Как устроен автомобильный стартер?
Чтобы двигатель внутреннего сгорания начал свою работу, требуется механизм, который его запустит. Коленчатый вал начинает свое вращение благодаря электрическому стартеру. Ранее использовались «кривой стартер» или «пусковая рукоятка», но на современных авто они не применяются.
Современные системы Start-Stop запускают бензиновые моторы, воспламеняя искрой сжатую топливно-воздушную смесь – стартер не нужен. Когда-то в автомобилях использовался стартер-генератор, прокручивающий коленвал ремнем навесного оборудования.
Мы подробно рассказали, как работает автомобильный стартер. Все об устройстве – в видео и статье:
Нужен оригинальный б/у стартер? Закажите его в каталоге «АвтоСтронг».
Принцип работы классического стартера
Классический стартер – это электромотор, прокручивающий коленвал за венец маховика. На валу стартера установлена шестерня, которая не постоянно зацеплена с зубцами венца, а только в момент запуска мотора, когда она «выдвигается» вперед. Результат – вал стартера вращается и прикладывает к коленвалу крутящий момент. Запускаются поршни, подается топливо и воспламеняется топливо-воздушная смесь, после чего запускается двигатель.
После того, как ключ перестает быть в положении «старт», стартер не вращается (на него не подается напряжение), а шестерня расцепляется с венцом маховика благодаря возвратной пружине.
Устройство стартера
В статоре стартера установлены постоянные магниты. Ток подается на обмотку через щеточный узел. Щетками выступают графитовые стержни.
Также стартер не обходится без редуктора, который облегчает стартер и дает возможность использовать менее мощный электромотор. Редуктор увеличивает крутящий момент, который развивает электромотор, при этом уменьшая скорость вращения.
В современных авто не используются безредукторные стартеры, причина – в высоком энергопотреблении безредукторных стартеров с установленными в них электромагнитами.
На валу, установленном на выходе из редуктора, есть бендикс – шестерня с обгонной муфтой. Шестерня выдвигается и цепляется с венцом маховика, и вращение стартера передается на коленвал. После запуска мотора маховик вращается в разы быстрее, чем вращался стартер. Стартер не выходит из строя благодаря обгонной муфте – вращение маховика не передается на вал редуктора и стартер.
Выдвижение бендикса происходит благодаря втягивающему реле – электромагниту с втягивающей и удерживающей обмотками. Он установлен на стартере. Сердечник (шток) реле передвигается после подачи напряжения благодаря магнитному полю.
Шток втягивающего реле движется назад, замыкая при этом контакты реле – «пятаки». Через «пятаки» на стартер подается плюс от аккумулятора. После этого:
• начинает вращение ротор стартера;
• отключается втягивающая обмотка из-за отсутствия «минуса»;
• магнитное поле, появившееся из-за удерживающей обмотки, удерживает сердечники реле.
Основные неисправности стартера
Выход стартера из строя приводит к тому, что двигатель не запускается. Причем стартер может прокручиваться, а коленвал – нет. В таком случае:
Редукторный стартер выйдет из строя за несколько минут, если будет вращаться от маховика заведенного мотора. В случае, если хорошо прогретый мотор запускается плохо, проверьте втулки и подшипники стартера: иногда они расширяются из-за нагрева и подклинивают вал якоря.
Проверяем, исправен ли б/у стартер
Узнать, корректно ли работает стартер, можно, используя заряженную АКБ и двух проводов. Корпус стартера нужно соединить с «минусом», а второй провод – с «плюсом» АКБ. Не дотрагивайтесь им до корпуса стартера во избежание короткого замыкания!
Используйте плюсовый провод и дотрагивайтесь по очереди до:
• контакта втягивающего реле – бендикс должен выдвигаться вперед;
• силового контакта стартера – начнут вращаться вал стартера и бендикс;
• одновременно – сперва контакта реле, после – верхнего силового контакта стартера. Бендикс выдвинется и начнет вращение (вместе с валом).
Зачем стартеру якорь и обмотка
Как устроен стартер автомобиля, его назначение и принцип действия
Для запуска двигателя внутреннего сгорания необходимо, чтобы в нем воспламенилась воздушно топливная смесь. Чтобы сделать это, требуется раскрутить коленвал до минимальных необходимых для нормальной работы оборотов, от чего в цилиндрах начинаются рабочие процессы, в соответствии с тактами работы ДВС. Провернуть коленчатый вал при запуске двигателя поможет электромеханическое устройство, которое и называется стартер.
Устройство стартера
Конструктивно стартер представляет собой электродвигатель и предназначен для преобразования электрической в механическую энергию. Принцип его работы состоит в том, что по закону Ампера рамка с током, находящаяся в постоянном магнитном поле, начинает вращаться. Рассмотрим основные узлы стартера.
- Корпус со стальным сердечником (башмаком), с проводящей обмоткой. В корпус устанавливается и укрепляется болтами четыре сердечника. Получается обмотка статора, которую еще называют обмоткой возбуждения. Вход на обмотку подается со стороны корпуса, а выход на две щетки медно-графитового типа. В результате получается стандартный электромагнит. Конструкция стартера в современных автомобилях проще – здесь сердечники заменяются постоянными магнитами, что позволяет делать устройства компактнее.
- Якорь – стальной вал, на который набирается сердечник. Он делается из тонких листов специальной электротехнической стали, чтобы исключить влияние вихревых токов. В пазах сердечника размещаются проводящие рамки, выводящиеся на коллектор из меди. На него выходят щетки обмотки статора с положительным зарядом и отрицательные щетки, выведенные на массу устройства.
- Задняя крышка имеет специальные щеткодержатели, которые удерживают щетки на месте и подпружинивают их для улучшения качества контакта с коллектором. В центре установлена опорная втулка для упора якоря.
Работа электродвигателя стартера
Принцип работы стартера практически не отличается от электродвигателя. От плюсовой клеммы аккумулятора ток подается на входной контакт, переходя на обмотку стартера или возбуждения и на положительные медно-графитовые щетки, контактирующие с коллектором. Оттуда он переходит в проводящие рамки якоря, отрицательные щетки массы и отрицательную клемму аккумулятора.
При взаимодействии магнитных полей статора и якоря последний начинает вращаться, превращая электрическую энергию в механическую. Это требуется, чтобы заставить вращаться коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания. На современных устройствах ток не нужно подавать на обмотку возбуждения, поскольку она заменена постоянными магнитами. От аккумулятора он направляется непосредственно на положительные щетки, от которых, через коллектор ток перетекает на обмотку якоря. Нужно учитывать, что по плюсовому проводу проходит ток до 400 А, поэтому его материал и сечение должны соответствовать этому параметру.
Как стартер запускает двигатель
Единственное назначение стартера – запуск двигателя автомобиля, поэтому в нем есть специальные соединительные устройства, которые передают ему выработанную механическую энергию.
Для этого на якоре делаются шлицы, на которые устанавливается направляющая и бендикс. Он представляет собой специальную конструкцию, которая должна вращаться с определенной скоростью, передавая вращение вала якоря на шестерню. При этом бендикс поступательно перемещается по валу якоря, при этом вращаясь вместе с ним.
Для перемещения бендикса служит вилка, вставленная в пазы направляющей. Она может перемещаться относительно оси крепления, подавая бендикс вперед или назад, в зависимости от того, работает стартер или нет. Вилка приводится в движение сердечником, соединенным с реле или электромагнитом.
Принцип работы реле стартера прост: его контакты выводятся на замок зажигания и аккумулятор, при включении зажигания, ток приходит на катушку реле, она примагничивает сердечник, который выдвигает вилку вперед. Одновременно намагниченное реле замыкает силовой провод аккумулятора и стартера при помощи медного пятака. При размыкании цепи зажигания, катушка перестает притягивать сердечник, который под воздействием пружинок возвращается на исходную позицию. Якорь начинает вращаться в тот момент, когда бендикс подается вперед, при размыкании контакта – стартер перестает вращаться, а бендикс подается назад. Вся эта конструкция закрывается корпусом и называется втягивающее реле стартера.
Стартер устанавливают непосредственно возле маховика двигателя, который жестко крепится на коленчатый вал. На боковой части диска маховика установлен зубчатый венец, который подходит шестерне стартера. При повороте ключа зажигания в положение запуска двигателя втягивающее реле вставляет шестерню бендикса в зубчатый венец маховика, после чего замыкается контакт на электродвигатель. Вал якоря начинает вращаться, усилие передается на маховик и коленчатый вал, в результате чего заводится двигатель. После запуска двигателя контакт ключа зажигания размыкается, все детали возвращаются в первоначальное положение. Стартер при этом останавливается, а двигатель продолжает работать.
Особенности конструкции
Устройство и работа стартера на постоянных магнитах отличается более сложной системой передачи усилия на вал, который приводит в движение бендикс. Для этого используется планетарная передача, которая крепится на более короткую часть вала, жестко связанную с якорем. Вал бендикса вращается при этом на водиле, связанном с планетарными шестернями или сателлитами главной шестерни вала якоря. Так работают так называемые редукторные стартеры.
Бендикс тоже имеет свое устройство и часто называется обгонная муфта или муфта свободного хода. Проблема состоит в том, что его шестерня должна заставить маховик вращаться с частотой не меньше 100 оборотов в минуту. При этом сама она вращается с частотой 1000 оборотов в минуту. В момент, когда двигатель заводится, его коленвал начинает вращаться с большой частотой, около 1000 оборотов и если шестерня бендикса остается в зацеплении, она будет вращаться 10000 оборотов в минуту, в результате чего стартер выйдет из строя. Чтобы этого не произошло, в бендиксе предусмотрен специальный механизм, препятствующий передаче вращения от маховика на вал якоря.
Основные неисправности
Несмотря на то что устройство стартера достаточно простое, периодически возникают проблемы, о которых лучше знать заранее. Часто случается так, что от корпуса отстают и падают магниты. Данная неисправность легко устраняется, достаточно приклеить их обратно, что можно сделать даже самостоятельно.
Со временем изнашиваются опорные втулки, на них упирается якорь, который начинает вибрировать и биться, ухудшая контакт щеток и коллектора. Это приводит к нестабильной работе стартера, искрению, выгоранию щеток. Нужно проточить коллектор, заменить щетки и втулки.
Еще одна часто встречающаяся проблема – износ роликов бендикса. В этом случае вал якоря просто не проворачивает шестерню, а она не крутит маховик. Чтобы решить проблему, требуется заменить бендикс.
Но чаще всего выходит из строя втягивающее реле. Например, когда залипает пятак, который под воздействием высокого тока приваривается к контактам. Тогда при выключении зажигания, якорь стартера продолжает вращаться, поскольку основной контакт не разомкнут. Чтобы устранить проблему, нужно просто снять минусовую клемму аккумулятора, затем достаточно просто почистить пятак, но иногда нужно менять все втягивающее реле.
5 минут и салон авто как новый.
Посмотрите фото до и после
Ремонт стекла авто своими руками.
Спасает от трещин и сколов.
видеорегистратор + зеркало заднего вида + камера заднего вида
+ датчик движения + технология Dual cam + G-Sensor.
12в1 — видеорегистратор, GPS-навигатор,
камера, интернет, радар, FM, G-sensor.
Салон будет как новый!
Легко чистятся, не трутся, не рвутся.
Устройство автомобилей
В подавляющем большинстве современных автомобилей применяется способ пуска двигателя от электродвигателя, который в совокупности с дополнительными устройствами называется стартером. В момент пуска двигателя стартер потребляет энергию от аккумуляторной батареи автомобиля.
Стартер обеспечивает пусковую частоту вращения коленчатого вала, которая для карбюраторных двигателей составляет 40…80 об/мин, а для дизелей – 250 об/мин.
Стартер состоит из электродвигателя постоянного тока, механизмов привода и управления. На автомобильных стартерах применяют четырехполюсные электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения. Недостатком таких двигателей является высокая частота вращения якоря в режиме холостого хода, что приводит к возрастанию центробежных сил, действующих на якорь, и иногда может произойти его разрушение «вразнос».
Для уменьшения частоты вращения в режиме холостого хода применяют электродвигатели смешанного возбуждения, имеющие еще и параллельную обмотку возбуждения.
Привод коленчатого вала от стартера осуществляется посредством шестерни (бендикса), входящей в зацепление с венцом маховика только во время пуска двигателя. Управление приводом стартеров на современных автомобилях осуществляется электромагнитным реле, подвижный сердечник которого через рычаг передает на шестерню осевое усилие, одновременно замыкая контакты цепи питания электродвигателя стартера.
В конструкции привода некоторых стартеров (например, стартер 57.3708 автомобилей ВАЗ-2110, -2112) предусматривается дополнительная зубчатая передача планетарного типа, повышающая передаваемый коленчатому валу крутящий момент. Такая конструкция позволяет уменьшить общие габариты стартера за счет использования электродвигателя меньших размеров.
Включение электромагнитного реле производится либо непосредственно выключателем зажигания или выключателем приборов и стартера, либо теми же выключателями через дополнительное (вынесенное) реле стартера.
Общее устройство автомобильного стартера с планетарным редуктором приведено на рис. 1.
Требования, предъявляемые к стартеру
Как и к другим механизмам и устройствам автомобилей, к стартеру предъявляются общие требования — минимальные габариты и масса, длительная и надежная работа в режиме штатных нагрузок, а также удобство технического обслуживания и ремонта.
К специфическим требованиям, обусловленным назначением и условиями работы стартера можно отнести следующее:
Стартер должен развивать мощность, достаточную для преодоления моментов сил сопротивления в интервале температур окружающей среды, на который рассчитана эксплуатация машины и ее двигателя. Повышение температуры стартера во время пусковых циклов не должно приводить к изменениям, отрицательно влияющим на его работоспособность. Для различных типов транспортных средств используются стартеры различной мощности. Так, на легковых автомобилях мощность стартера может составлять 1…2.2 кВт; на грузовых – 4…8 кВт; на тракторах – 1,6…4 кВт; на тяжелой дизельной спецтехнике – до 9 кВт и даже более.
Частота вращения якоря электродвигателя стартера должна обеспечивать пусковую частоту коленчатого вала и уверенный пуск двигателя в интервале эксплуатационных температур.
Якорь стартера должен иметь надежный привод к коленчатому валу при пуске двигателя и автоматически отключаться от него после осуществления пуска. Конструкция стартера и зубчатая передача должны обеспечивать надежный ввод шестерни в зацепление и передачу коленчатому валу двигателя вращающего момента.
Шестерня привода стартера не должна самопроизвольно входить в зацепление с венцом маховика. Муфта свободного хода привода должна защищать якорь от механических повреждений после пуска двигателя.
Тяговое реле стартера должно обеспечивать ввод шестерни в зацепление и включение стартера при снижении напряжения на клеммах аккумуляторной батареи до 75% номинального (для 12-вольтовой батареи стартер должен быть работоспособен при напряжении 9 В, для 24-вольтовой — при 18 В) при температуре окружающей среды 20±5 °С.
Контакты тягового реле должны оставаться замкнутыми при снижении напряжения на выводах стартера до 5,4 и 10,8 В при номинальных напряжениях соответственно 12 и 24 В.
Контактные узлы электродвигателя стартера должны выдерживать существенное повышение температуры в момент пуска.
Поскольку стартер обычно располагается вблизи маховика и крепится сбоку на картере двигателя, возможно попадание загрязнений, воды и смазочного материала в корпус стартера, что крайне неблагоприятно отразится на его работе и может привести к отказу. Поэтому стартеры обычно выполняют в защищенном исполнении, а для транспортных средств, рассчитанных на эксплуатацию в сложных дорожных условиях — в герметичном исполнении.
Работа стартера
Включение стартера производится поворотом ключа в выключателе зажигания 1 (рис. 2) по часовой стрелке в положение, при котором замыкаются контакты «50» и «30». При этом по обмотке 1 вспомогательного 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 (удерживающая) и 11 (втягивающая) 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 свободного хода по шлицам вала якоря, вводя размещенную на муфте шестерню в зацепление с зубчатым венцом маховика.
В конце хода якорь с помощью контактного диска 8 замыкает через контакты 19 цепь рабочего тока обмоток стартера. При этом втягивающая обмотка 11 реле закорачивается и сердечник 13 будет удерживаться в рабочем положении только обмоткой 10, а якорь стартера начнет вращаться, обеспечивая пуск двигателя.
Отключение одной из обмоток втягивающего реле позволяет снизить потребляемую этим реле энергию от аккумуляторной батареи, и обеспечить эффективное вращение якоря электродвигателя стартера даже при не полностью заряженной аккумуляторной батарее.
При выключении стартера поворотом ключа в выключателе 21 зажигания против часовой стрелки размыкаются 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 втягивающего реле вернется в исходное положение и рычагом 14 выведет муфту 16 с шестерней привода из зацепления с зубчатым венцом маховика.
На легковых автомобилях устанавливают унифицированные стартеры. Так, например, на автомобилях АЗЛК-2141 и ВАЗ-2105 применяют стартеры 35.3708 или СТ221. На автомобилях АЗЛК-21412 и ИЖ-21251 устанавливают унифицированный стартер 421.3708.
В корпусе стартера укреплены винтами четыре стальных полюса, на которые надеты обмотки возбуждения. Три катушки сериесные, соединены последовательно с обмоткой якоря, а четвертая (шунтовая) включена параллельно обмотке якоря.
В остальных стартерах применяют по две сериесные и по две шунтовые катушки. Эти стартеры, как правило, имеют четырехполюсный четырехщеточный электродвигатель постоянного тока со смешанным соединением обмоток возбуждения.
Поскольку через сериесные обмотки при пуске двигателя протекает ток большой силы (до 5000 А), они, как и обмотки якоря, выполнены из медной ленты с большой площадью поперечного сечения. Одна катушка (шунтовая) включается параллельно обмотке якоря. Ее тонкая обмотка рассчитана на ток сравнительно небольшой силы.
Применение смешанного соединения обмоток возбуждения стартера позволяет получить бόльший крутящий момент на валу якоря в начале вращения коленчатого вала и более низкую частоту вращения самого якоря на холостом ходу. Это улучшает условия работы муфты свободного хода привода, уменьшает износ втулок вала якоря и предотвращает его «разнос».
Крепление стартера на двигателе
Обычно стартер располагают сбоку картера двигателя, при этом крышка со стороны привода обращена в сторону маховика и входит в специальное отверстие, выполненное на картере сцепления.
Крепление стартера к картеру сцепления осуществляется консольно болтами или шпильками посредством фланца, выполненного на головке со стороны привода. В зависимости от массы стартера крепление может осуществляться двумя или тремя резьбовыми элементами.
Тяжелые стартеры мощностью более 4,4 кВт с диаметром корпуса 130…180 мм устанавливают в углублениях специальных приливов, выполняемых на картере двигателя. К посадочной поверхности прилива двигателя корпус стартера прижимается хомутами из стальных лент или литыми скобами.
Шестерня механизма привода может быть установлена между опорами под крышкой, или консольно за ее пределами. В этом случае в картере сцепления выполняется специальное гнездо с медно-графитовой втулкой, служащей опорой для свободного конца вала якоря стартера.
Устройство и работа стартера автомобиля ВАЗ-2109
Стартер 29.3708 автомобиля ВАЗ-2109, устройство которого показано на рис. 3, работает следующим образом.
При пуске двигателя вращение якоря через винтовые шлицы вала 1 и ступицу 35 передается наружному кольцу 34 роликовой обгонной муфты 5.
Три ролика 4 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. При работающем стартере эффект заклинивания усиливается.
Ступица 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 пружины втягивающего реле и буферной пружины 33.
Если двигатель начнет работать, а стартер не будет выключен, зубчатый венец маховика заставит шестерню вращаться с более высокой частотой, чем вращается наружная муфта 34 со ступицей 35. При этом ролики 4 с помощью пружин сдвинутся по наклонной поверхности пазов в широкую часть и позволят наружному кольцу вращаться свободно, не передавая усилие на вал якоря, что предупреждает поломку стартера.
Если при перемещении привода зуб шестерни стартера совпадает с зубом венца маховика, буферная пружина 33 привода сожмется больше, позволяя рычагу 8 перемещаться дальше и замкнуть электрическую цепь стартера. Когда якорь повернется на некоторый угол, 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.
Устройство отдельных элементов конструкции стартера рассмотрим на примере стартера 29.9708, применяемого на автомобилях ВАЗ-2109.
Щетки стартера
В электродвигателе стартера используются четыре медно-графитовые щетки 19, установленные в щеткодержателях, прикрепленных к 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 специальными спиральными пружинами.
Форма щеток может быть разнообразной (рис. 4), в соответствии с конструктивными особенностями щеточного и коллекторного узла стартера.
Якорь стартера
Якорь состоит из вала 1 и напрессованных на него сердечника 25 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 могут выполняться торцовыми (ВАЗ-2109, ЗАЗ-1102, АЗЛК-2141, ВАЗ-2105 и др.), или цилиндрическими (преимущественно, стартеры грузовых автомобилей).
Торцовой коллектор выполняется в виде пластмассового диска с залитыми в него медными пластинами; такая конструкция позволяет уменьшить длину стартера.
Цилиндрические коллекторы выполняются на пластмассовом трубчатом основании. Такая конструкция обеспечивает равномерный износ щеток по длине рабочей поверхности, а также бόльшую поверхность контакта щеток и коллектора.
Вал якоря вращается в двух пористых металлокерамических втулках 21, пропитанных маслом и запрессованных в крышки стартера. Втулки могут быть и медно-графитовыми. В некоторых стартерах (например, ВАЗ-2109) вал якоря стартера имеет только одну опорную втулку в крышке стартера, а вторая опора предусмотрена в картере сцепления.
В стартерах грузовых автомобилей обычно используется три опорных втулки для поддержания якоря – в крышках и промежуточной опоре.
Втягивающее реле
Втягивающее реле 10 устанавливается сверху на корпусе стартера и состоит из корпуса со втягивающей 11 и удерживающей 12 обмотками, крышки 15 с контактными болтами 17 и якоря 9 со штоком 13, сердечником 14 и контактными пластинами.
Крышки стартера
Передняя крышка стартера (иногда ее называют головкой стартера) имеет фланец, которым стартер крепится к картеру сцепления. В этой крышке на валу якоря смонтирован привод стартера. Если крышка является опорой якоря, в ней запрессовывается опорная втулка. Опорная втулка передней крышки изнашивается быстрее, чем втулка задней крышки, поскольку она испытывает бόльшую нагрузку во время работы стартера.
Задняя крышка служит опорой для одного из концов якоря, а также для крепления щеточного узла. Для предотвращения попадания грязи и влаги в стартер задняя крышка закрывается металлическим чехлом с уплотнительной прокладкой.
Принцип работы стартера проще понять, просмотрев видеоролик, представленный ниже.
Устройство якоря стартера
Якорь стартера служит для установки и крепления элементов якоря и обгонной муфты. Якорь стартера это ось, выполненная из специальной легированной стали, которая вращается на подшипниках скольжения. На ось якоря крепится сердечник якоря (запрессовывается), и устанавливаются коллекторные пластины. Устройство сердечника якоря стартера предполагает пазы, на которые укладываются обмотки якоря. Концы обмоток якоря закрепляются на коллекторных пластинах. Обмотка якоря стартера, как правило, одно- или двух витковая, выполненная из неизолированного провода (провод прямоугольного сечения). Коллекторные пластины устанавливаются по кругу на диэлектрической основе.
Коллектор якоря стартера может быть как торцевым, так и цилиндрическим и состоит из медных пластин и меканитовых прокладок (использующихся в качестве изоляции), как показано на схеме якоря стартера.
Схема устройства якоря стартера в сборе :
1 – коллектор ; 2 – проволока бандажа якоря ; изоляционный материал якоря ; 4 – вал ; 5 – крепежная скоба бандажа ; 6 – прокладка под бандаж .
Схема обмотки якоря стартера :
1 – изоляция паза ; 2 – провод ПММ.
Крепление якоря стартера
Якорь стартера крепится при помощи втулок подшипников в передней и задней крышке стартера.
Ремонт якоря стартера своими руками
Причины неисправности якоря стартера двигателя :
Прежде, чем приступать к ремонту якоря стартера следует проверить якорь стартера на биение вала, что можно провести на специальном стенде. Визуально осмотрите вал якоря на предмет дефектов, целостности обмотки и изоляции.
Характеристики исправного якоря стартера :
Биение вала якоря стартера в пределах : 0,08 мм.
Сопротивление изоляции якоря стартера в пределах : 10 кОм.
Во время проверки якоря стартера внимательно осмотрите коллектор на наличие подгорания, следов нагрева пластин.
Для чего служит якорь в стартере
Якорь стартера: сердце системы электропуска двигателя
В каждом автомобиле есть специальный узел для запуска двигателя — стартер. Важным компонентом стартера является якорь — ротор электродвигателя, крутящий момент которого обеспечивает пуск мотора. О том, что такое якорь стартера, как он устроен и работает, а также о его ТО и ремонте читайте в статье.
Назначение якоря стартера
Во всех современных автомобилях используется система электропуска двигателя, в основе которой лежит электрический стартер — электромотор постоянного тока специальной конструкции, приводящий во вращение коленчатый вал двигателя и его основные системы. Как и во всяком электродвигателе, в стартере есть неподвижная часть — статор, и подвижная — ротор, который по давно сложившейся традиции принято называть якорем. Статор представляет собой многовитковую обмотку (которая называется обмоткой возбуждения), расположенную на стенке корпуса стартера, а якорь является более сложной и функциональной деталью.
Якорь стартера выполняет несколько функций:
- Создание магнитного поля, которое при взаимодействии с магнитным полем статора (обмотки возбуждения) приводит якорь во вращение;
- Передача крутящего момента на коленчатый вал двигателя;
- Объединение всех компонентов — обмотки, коллектора, деталей привода — в единую конструкцию.
Несмотря на разнообразие существующих сегодня стартеров, они имеют принципиально одинаковые якоря, причем конструкция якоря за последние полвека не претерпела принципиальных изменений.
Типы и конструкция якорей стартера
Конструктивно якорь стартера состоит из четырех основных деталей:
- Вал якоря;
- Сердечник;
- Обмотка;
- Коллекторный узел;
Вал якоря является несущим элементом якоря. Он изготавливается из стали, в его двух или трех точках выполняются посадочные места под подшипники (это могут быть подшипники скольжения — втулки, или подшипники качения). На удлиненной стороне вала выполняются шлицы для передачи крутящего момента на привод стартера, эти шлицы в зависимости от типа привода могут быть прямыми или косозубым (спиралеобразным).
Сердечник собирается из пакета металлических пластин, жестко монтируемых на валу. Сердечник имеет цилиндрическую форму, на его внешней поверхности выполнены пазы для прокладки витков обмотки. Монтаж сердечника выполняется на шлицы, выполненные на валу, это обеспечивает конструкции необходимую жесткость и предотвращает от проворачивания сердечника на валу при больших нагрузках.
Обмотка выполняется толстым медным проводом большого сечения, причем возможны два варианта: неизолированный провод прямоугольного сечения и изолированный провод круглого сечения. Прямоугольный провод используется в якорях стартеров большой мощности, так как по ним во время пуска двигателя могут протекать токи в 600-800 и более ампер. Изолированный провод применяется в обмотках маломощных стартеров. В якорях с обмоткой из прямоугольного провода изоляция выполняется из гибкого листового материала, которым обматываются проводники в пазах сердечника. Обмотка является одновитковой, так как она состоит из некоторого количества проводников (обычно не более 12-15), проложенных в сердечнике петлями, каждая такая петля является одним витком. Части обмотки, выходящие за сердечник (со стороны коллектора и с обратной стороны) зафиксированы бандажами — кольцами из изоляционного материала с пропиткой смолами, скобами и т.д.
Коллекторный узел служит для подачи тока на витки обмотки в таком порядке, чтобы вокруг обмотки возникало магнитное поле определенной формы. Коллектор состоит из ряда медных пластин, с которыми соединены концы витков обмотки (соединение выполняется пайкой). Между пластинами якоря предусмотрены зазоры, заполненные изолирующим материалом с высоким показателем диэлектрической проницаемости. Медные контакты имеют низкое электрическое сопротивление, поэтому хорошо передают ток на обмотку, также они имеют хороший контакт с медно-графитовыми щетками.
В настоящее время существует два типа коллекторов:
- Цилиндрический — коллектор выполнен в виде цилиндра, на наружной поверхности которого расположены контактные площадки;
- Торцевой — коллектор выполнен в виде круга, сегментами которого являются контактные площадки.
Соответственно, в стартере с цилиндрическим коллектором щетки имеют радиальное расположение (упираются в коллектор по радиусам), в стартере с торцевым якорем щетки расположены вдоль оси якоря. Цилиндрический коллектор более надежен, однако торцевой коллектор экономит место и позволяет уменьшить габариты стартера.
Якорь в сборе устанавливается в корпус стартера, он удерживается двумя или тремя подшипникам — два подшипника в торцах вала (в задней стенке корпуса стартера и в передней крышке привода стартера), еще один подшипник используется в качестве промежуточной опоры для якорей увеличенной длины. Обычно используются подшипники скольжения (втулки), так как они более просты, надежны и могут без труда выдерживать значительные нагрузки. В не которых стартерах применяются подшипники качения — роликовые или шариковые.
Вопросы ТО и ремонта якоря стартера
Стартер современных легковых автомобилей обычно не нуждается в специальном техническом обслуживании — необходимо лишь периодически проверять его крепление и общее состояние. В грузовых автомобилях используются более мощные стартеры, поэтому каждые ТО-2 обязательно проверяется состояние коллектора и щеток, при необходимости они очищаются от загрязнений. По мере износа заменяются щетки стартера, а также проводится регулировка привода.
Якорь стартера прост по конструкции и надежен, однако в нем могут возникать различные неисправности:
- Деформация вала и, как следствие, заклинивание якоря в корпусе стартера;
- Обрыв витков обмотки;
- Пробой изоляции витков обмотки, что может привести к межвитковому замыканию или замыканию обмотки на якорь (и, соответственно, на массу);
- Повреждение и износ коллектора, в том числе распайка соединений пластин с проводниками, расплавление пластин коллектора;
- Механический износ или поломка шлицев под привод стартера.
Во всех этих случаях наблюдаются характерные признаки, свидетельствующие о проблеме. Например, при деформации якоря стартер может не работать или создавать шум (при задевании обмоткой статора или корпуса), при замыканиях витков снижается мощность стартера или он работает неравномерно, при износе коллектора также снижается эффективность работы стартера и т.д. Однако точно определить причину неисправности можно только при разборке стартера, смотре якоря и его проверки специальными приборами.
Большинство неисправностей якоря сложно устранить самостоятельно без специальных измерительных приборов и инструментов, поэтому при любых поломках имеет смысл обратиться к специалистам. Чаще всего бывает дешевле и проще заменить вышедший из строя якорь на новый, что сэкономит немало времени и сил.
Для продления ресурса стартера и его якоря следует придерживаться известных рекомендаций по бережному пуску двигателя, а при первых признаках неисправности следует обратиться в автосервис, так как поломка стартера может привести к самым неприятным последствиям.
Система электрооборудования автомобиля
Устройство якоря стартера
Якорь стартера служит для установки и крепления элементов якоря и обгонной муфты. Якорь стартера это ось, выполненная из специальной легированной стали, которая вращается на подшипниках скольжения. На ось якоря крепится сердечник якоря (запрессовывается), и устанавливаются коллекторные пластины. Устройство сердечника якоря стартера предполагает пазы, на которые укладываются обмотки якоря. Концы обмоток якоря закрепляются на коллекторных пластинах. Обмотка якоря стартера, как правило, одно- или двух витковая, выполненная из неизолированного провода (провод прямоугольного сечения). Коллекторные пластины устанавливаются по кругу на диэлектрической основе.
Коллектор якоря стартера может быть как торцевым, так и цилиндрическим и состоит из медных пластин и меканитовых прокладок (использующихся в качестве изоляции), как показано на схеме якоря стартера.
Схема устройства якоря стартера в сборе :
1 – коллектор ; 2 – проволока бандажа якоря ; изоляционный материал якоря ; 4 – вал ; 5 – крепежная скоба бандажа ; 6 – прокладка под бандаж .
Схема обмотки якоря стартера :
1 – изоляция паза ; 2 – провод ПММ.
Крепление якоря стартера
Якорь стартера крепится при помощи втулок подшипников в передней и задней крышке стартера.
Ремонт якоря стартера своими руками
Причины неисправности якоря стартера двигателя :
Прежде, чем приступать к ремонту якоря стартера следует проверить якорь стартера на биение вала, что можно провести на специальном стенде. Визуально осмотрите вал якоря на предмет дефектов, целостности обмотки и изоляции.
Характеристики исправного якоря стартера :
Биение вала якоря стартера в пределах : 0,08 мм.
Сопротивление изоляции якоря стартера в пределах : 10 кОм.
Во время проверки якоря стартера внимательно осмотрите коллектор на наличие подгорания, следов нагрева пластин.
Устройство якоря стартера
Якорь стартера служит для установки и крепления элементов якоря и обгонной муфты. Якорь стартера это ось, выполненная из специальной легированной стали, которая вращается на подшипниках скольжения. На ось якоря крепится сердечник якоря (запрессовывается), и устанавливаются коллекторные пластины. Устройство сердечника якоря стартера предполагает пазы, на которые укладываются обмотки якоря. Концы обмоток якоря закрепляются на коллекторных пластинах. Обмотка якоря стартера, как правило, одно- или двух витковая, выполненная из неизолированного провода (провод прямоугольного сечения). Коллекторные пластины устанавливаются по кругу на диэлектрической основе.
Коллектор якоря стартера может быть как торцевым, так и цилиндрическим и состоит из медных пластин и меканитовых прокладок (использующихся в качестве изоляции), как показано на схеме якоря стартера.
Схема устройства якоря стартера в сборе :
1 – коллектор ; 2 – проволока бандажа якоря ; изоляционный материал якоря ; 4 – вал ; 5 – крепежная скоба бандажа ; 6 – прокладка под бандаж .
Схема обмотки якоря стартера :
1 – изоляция паза ; 2 – провод ПММ.
Крепление якоря стартера
Якорь стартера крепится при помощи втулок подшипников в передней и задней крышке стартера.
Ремонт якоря стартера своими руками
Причины неисправности якоря стартера двигателя :
Прежде, чем приступать к ремонту якоря стартера следует проверить якорь стартера на биение вала, что можно провести на специальном стенде. Визуально осмотрите вал якоря на предмет дефектов, целостности обмотки и изоляции.
Характеристики исправного якоря стартера :
Биение вала якоря стартера в пределах : 0,08 мм.
Сопротивление изоляции якоря стартера в пределах : 10 кОм.
Во время проверки якоря стартера внимательно осмотрите коллектор на наличие подгорания, следов нагрева пластин.
Виды, устройство и принцип работы стартера автомобиля
Для успешного запуска двигателя внутреннего сгорания необходимо устройство, которое придаст кривошипно-шатунному механизму начальный импульс, то есть провернет маховик до нужных оборотов. Таким устройством является стартер и именно он отвечает за пуск двигателя. В статье подробно рассмотрим устройство и принцип работы стартера автомобиля, а также его возможные неисправности.
Устройство стартера
Стартер автомобиля представляет собой электродвигатель. Он преобразует электрическую энергию от аккумулятора в механическую работу, которая приводит в движение маховик и коленчатый вал, для начала процесса движения поршней. Стартером оборудованы все двигатели.
Принцип работы устройства основан на законах физики, которые известны со школьной скамьи. Если между двумя полюсами магнита поместить проволочную рамку с двумя концами, а потом пустить через нее ток, то она начнет вращаться. Это и есть самый простой электродвигатель.
Простой автомобильный стартер представляет собой металлический корпус, в котором находятся четыре магнитных сердечника (башмаки). Эти магниты в корпусе и представляют собой статор электродвигателя. Раньше на башмаках наматывалась обмотка возбуждения, на которую подавался электрический ток от аккумулятора. То есть это был классический электромагнит. На современных же устройствах применяются обычные магниты.
Другой важной деталью устройства является якорь. Он представляет собой вал с напрессованным сердечником из электротехнической стали. В пазах сердечника находятся те самые рамки, которые будут вращаться вокруг полюсов магнита. Концы рамок соединены с коллектором, к которому подходят четыре щетки – две положительные от АКБ и две отрицательные, которые будут идти к массе.
В закрывающей задней крышке находятся щеткодержатели с пружинками, которые постоянно поддавливают щетки к коллектору для обеспечения контакта. Также в задней крышке установлена опорная втулка якоря или подшипник.
Устройство обычного стартера
На металлическом корпусе находится входной контакт. К этому контакту подключается плюсовая клемма аккумулятора (+). Ток проходит по рамкам якоря и выходит на отрицательные щетки массы. Масса соединяется с отрицательной клеммой аккумулятора. Таким образом, создается магнитное поле вокруг рамок якоря и он вращается.
Плюсовой провод АКБ, который подходит к стартеру, значительно толще остальных. По этому проводу подается пусковой ток, равный примерно 400А.
Ток от аккумулятора на стартер не может подаваться постоянно. Он нужен только в момент запуска двигателя. Поэтому между плюсовым проводом аккумулятора и контактом стартера есть так называемый медный пятак, который замыкает контакты.
На валу якоря также выполнено шлицевое соединение, на котором находится направляющая втулка и бендикс с шестерней с возможностью осевого перемещения. Это движение обеспечивает контакт шестерни непосредственно с зубчатым венцом маховика. Простыми словами можно сказать, что бендикс подходит к маховику, проворачивает его, сколько это необходимо, а потом отходит обратно.
Но бендикс не перемещается по валу самостоятельно. Это делает другой электромагнит меньшего размера – втягивающее реле. От реле к шестерне подходит вилка, которая и толкает бендикс. К катушке втягивающего подается управляющий ток от аккумулятора через замок зажигания. При включении зажигания катушка намагничивается и втягивает сердечник. Этот сердечник, с одной стороны, связан с вилкой бендикса, с другой – с пятаками, замыкающими контакты электродвигателя. Когда напряжение с катушки втягивающего реле снимается, то вилка вновь втягивается обратно на место, а электродвигатель прекращает свою работу.
Якорь начинает вращение только тогда, когда шестерня уже вошла в зацепление с маховиком.
Стартовый выстрел
Автомобильный стартер – это электродвигатель постоянного тока, электромагнитное тяговое реле и привод – шестерня с обгонной муфтой, а иногда и с редуктором. Статор электродвигателя обычно четырехполюсный – с электромагнитной обмоткой возбуждения или с постоянными магнитами. Тяговое реле управляет силовыми контактами стартера и сцепляет шестерню привода с зубчатым венцом маховика двигателя. Роликовая обгонная муфта передает крутящий момент только от стартера к маховику.
Первые российские тяговые реле были с одной обмоткой – такие после срабатывания потребляли неоправданно большой ток (для удержания реле включенным нужен гораздо меньший). Современные реле, как правило, имеют две обмотки – втягивающую и удерживающую. При подаче питания на реле сначала работают обе, а после замыкания силовых контактов стартера втягивающая обесточивается, остается включенной лишь удерживающая.
После пуска двигателя маховик и шестерня привода начинают вращаться в несколько раз быстрей, чем при раскрутке стартером, – обгонная муфта расцепляется и не допускает слишком быстрого вращения якоря – оно грозит поломками. В этот момент контактные усилия на зубьях невелики – и после отключения стартера его «механика» легко выводит шестерню из зацепления с маховиком.
Стартеры с электромагнитной обмоткой возбуждения известны давно. Правда, они сложноваты и громоздки, что увеличивает цену, но все же еще долго будут в ходу. Схема возбуждения смешанная – например, три сериесные катушки соединены с обмоткой якоря последовательно, а одна шунтовая – параллельно. Это обеспечивает высокий пусковой момент стартера, но ограничивает «раскрутку» якоря на холостом ходу, при расцеплении обгонной муфты после пуска двигателя. Основной ток стартера немал: при максимальной мощности – около 250 А, а в заторможенном состоянии – минимум вдвое больше, поэтому обмотки сделаны из медной ленты большого сечения. Остальные участки силовой цепи тоже немалого сечения, до 16–20 мм2 (вспомним аккумуляторные провода!).
При таких токах стартер быстро нагревается – держите его включенным не дольше 15 секунд! Если пустить мотор не удалось, вновь включайте стартер не раньше чем через 20–30 с, ведь массивные детали остывают медленно. В противном случае подгорают ламели коллектора, щетки, провода, снижается усилие прижимных пружин, обгорает изоляционный лак обмоток (помните специфический запах?), возникают межвитковые замыкания – стартер теряет мощность и «не крутит» даже летом.
У стартера с электромагнитным возбуждением есть любопытная особенность. Если подать на его контакты ток обратной полярности, якорь станет вращаться в прежнюю сторону – ведь ток в обмотках статора тоже изменится на обратный. Выходит, при проверке такого стартера полярность можно не соблюдать: он будет работать даже при питании током переменного напряжения 12 В.
В современных компактных стартерах четырехщеточный якорь вращается в магнитном поле постоянных магнитов. Отсутствие электромагнитного возбуждения позволяет экономней расходовать заряд АКБ.
Показанные здесь схемы соединений стартеров типичны для большинства автомобилей. Но простота обманчива – и отказы обычно не случайны. Порой даже опытный электрик находит неисправность не сразу. Допустим, при повороте ключа тяговое реле не срабатывает, так как на его контакт 50 плюс от замка не приходит. Тогда проверим, есть ли плюс на контакте 50 в самом замке, – возможно, в нем не коммутируются контакты 30 и 50. Например, подгорели – этим особенно страдают автомобили, где нет разгрузочного реле стартера. Замок в порядке – ищем обрыв цепи от него до тягового реле. Бывает, тяговое реле при включении «строчит». Это может указывать не только на разряженную батарею или сильно окисленные наконечники проводов, но и на проблемы с самим реле: втягивающая обмотка исправна, а удерживающая оборвана, в ней межвитковое замыкание и т.п.
Нередко стартеры перестают работать из-за износа или разрушения щеток, ослабления затяжки их винтов (если таковые есть), осадки прижимных пружин, ненадежного соединения минуса батареи с кузовом и мотором. Заклятый враг электрика – коррозия соединений: чуть позеленел контакт – и стартер уже не работает, хотя вся остальная электротехника в порядке. Кстати, типичный прокол горе-мастера – не подсоединить провод «массы» после ремонта двигателя. Без «массы» стартер не включится.
При диагностике стартера не мешает проверить, работает ли он при питании напрямую, без реле. Соединим один контактный болт с плюсом батареи, другой с минусом. Завертелся якорь? Значит, надо искать неполадки в тяговом реле и других цепях. Такова теория. А вот практика: если стартер в руках, будьте осторожны! При включении якорь раскручивается почти мгновенно (нагрузки-то нет!), а «силы действия и противодействия» равны: якорь рванет влево, а статор вправо. Держите крепко! А всего верней сначала закрепить стартер, а после экспериментировать.
Что еще можно проверить? Например, ток, потребляемый стартером. Но даже на холостом ходу это 40–80 А, так что о тестере забудем. Понадобятся специальные «токовые клещи» либо нагрузочная вилка для АКБ.
Бывают и чисто механические проблемы. Так, при пусках в сильный мороз и чрезмерных температурных деформациях магниты могут отклеиться от статора и заклинить якорь. К счастью, эти случаи редки.
Функции всех частей стартера строго согласованы: например, электродвигатель должен включиться не раньше, чем шестерня привода надежно сцепится с венцом маховика. В противном случае кромки зубьев шестерни привода и венца маховика быстро изнашиваются – и вскоре стартер уже не может провернуть коленвал. Выдает эту беду неприятный скрежет. Что же делать? Вот один из малоизвестных приемов. После выключения мотора коленвал останавливается в «равновесных» положениях – в этих местах, напротив шестерни привода, сильней всего изношены зубья маховика. Как соединить шестерню с зубьями «поновее»? На высшей передаче подвинем машину сантиметров на 15 и зафиксируем тормозом. Теперь мотор скорей всего заведется.