Автомобильные стартеры
Автомобильный стартер нужен для запуска двигателя.
Дело в том, что сам двигатель внутреннего сгорания не может самостоятельно раскрутиться, ему нужно предварительно сжать топливовоздушную смесь и поджечь её. Сжимается топливовоздушная смесь при вращении коленвала двигателя. Чтобы раскрутить коленвал как раз и нужен стартер.
Хотя тут надо сделать ремарку: для карбюраторных двигателей еще был вариант, так называемый «кривой» стартер. Это изогнутая рукоятка при помощи которой можно было завести двигатель, если исправна система зажигания и водитель достаточно сильный 🙂
По своей сути стартер — это простейший электромотор, с дополнительными функциями.
Конструкции автомобильных стартеров разных моделей очень похожи друг на друга.
Различают следующие основные части электрического стартера:
Электродвигатель. Сюда входят: ротор (или как его еще называют якорь), внешние магниты, щеточный узел . Все это размещено в металлическом корпусе.
Корпус имеет форму стакана. На внутреннюю стенку корпуса, винтами, крепятся обмотки возбуждения (как правило четыре) совместно с сердечниками (полюсами). Однако в последнее время электромагниты заменяются постоянными магнитами, которые приклеиваются к стенкам корпуса.
Якорь стартера представляет собой ось из легированной стали, на которую запрессован сердечник якоря и коллекторные пластины. Сердечник имеет пазы для укладки обмоток якоря. Концы обмоток надежно крепятся к коллекторным пластинам. Коллекторные пластины расположены по кругу и жестко установлены на диэлектрической основе. Диаметр сердечника напрямую связан с внутренним диаметром корпуса (совместно с обмотками). Якорь крепится в передней крышке стартера и в задней крышке при помощи втулок, изготовленных из бронзы, латуни, реже из меди. Втулки одновременно являются и подшипниками.
Щеткодержатель вместе со щетками расположен около коллекторных пластин, через него подается рабочее напряжение на медно-графитные щетки, а затем на коллекторные пластины якоря. Щеткодержатель выполнен в виде диэлектрической обоймы с металлическими вставками, внутри которых находятся щетки. Контакты щеток (мягкий многожильный провод) при помощи точечной сварки привариваются к полюсным пластинам. Полюсными пластинами обычно являются хвосты обмоток возбуждения.
Втягивающее реле или тяговое реле устанавливается на корпус стартера. В корпусе тягового реле, в задней части находятся силовые контакты – пятаки, и подвижный контакт-перемычка, выполненные из мягких металлов. Пятаки представляют собой обыкновенные болты, запрессованные в эбонитовую крышку тягового реле. При помощи гаек к ним крепятся силовые провода от аккумулятора и от плюсовых щеток стартера. Сердечник тягового реле соединяется, через подвижное коромысло с обгонной муфтой, который так же называют бендиксом.
Обгонная муфта (бендикс) крепится подвижно на вал якоря и представляет собой роликовый механизм, который связан с шестерней зацепления с венцом маховика. Конструкция собрана так, что при подаче крутящего момента на бендикс в одну сторону, ролики, находящиеся в сепараторе выходят из пазов сепаратора и жестко фиксируют шестерню к наружной обойме. При вращении в противоположную сторону ролики западают в сепаратор, и шестерня вращается независимо от наружной обоймы.
Стартер 42.3708: 1 – заглушка; 2 – крышка со стороны привода; 3 – ось рычага; 4 – вал ротора; 5 – шестерня привода; 6 – привод стартера; 7 – ротор; 8 – промежуточная опора; 9 – рычаг привода; 10 – корпус; 11 – обмотка статора; 12 – полюс; 13 – заклепка; 14 – якорь тягового реле; 15 – опорная шайба пружины; 16 – пружина якоря реле; 17 – корпус тягового реле; 18 – удерживающая обмотка; 19 – втягивающая обмотка; 20 – пружина; 21 – контактный диск; 22 – крышка тягового реле; 23 – пружина; 24 – контактный болт; 25 – вывод; 26 – изоляционная втулка; 27 – пружина щетки; 28 – крышка со стороны коллектора; 29 – уплотнительное кольцо; 30 – стяжной болт; 31 – защитный кожух; 32 – щетка; 33 – держатель щетки; 34 – упорное кольцо; 35 – стопорное кольцо; 36 – упорная шайба; 37 – обмотка ротора; 38 – плунжер якоря реле; 39 – изоляционная втулка; 40, 41 – защитные колпаки; 42 – коллектор; 43 – втулка вала ротора; 44 – буферная пружина
Принцип работы пусковой системы и стартера
Этапы работы стартера следующие: подача напряжения на тяговое реле, стыковка с зубчатым венцом маховика, запуск электродвигателя стартера, отключение электродвигателя, расстыковка стартера.
Схема включения стаpтеpа: 1 – выключатель «массы»; 2 – аккумулятоpная батаpея; 3 – дополнительное pеле стаpтеpа; 4 – выключатель (замок) зажигания; 5 – вольтметр; 6 – контактный диск; 7 – втягивающая обмотка; 8 – удеpживающая обмотка; 9 – тяговое pеле стаpтеpа; 10 – стаpтеp
Более подробно это выглядит так: При включении замка зажигания и повороте ключа в положение запуск, замыкаются контакты дополнительного реле стартера и напряжение от АКБ подается на обмотку втягивающего реде. Напрямую, через замок зажигания, коммутировать ток на втягивающем реле нельзя, поскольку его сила достаточно большая.
Втягивающее реле начинает работать и приводит шестерню привода стартера в зацепление с маховиком двигателя. В своем крайнем положении сердечника реле через подвижный контакт замыкает силовые пятаки тем самым пуская ток от АКБ на плюсовой провод стартера.
Плюс стартера соединен с плюсовой полюсной пластиной и плюсовыми щётками. Минус по умолчанию подключен постоянно. После подачи тока вокруг обмоток якоря и обмоток возбуждения возникают магнитные потоки, которые направлены в одну сторону. Одинаковые полюса магнита отталкиваются друг от друга, так возникает круговое движение якоря.
Якорь начинает вращаться и приводит в действие маховик. Если двигатель автомобиля завелся, а ключ зажигания еще не отпущен, наступает момент, когда обороты двигателя превышают обороты стартера, в этом случае срабатывает обгонный механизм бендикса, что предотвращает поломку стартера.
Наглядно все этапы работы стартера можно посмотреть на 3D анимации:
По своей конструкции стартер может быть:с редуктором и без редуктора.
Внутри редукторного стартера установлен, как правило, планетарный редуктор. Он в несколько раз усиливает 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:
— простоту устройства и более высокую ремонтопригодность;
— более быстрый запуск мотора, за счет моментального соединение с венцом маховика после подачи тока;
— стойкость в к высоким нагрузкам.
В настоящее время предпочтение отдается редукторным стартерам.
Редукторный стартер: 1 — коллектор; 2 — задняя крышка; 3 — корпус статора; 4 — тяговое реле; якорь реле; 6 — крышка со стороны привода; 7 — рычаг; 8 — кронштейн рычага; 9 — уплотнительная прокладка; 10 — планетарная шестерня; 11 — шестерня привода; 12 — вкладыш крышки; 13 — ограничительное кольцо; 14 — вал привода; 15 — обгонная муфта; 16 — поводковое кольцо; 17 — опора вала приво-да. вкладышем;18 — шестерня с внутренним зацеплением; 19 — водило; 20 — центральная шестерня; 21 — опора вала якоря; 22 — постоянный магнит; 23 — якорь; 24 — щеткодержатель; 25 — щетка;
Принцип работы стартера, а так же устройство бендикса хорошо показаны в обучающем фильме: