Стартер — назначение и устройство

Стартер служит для пуска двигателя и является основным элементом системы пуска двигателя, в которую помимо стартера входит аккумуляторная батарея, выключатель зажигания, а также дополнительное реле включения стартера (автомобиль ВАЗ-2109). Стартер состоит из электродвигателя постоянного тока и привода.

Устройство и принцип действия простейшего электродвигателя постоянного тока

Простейший электродвигатель постоянного тока (рис. 160) состоит из корпуса, внутри которого помещены два электромагнита 1 и 5 с обмотками возбуждения 2 и 4, создающими постоянные северный и южный полюсы. Между полюсами электромагнитов на валу 3 расположена медная рамка 10, присоединенная концами к медным полукольцам коллектора 9, изолированным друг от друга. По коллектору скользят плюсовая и минусовая щетки 8, соединенные соответственно с плюсом и минусом источника 7 постоянного тока (аккумуляторной батареей).





При замыкании электронной цепи выключателем 6 ток от плюса источника тока последовательно проходит по обмоткам 4 и 2 полюсов, плюсовую щетку и полукольцо коллектора, по рамке 10 на другое полукольцо 9 и через минусовую щетку возвращается на минус источника тока. На полюсах и вокруг проводников рамки возникает магнитное поле. При этом круговое магнитное поле рамки выгибает поток магнитных линий электромагнитов, которые в свою очередь, стремясь выпрямиться, давят на рамку, создавая пару сил С. Такое взаимодействие магнитных полей обеспечивает поворот рамки с валом; после каждого полуоборота полукольца 9 коллектора попадают под другие щетки, и направление тока в рамке меняется, а направление тока в сторонах рамки, проходящих под полюсами электромагнитов, сохраняется. Поэтому взаимодействие магнитных полей остается прежним и рамка с валом 3 электродвигателя будет вращаться только в одну сторону.

Привод стартера включает в себя втягивающее реле 12 (рис. 161), на якоре 13 которого имеется контактный диск 8; установленный на оси 15 двуплечий рычаг 14, одно плечо которого шарнирно соединяется с якорем 13, а другое, вильчатой формы, — с муфтой 16; муфту 16 свободного хода, которая вращается совместно с валом якоря стартера и может перемешаться по его шлицевому концу.

Работа стартера

Работа стартера и других приборов системы пуска двигателя осуществляется следующим образом. Включение стартера производится поворотом ключа в замке 21 зажигания по часовой стрелке в положение, при котором замыкаются его контакты 50 и 30. При этом по обмотке 1 реле 4 включения начинает протекать ток. Сердечник 3 реле намагничивается и притягивает якорь 5, замыкая контакты 6 и 7, через которые ток идет к обмоткам 10 и 11 втягивающего реле 12. При прохождении тока по обмоткам 10 и 11 сердечник 9 намагничивается и втягивает якорь 13. Соединенный с якорем рычаг 14 поворачивается на оси 15 и вильчатым концом перемещает муфту 16 свободного хода по шлицам вала якоря генератора, вводя размещенную на муфте шестерню в зацепление с зубчатым венцом маховика. В конце своего хода якорь с помощью контактного диска 8 замыкает через клеммы 19 цепь рабочего тока обмоток стартера. При этом втягивающая обмотка И реле закорачивается и сердечник 13 будет удерживаться в рабочем положении только удерживающей обмоткой 10, а якорь стартера начнет вращаться, обеспечивая пуск двигателя.

При выключении стартера поворотом ключа в замке 21 зажигания против часовой стрелки размыкаются его контакты 50 и 30, после чего под действием пружины 2 контакты 6 и 7 размыкаются, и ток перестает поступать на обмотки втягивающего реле. Под действием возвратной пружины якорь 13 втягивающего реле вернется в исходное положение и рычагом 14 выведет муфту 16 из зацепления с зубчатым венцом маховика.

Конструктивные особенности стартеров рассматриваемых автомобилей

На рассматриваемых легковых автомобилях устанавливают аналогичные по конструкции стартеры. На автомобилях АЗЛК-2141 и ВАЗ-2105 установлены унифицированные стартеры СТ221 (на автомобилях ранних выпусков) или 35. 3708 (на автомобилях более поздних выпусков). На автомобилях АЗЛК-21412 и ИЖ-21251 также устанавливаются унифицированные стартеры модели 421.3708.



Стартеры изучаемых автомобилей представляют собой четырехполюсный четырехщеточный электродвигатель постоянного тока со смешанным соединением обмоток возбуждения.

Основными частями стартера являются корпус (статор), закрытый с двух сторон стягиваемыми болтами крышками, тетки, якорь, втягивающее реле и привод с муфтой свободного хода и шестерней.

В корпусе 29 (рис. 162) стартера винтами укреплены четыре стальных полюса 28, на которые надеты катушки обмотки возбуждения. В стартерах 29.3708 автомобиля ВАЗ-2109, 26.3708 автомобиля ЗАЗ-1102, а также 35.3708 автомобилей АЗЛК-2141 и ВАЗ-2105 имеются по три сериесные катушки, которые соединены последовательно с обмоткой якоря, а четвертая (шунтовая) включена параллельно обмотке якоря. В остальных стартерах автомобилей применяют по две сериесные и по две шунтовые катушки.





Поскольку через сериесные обмотки при пуске двигателя проходит большой ток (до 5000 А), они, как и обмотки якоря, выполнены из медной ленты с большой площадью поперечного сечения. Одна четвертая катушка (шунтовая) включается параллельно обмотке якоря. Ее обмотка тонкая — рассчитана на сравнительно небольшой ток. Такое смешанное соединение обмоток возбуждения позволяет получить большой крутящий момент на валу якоря в начале вращения коленчатого вала и низкую частоту вращения якоря на холостом ходу. Это улучшает условия работы муфты 5 свободного хода привода, уменьшает износ втулок 21 вала якоря и предотвращает его разнос.

Четыре медно-графитовые щетки 19 установлены в щеткодержателях, прикрепленных в крышке 24. К двум щеткодержателям положительных щеток, изолированным от крышки пластмассовыми пластинами, присоединяются выводы сериесных катушек. Другие два щеткодержателя, к одному из которых присоединен вывод шунтовой катушки, приклепаны к крышке 24, т. е. соединены с «массой», и в них вставляются отрицательные щетки. Все щетки прижимаются к коллектору спиральными пружинами.

Якорь состоит из вала 1 и напрессованных на него сердечника 26 с обмоткой 25 и коллектора 18. Обмотка уложена в пазы сердечника, набранного из тонких пластин электротехнической стали. Концы обмотки выведены на изолированные друг от друга пластины коллектора. Коллекторы стартеров автомобилей ВАЗ-2109, ЗАЗ-1102, а также стартера 35.3708 автомобилей АЗЛК-2141 и ВАЗ-2105 торцовые, выполнены в виде пластмассового диска с залитыми в нем медными пластинами. Такой коллектор позволяет уменьшить длину и массу стартера, а также способствует более длительной работе щеточного узла. На остальных стартерах коллекторы цилиндрические, собраны на пластмассовом трубчатом основании.



Вал 1 якоря вращается в двух пористых металлокерамических втулках 21, пропитанных маслом и запрессованных в крышки стартера. В отличие от остальных автомобилей на автомобиле ВАЗ-2109 вал якоря стартера имеет только одну опорную втулку 21 в крышке 24 стартера, а вторая опора предусмотрена в картере сцепления.

Втягивающее реле 10 устанавливается сверху на корпусе стартера и состоит из корпуса со втягивающей 11 и удерживающей 12 обмотками, крышки 16 с контактными болтами 17 и якоря 9 со штоком 13, сердечником 14 и контактными пластинами.

Передняя крышка 7 стартера имеет фланец, которым стартер крепится к картеру сцепления. В этой крышке на валу якоря смонтирован привод стартера.

Привод стартера включает в себя пластмассовый рычаг 8 с буферной пружиной 33 и обгонную роликовую муфту 5 (муфту свободного хода) с шестерней 2. Муфта обеспечивает передачу крутящего момента от стартера к венцу маховика при пуске двигателя и отсоединение шестерни стартера от маховика после пуска двигателя.

При пуске двигателя вращение якоря через винтовые шлицы вала 1 и ступицу 35 передается наружному кольцу 34 роликовой обгонной муфты 5. Три ролика 4 этой муфты пружинами через плунжеры 38 смещаются в узкую сторону пазов наружного кольца 34 и всегда заклинены, а внутреннее кольцо 37 вращается как одно целое с наружным (рис. 162, а). При работающем стартере эффект заклинивания усиливается. Ступицы 35 муфты и шестерня 2, перемещаясь рычагом 8 по винтовым шлицам, входят в зацепление с зубчатым венцом маховика, и от вала 1 якоря через шестерню и маховик будет передаваться крутящий момент на коленчатый вал двигателя.



После пуска двигателя, когда электрическая цепь управления отключается, все подвижные части реле и механизмы привода стартера займут исходное положение под действием пружин втягивающего реле и буферной пружины 33.

Если двигатель начнет работать, а стартер не будет выключен, зубчатый венец маховика заставит шестерню стартера и внутреннее кольцо 37 (рис. 162, Б) муфты вращаться с более высокой частотой, чем вращается наружная муфта 34 со ступицей 35. При этом ролики 4 при помощи пружин сдвинутся по наклонной поверхности пазов в широкую часть и позволят наружному кольцу вращаться свободно, не передавая усилия на вал якоря, что предупреждает поломку стартера.

Если при перемещении привода зуб шестерни стартера совпадает с зубцом венца маховика, буферная пружина 33 привода сожмется больше, позволяя рычагу 8 перемещаться дальше и замкнуть электрическую цепь стартера. Когда якорь повернется, шестерня под действием буферной пружины сразу же войдет в зацепление с венцом маховика. Учитывая, что при пуске (особенно холодного двигателя) стартер потребляет ток большой силы, продолжительность его включения не должна превышать 5...10 с, а промежуток между включениями должен быть не менее 20...30 с.

Крепление стартера

Крепление стартера к картеру сцепления осуществляется на автомобилях ВАЗ-2109 и ЗАЗ-1102 с передней по ходу автомобиля стороны двигателя соответственно на трех или на двух шпильках; на автомобилях АЗЛК-2141 и ВАЗ-2105 — тремя болтами, ввернутыми в резьбовые отверстия передней крышки стартера, с правой стороны двигателя; а на остальных автомобилях — на двух шпильках с левой стороны двигателя.