытые или закрытые пазы якорей имеют прямо­угольную или грушевидную форму. Прямоугольная форма обеспечивает лучшее заполнение паза прямоугольным прово­дом. Грушевидные пазы удобны для размещения двухвитко­вых секций.

Обмотка якоря укладывается в пазы сердечника. При­меняются простые волновые и простые петлевые обмотки с одно- и двухвитковыми секциями. Двухвитковые секции ха­рактерны для электродви­гателей небольшой мощности. Од­новитковые секции выполняются из неизолированного пря­моугольного провода марки ПММ. Обмотки с двухвитко­выми секциями наматываются круглым изолированным про­водом. Одновитковые секции закладываются в пазы с торца пакета якоря. Проводники в пазах изолируются друг от друга и от паке­та пластин электроизоляционным картоном. По схеме волновой об­мотки число пазов якоря четырехполюс­ного электродвигателя долж­но быть нечетным и у отечест­венных электростартеров находится в пределах 23...33.

На лобовые части обмотки якоря накладывают бандажи из нес­кольких витков стальной проволоки, намотанных на прокладку из электроизоляционного картона и скрепленных металлическими ско­бамии, хлобчатобумажного или капроно­вого шнура.

Концы секций обмотки якоря припаиваются в прорезях петуш­ков к пластинам коллектора. В электростартерах при­меняются сбор­ные цилиндрические коллекторы на металли­ческой втулке, цилин­дрические и торцевые коллекторы на пластмассе.

Цилиндрические коллекторы набирают в виде пакета медных пластин, изолированных прокладками из миканита, слюдината или слюдопласта.

Пластины в сборном коллекторе закрепляются металли­ческими нажимными кольцами и изоляционными конусами по опорным поверх­ностям пластин, выполненным по форме, напоминающей «ласточкин хвост». Металлическая втулка, напрессовываемая на вал, изоли­руется от медных пластин миканитовой цилиндрической втулкой. Вследствие податли­вости изоляционных миканитовых конусов перво­начальная форма сборного цилиндрического коллектора в процессе экс­плуатации может изменяться, что приводят к усилению ис­крения под щетками, повышенному износу пластин коллек­тора и щеток. Коллекторы на пластмассе допускают приме­нения коллекторных пластин с разнообразной формой опор­ной части. Пластмассовый корпус плотно охватывает сопря­женные поверхности пакета коллектор­ных пластин и незави­симо от конфигурации и точности изготовления опорных час­тей пластин обеспечивает высокую монолитность конструк­ции и упрощает технологический процесс изготовления кол­лектора.

Замена цилиндрических коллекторов торцевыми сни­жает расход коллекторной меди и повышает срок службы ще­точно-коллекторного узла. Якорь вращается в двух или трех опорных с бронзографитовыми или металлокерамическими подшипниками скольжения.

Задние крышки электростартеров с цилиндрическими коллекто­рами отливаются из цинкового, алюминиевого сплава или штампуют­ся из стали. К крышке 33 крепятся че­тыре коробчатых щеткодержа­теля 32 радиального типа с щетками и спиральными пружинами. Щеткодержатели изо­лированных щеток отделены от крышки прок­ладками из тек­столита или другого изоляционного материала. В стартерах с торцевыми коллекторами щетки размещаются в пласт­массо­вой или металлической траверзе и прижимаются к рабочей поверхности коллектора цилиндрическими пружинами.

В 12-вольтовых стартерах используются меднографит­ные щетки марок МГСО и МГС20 с добавкой олова и свинца, которые улучшают коммутацию, уменьшают износ коллек­тора и падение напря­жения под щетками. Щетки МГC5 и МГС51 устанавливаются в двадцатичетырехвольтовых стар­терах. Плотности тока в стартерных щет­ках на рабочих ре­жимах достигают 50...120 А/см 2 . Щетки имеют канатики и присоединяются к щеткодержателям с помощью винтов. Обычно щетки устанавливаются на геометрической нейтрали. На некоторых стартерах против направления вращения. Вол­новая об­мотка якоря имеет две параллельных ветви и позво­ляет ограни­читься установкой двух щеток, однако на старте­рах с целью уменьшения плотности тока устанавливается полное число щеток, рав­ное числу полюсов.

Алюминиевые или чугунные передние крышки 17 имеет устано­вочные фланцы с двумя или большим числом отвер­стий под болты или шпильки крепления стартера к картеру маховика или сцепле­ния и посадочные пояски. Фланцевое крепление обеспечивает не­обходимую точность взаимного расположения шестерни стартера относительно венца махо­вика при снятии и повторной установке стартера.

Передняя и задняя крышки крепятся к корпусу стяж­ными болтами.

Дистанционно управляемое тяговое реле 25 обеспечи­вает ввод шестерни 13 в зацепление с венцом маховика и подключает стартерный электродвигатель к аккумуляторной батарее. Реле имеет одну или две обмотки (вытягивающую и удерживающую), намотанные на латунную втулку, в которой свободно перемещается стальной якорь с контактной пласти­ной 27 . Два неподвижных контакта в виде кон­тактных болтов 30 установлены в пластмассовой или металлической крышке реле. Втягивающая обмотка 26 , подключенная параллельно контактом реле, при включении реле действует согласно с удер­живающей обмоткой и создает достаточную притяги­вающую силу, когда зазор между якорем и сердечником мак­симален. При замыка­нии главных контактов втягивающая обмотка замыкается накорот­ко и выключается из работы. В двухобмоточном реле удерживаю­щая обмотка, рассчитанная в основном на удержание якоря реле в притянутом состоянии, намотана проводом меньшего сечения, чем втягивающая об­мотка.

Механизм привода стартера расположен на шлицевой части ва­ла. Муфта свободного хода 12 привода обеспечивает передачу вращающего момента от вала якоря маховику в пе­риод пуска и пре­пятствует вращению якоря маховиком после пуска двигателя.

Электростартеры с принудительным перемещением шестерни имеют роликовые, фрикционные и храповые муфты свободного хода. Наибольшее распространение получили ро­ликовые муфты (рис. 2.2), бесшумные в работе и технологич­ные по конструкции, способные при небольших размерах пе­редавать значительные вращающие мо­менты.

Рис. 2.2. Приводной механизм стартера с плунжерной муфтой свободного хода.

1 – ролик; 2 – плунжер; 3 – пружина прижимная; 4 – упоры пружины; 5 – обойма наружная ведущая; 6 – кольцо замковое; 7- чашка; 8 – вспомога­тельная пружина; 9 – втулка отвода; 11 – пружина буферная; 12 – втулка; 13 – кольцо центрирующее; 14 – обойма ведомая; 15 – пластина металли­ческая; 16 – кожух муфты; 17 – шестерня привода; 18 – вкладыш.

Рабочие поверхности ведущей звездочки 5 представ­ляют собой логарифмическую спираль, спираль Архимеда или окружность со смещенным центром, что позволяет полу­чить постоянный угол за­клинивания в 4...6°. При включении муфты в работу ведущая обой­ма 5 поворачивается относи­тельно еще неподвижной ведомой 14 , ролики 1 под дейст­вием прижимных пружин 3 и сил трения переме­щаются в уз­кую часть клиновидного пространства и муфта закли­нива­ется. После пуска двигателя частота вращения шестерни 17 привода и связанной с ней ведомой обоймы превышает час­тоту вращения ведущей обоймы, ролики переходят в широ­кую часть клиновид­ного пространства между обоймами, по­этому передача вращения от венца маховика к якорю исклю­чается.

Воздействие центробежных сил на ролики и плунжеры 2 тре­бует применения прижимных пружин с большими уста­новочными уси­лиями. При неустойчивом пуске возникают значительные ускоре­ния. Действующие на ролики и плун­жеры центробежные силы могут превысить усилия прижим­ных пружин и привести к динамической пробуксовке муфты.

При резких динамических ударах роликов по плунже­рам деформируются юбка и дно плунжера 2 , упоры 4 в плун­жерном отверс­тии обоймы и пружины. Результатом является неравномерное зак­линивание роликов, перегрузка отдельных элементов, снижение надежности работы.

Шестерню 17 привода и обоймы муфт свободного хода для по­вышения механической прочности и износоустойчиво­сти изготавли­вают из высоколегированной стали. Чтобы пре­дотвратить смеще­ние пружин 3 и обеспечить стабильность прижимного усилия, исполь­зуют специальные упоры 4 . Цен­трирующее кольцо 13 уменьшает ра­диальное биение обоймы, ограничивает перекос муфты при заклини­вании роликов и улучшает работу привода в режиме обгона.

Электромагнитное тяговое реле воздействует на меха­низм привода с помощью рычага включения через разрезную поводковую муфту, состоящую из двух половин. Со стороны втулки отвода 9 расположена вспомогательная пружина 8 , упирающаяся в чашку 7 . Такое устройство позволяет разомк­нуть главные контакты тягового реле путем сжатия вспомога­тельной пружины при перемещении втул­ки отвода возврат­ной пружиной в тех случаях, когда шестерню привода заедает в зубчатом венце маховика после отключения стартера.

Схема дистанционного управления стартером приведена на рис. 2.3. При переводе включателя зажигания S1 в положе­ние стартования, контакты KV1:1 дополнительного реле KV1 подклю­чают втягивающую КА2:1 и удерживающую КV2 об­мотки тягового реле к аккумуляторной батарее GB . Под дей­ствием намагничи­вающей силы двух обмоток якорь тягового реле перемещается и с помощью рычага включения вводит шестерню стартера в зацепление с венцом маховика. В конце хода якоря реле замыкаются основные контакты КА2:1 тяго­вого реле и GB оказывается соединенной со стартерным элек­тродвигателем М .

Контакты КА2:1 замыкаются раньше, чем шестерни полностью войдет в зацепление с венцом маховика. Даль­нейшее перемещение шестерни до упорного кольца на валу происходит за счет осевого усилия в винтовых шлицах вала якоря и направляющей муфты втул­ки свободного хода.

Рис. 2.3. Электрическая схема дистанционного управления старте­ром.

S1 – выключатель зажигания; KV1 – обмотка дополнительного реле; KV1:1 – контакты дополнительного реле; КА2 – втягивающая об­мотка тягового реле стартера; KV2 – удерживающая обмотка тягового реле стартера; КА2:1 – контакты тягового реле стартера; GB – аккумуля­торная батарея; М – якорь стартера.

Если при запуске шестерня стартера упирается в венец махо­вика, якорь реле все равно продолжает двигаться, сжи­мая буфер­ную пружину, и замыкает контакты КА2:1 . Якорь стартера вместе с приводом начинают вращаться, и как только зуб шестерни уста­навливается напротив впадины зуб­чатого венца маховика, шестер­ня под действием буферной пружины и осевого усилия в шлицах входит в зацепление с маховиком.

Шестерня остается в зацеплении до тех пор, пока води­тель не отключить питание дополнительного реле стартера. После раз­мыкания контактов КV1:1 дополнительного реле втягивающая КА2 и удерживающая KV2 обмотки тягового реле оказываются включен­ными последовательно, получая питание через контакты КА2:1 . Число витков обеих обмоток одинаково и по ним проходит один и тот же ток. Так как на­правление тока во втягивающей обмотке в этом случае изме­няется, обмотки действуют встречи и создает два равных, но противоположно направленных магнитных потока. Сердеч­ник электромагнита размагничивается и возвратная пружина, пере­мещая якорь реле в исходное положение, размыкает главные кон­такты и выводит шестерню из зацепления с вен­цом маховика.

3. Учебные пособия, приспособления и инструменты

3.1. Стартеры в сборе, разрезанные образцы, щиты с де­та­лями и плакаты.

3.2. Приспособления и инструменты, необходимые для разбор­ки и сборки электростартера.

4. Порядок выполнения работы

4.1. Разобрать стартер.

4.2. Нарисовать схему внутренних соединений кату­шек обмот­ки возбуждения и обмотки якоря.

4.3. Нарисовать эскиз магнитной системы стартер­ного электродвигателя.

4.4. Определить число пазов, число витков в секциях обмот­ки якоря, число коллекторных пластин.

4.5. Нарисовать схему обмотки якоря и рассчитать её шаги.

4.6. Привести частичную разборку тягового реле.

4.7. Нарисовать магнитную систему тягового реле.

4.8. Нарисовать схему соединения обмоток реле.

4.9. Собрать тяговое реле в порядке, обратном раз­борке.

4.10. Собрать стартер в порядке, обратном разборке.

5.1. Тип изучаемого стартера и его техническая харак­теристика.

5.2. Краткое описание особенностей устройства и принципа работы стартера.

5.3. Схема внутренних соединений катушек обмотки возбуж­дения и обмотки якоря.

5.4. Эскиз магнитной системы стартерного электродви­гате­ля.

5.5. Эскиз магнитной системы тягового электромаг­нитного реле.

5.6. Схема соединений обмоток тягового реле.

5.7. Схема управления электростартером.

6. Контрольные вопросы

6.1. Из каких основных реле узлов и деталей состоит элек­тростартер?

6.2. Какие возможны схемы внутренних соединений обмоток возбуждения и якоря в электростартерах?

6.3. Почему пакет якоря набирается из стальных пла­стин?

6.4. Почему пакеты якорей четырехполюсных стартер­ных элек­тродвигателей с волновой обмоткой имеют нечетное число пластин?

6.5. Какой тип щеткодержателей пршленяется в элек­тростар­терах?

6.6. Какие типы коллекторов применяются в электро­старте­рах?

6.7. Почему удерживающая и втягивающая обмотки тягового реле имеют одинаковое число витков, но намотаны проводами разного сечения?

6.8. Каково назначение пружин привода?

6.9. Можно ли в четырехполюсном электродвигателе с вол­новой обмоткой ограничиться установкой двух щеток?

6.10.Каковы преимущества стартеров смешанного воз­бужде­ния?

Стартер предназначен для запуска двигателя автомобиля. Он состоит из трех основных частей: электродвигателя постоянного тока, втягивающего реле и приводной шестерни с обгонной муфтой.

Электродвигатели применяются с электромагнитным возбуждением или с возбуждением от постоянных магнитов. Последние более современные. Они компактнее, проще, потребляют меньший ток и имеют большую скорость вращения, но меньший крутящий момент. Поэтому в конструкцию таких стартеров дополнительно вводится редуктор для увеличения крутящего момента. Редуктор - планетарный, состоящий из трех шестерён, вращающихся вокруг центральной шестерни. Конструкция электродвигателя включает в себя ротор (вращающаяся часть) и статор (неподвижная часть). Питание к ротору подводится с помощью скользящих подпружиненых контактов - щеток. Ток, потребляемый стартером при работе, в пределах 100-200 ампер, а при запуске в морозы может достигать 400 - 500 ампер. Вот почему не рекомендуется держать стартер включенным более 10-15 секунд.

Втягивающее реле предназначено для подачи питания на электродвигатель и подвода приводной шестерни к венцу маховика. При повороте ключа зажигания в положение "Старт" на контакты реле подается питание. При этом замыкается цепь питания электродвигателя, а якорь реле через приводной рычаг вводит в зацепление шестерню с венцом маховика. В более современных стартерах втягивающее реле имеет, кроме основной обмотки, еще и удерживающую. Эта дополнительная обмотка предназначена для уменьшения потребляемого стартером тока, так как для удержания реле во включенном состоянии нужен гораздо меньший ток, чем для его пуска.

Обгонная муфта ("бендикс") предохраняет электродвигатель стартера от поломки после запуска двигателя. Как только частота вращения коленвала превысит частоту вращения стартера, обгонная муфта рассоединяет приводную шестерню и вал электродвигателя.

Неисправности стартера

Несколько "вредных советов", как быстро и эффективно вывести стартер из строя:

1. Наилучший способ - "Классический" . Запустив двигатель, продолжайте удерживать ключ в замке зажигания в положении "Старт". О правильности своих действий Вы можете судить по характерному визгу, который в предсмертных судорогах издает каждый уважающий себя стартер. Если Вы по природе не садист, то ускорить кончину любимого стартера можно, поддав "газку" и раскрутив мотор до 3000-4000 оборотов. При соотношении числа оборотов маховика и стартера где-то в среднем 1/20 нетрудно подсчитать скорость, с которой бендикс пытается угнаться за маховиком на таких оборотах двигателя. Погоня однозначно заканчивается тем, что сильно вспотевший бендикс перегревается и заклинивает, приближая роковой финал. Заклинивший бендикс тянет за собой либо вал с планетарным редуктором и якорем, либо прямо якорь у безредукторных стартеров. Затем уже бешено вращающийся коллектор якоря за какие-то секунды стирает в порошок остатки щеток, а сам якорь нагревается до синюшного цвета. По ходу дела, бывает, отрываются щеткодержатели, разлетается на мелкие куски пластмассовое кольцо планетарного редуктора и даже лопается корпус стартера! Короче, когда вместо визга стартер начнет издавать невнятное похрюкивание, или из-под капота потянется легкий дымок, процедуру можно считать законченной. На все должно уйти минут пять максимум! Заметим также, что неисправный замок зажигания часто берет на себя руководство этой операцией, особенно на дизельных машинах, где стартеры, как правило, имеют большую мощность, и соответственно, через контакты замка текут значительно большие токи, из-за чего контакты со временем выгорают и залипают.
2. Способ "Экологический" , другие названия: "Экономный", "Для ленивых", "Не хочу толкать!" Если Вам близка тема экологии, то ничто не мешает Вам прямо сейчас превратить свою машину в электромобиль. Нет бензина в баке? И не надо! Смело врубаем передачу и поворачиваем ключ зажигания! Ура! Едет!!! Этим способом также можно пользоваться, заглохнув в большой луже (ну не мочить же ноги!), заезжая в гараж, в общем, всегда, когда лень, неохота что-либо искать, в чем-либо разбираться, да вообще отрывать теплое место от теплого кресла! Ну что ж! Несколько сот метров так вполне можно одолеть, причем наверняка это будет последняя лебединая песня стартера! Даже если Вы опомнитесь на полпути, после полученных смертельных ран стартер уже не жилец на этом свете. Эксгумация приконченных таким образом стартеров показывает полную идентичность их останков внутренностям агрегатов, забитых "Классическим" способом.
3. Способ "Эфирный" - только для дизелистов. Дизелисты - народ экономный, не каждый будет заправляться зимней соляркой в лютый мороз. Гораздо проще плеснуть эфирчику куда надо - и вот, вроде и завелась! Только что за подозрительный шум теперь из стартера? Ба! Да бендиксу крантец! Ой, да и корпус стартера треснул? А-а:, ну была какая-то детонация при запуске: ну при чем тут это? А при том, что при неправильной регулировке ТНВД, использовании "разжижителей" вроде эфира, в момент пуска двигателя возможна детонация из-за более раннего воспламенения смеси, и из-за которой венец маховика может совершать обратные удары по бендиксу. Как известно, компрессия в дизельных моторах где-то раза в три в среднем больше, чем у бензиновых, соответственно, в три раза большие перегрузки испытывает и стартер при запуске. Но если при детонации стартер ещё и получает "по зубам", то тут уж никакого здоровья не хватит - стартер отправляется в нокаут. Ломается не только бендикс, часто не выдерживает перегрузок передняя часть стартера (маска), и даже ломается стальной вал якоря! Дизелисты! Пункты приема металлолома ждут Вас!
4. Способ "Лужа" . Старый надежный способ, проверенный многими поколениями тех упрямцев, которые считают, что автомобиль должен ездить в любую погоду по любым дорогам. Ну что же, холодный душ для стартера и затем его прогрев - это хорошая закалка для настоящего стартера. Жаль только, что многие из них после этого начинают "чихать", "кашлять", многих неожиданно "бьет паралич" и они просто заклинивают, так как зачастую якорь просто намертво ржавеет вместе со статором. Может его тогда просто снять и утопить, как Герасим Му-му? Способ очень рекомендуем владельцам автомобилей с автоматической коробкой, особенно для всяких "джипов" и прочих "поддорожников", которые наивно полагают, что "внедорожник" это комфортабельная амфибия. Зато Вы здорово укрепите мышцы спины и плечевого пояса, выталкивая свой заглохший тарантас из болотистого леса или небольшого брода! (Остается, правда, догадываться, а как туда заберется эвакуатор? Таскать на веревке машину с автоматической коробкой оч-чень даже не рекомендуется!!!) "Мокрый стартер - залог здоровья", - вот что теперь станет Вашим девизом при пеших прогулках, которые непременно наступят на время ремонта стартера, или поиска нового.

Устройство стартера автомобиля обеспечивает запуск двигателя ключом зажигания из салона в любых погодных условиях. Большинство современных стартеров аналогичны принципом действия, устройством. Все они, по сути, являются электродвигателями большой мощности кратковременного действия (10 с при нормальной температуре, 15 с зимой). Пусковой цикл состоит из трех попыток с интервалом 30 с между ними. Поскольку у автомобиля имеется единственный источник электроэнергии (аккумулятор), то конструкторы выбрали для стартеров электродвигатель постоянного тока.

Принципиальная схема

Запуск двигателя осуществляется прокручиванием венцом маховика, к которому подведена шестерня стартера. Она зацепляется зубьями с маховиком лишь при срабатывании втягивающего реле, прокручивает маховик мощным усилием (демонстрируется на видео), после чего, возвращается в прежнее не зацепленное состояние. Принцип работы стартера основан на перемещении обгонной муфты, названной бендиксом на валу при срабатывании реле.

Как только скорость маховика становится выше скорости электродвигателя (что свидетельствует о запуске мотора машины), шестерня бендикса отбрасывается обратно, расцепляясь с маховиком. Для этого на валу стартера имеются винтообразные шлицы. Работа стартера кратковременна, после отбрасывания шестерни он в движении автомобиля не участвует. Это обеспечивается конструкцией – шестерня вращается свободно лишь в одну сторону.

Таким образом, последовательность действий при запуске двигателя автомобиля выглядит следующим образом:

1. ключ зажигания замыкает цепь, подающую напряжение на обмотки реле стартера;
2. шестерня бендикса продольно перемещается по валу, зацепляясь с шестерней маховика (на чем и основан принцип работы этого узла);
3. одновременно с перемещением замыкается цепь, подающая напряжение на обмотки электродвигателя стартера;
4. при устойчивой работе мотора автомобиля шестерня бендикса отбрасывается в исходное положение.

В различных модификациях конструкторы увеличивают ресурс агрегата запуска автомобиля, изменяя коллектор (щетки служат дольше), используя смешанное возбуждение обмоток. Надежность расцепления увеличивается специальным реле, состоящим из двух обмоток с одинаковым количеством витков. Принцип работы основан на компенсации противоположных полюсов, при которой сердечник размагничивается, после чего, мощности возвратной пружины становится достаточно для возвращения якоря в исходное состояние. Шестерня расцепляется с маховиком, силовые контакты так же размыкаются. На видео показана работа узлов классического стартера, другие виды агрегата имеют схожее действие, отличаются габаритами.

Типы стартеров

Отличия стартеров различных модификаций заключаются в конструкции устройств зацепления, электрическая часть одинакова у всех . Отличается принцип действия, конструкция двух основных узлов: фрикционного амортизатора, механизма автоматического расцепления.

Классический вариант

Принцип работы стартера классического типа накладывает ограничения на характеристики шестерни муфты, диаметр маховика. Редукторная пара не может иметь соотношение зуба выше 16/18, что требует использования последовательного возбуждения обмоток электродвигателя. Недостатком классического стартера является низкий КПД, сильный нагрев, громоздкая обмотка возбуждения. Режим холостого хода опасен устройству, так как, электродвигатель может «пойти вразнос».
Преимуществом стартера автомобиля с независимым возбуждением является увеличение эффективности, снижение габаритов, отсутствие перегрева. Получают независимое возбуждение тремя способами, учитывая принцип работы ЭДВ:

• подключение обмотки к независимому от якоря источнику тока (управляемое возбуждение);
• установкой на статор постоянных магнитов (неуправляемое возбуждение);
• параллельным подключением обмотки (параллельное возбуждение).

С планетарным редуктором

Для автомобиля пригоден лишь второй вариант, улучшенный встроенным в корпус стартера планетарным редуктором. Преимущества конструкции этого типа заключаются в следующем:

• падение напряжения аккумулятора при запуске ДВС не влияет на магнитное поле электродвигателя;
• многополюсная магнитная система компактнее электромагнитной;
• принцип работы магнитной системы позволяет увеличить КПД;
• дешевые ферропорошки, из которых делают магниты, снижают стоимость стартера;
• планетарный редуктор адаптирует характеристики электродвигателя с частотой вращения коленвала;
• при холодном запуске потребляется меньший ток, увеличивается надежность пуска.

Принцип работы планетарного редуктора предполагает высокий износ шестеренок. Для увеличения ресурса главная шестерня отливается из термореактивной пластмассы под давлением, армируется бронзой. Снижается шум при работе, увеличивается прочность, износостойкость. Использование жесткого графита в коллекторных щетках, удаление из материала порошка меди увеличило межремонтный период этого узла. Существуют виды приводных механизмов: инерционные, электромеханические, комбинированные. Муфты свободного хода бывают храповые, роликовые, фрикционно-храповые.