Лекция 8 по МДК 1.1. Конструкция, техническое обслуживание и ремонт транспортного электрооборудования и автоматики

ЭЛЕКТРОСТАРТЕР СОВРЕМЕННОГО ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ

В автомобильном электростартере нового поколения электродвигатель не имеет статорных об­моток возбуждения, которые заменены на постоянные магниты, а механический привод дообо­рудован понижающим планетарным редуктором, который установлен непосредственно в корпу­се стартера. Это позволило сделать стартер высокооборотистым, легким, малых размеров и бо­лее эффективным в работе.

8.1. Стартерный электродвигатель

Классический* электростартер — это устройство, состоящее из электродвигателя (ЭДВ) постоянного то­ка с последовательной обмоткой возбуждения, кото­рый на время пуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) подключается к аккумуляторной батарее (АКБ) с помощью пускового тягового реле (ПТР). Это же ре­ле посредством рычага с вилкой перемещает по оси стартера муфту свободного хода (МСХ) и тем самым механически сочленяет шестерню на валу стартерно-го электродвигателя непосредственно с венечной ше­стерней маховика ДВС (см. далее рис. 8.8).

Конструкция стартера, при которой вал электро­двигателя соединяется прямо с маховиком ДВС, име­ет ряд недостатков. Так, передаточное число главно­го редуктора, состоящего из венечной шестерни ма­ховика и шестерни МСХ, не может быть достаточно высоким. Ограничения накладываются расчетным размером диаметра маховика, а также числом, раз­мером и прочностью зубцов шестерни МСХ. В такой редукторной паре соотношение зубцов не может быть более 16—18.

Это приводит к необходимости использовать в стартере такой электродвигатель, у которого оборо­ты якоря «мягко» сочетаются с механической нагруз­кой на валу. К таким относятся электродвигатели с последовательной обмоткой возбуждения, обладаю­щие мягкой механической характеристикой (рис. 8.1, а). Именно такие ЭДВ широко применяют­ся в классических электростартерах.

Конструктивным недостатком ЭДВ с последователь­ным возбуждением является то, что в нем ток возбуж­дения, равный току якоря, делает обмотку возбужде­ния громоздкой, сильно нагревающейся, а магнитную систему статора недостаточно эффективной и с низ­ким КПД. Даже при заданном ограничении на время работы стартер получается тяжелым и больших разме­ров. Кроме того, ЭДВ с последовательным возбуждени-ем в режиме холостого хода может пойти "вразнос".

* См. сноску на стр. 6 главы 1.

От указанных недостатков свободны ЭДВ с неза­висимым (от тока якоря) возбуждением.

Независимое возбуждение магнитного поля на статоре ЭДВ можно получить тремя способами:

• обмоткой возбуждения, которая подключена к отдельному от якоря источнику электрической энер­гии (управляемое независимое возбуждение — рис. 8.1, б);

• обмоткой возбуждения, подключенной парал­лельно якорю ЭДВ (параллельное возбуждение — рис. 8.1, в);

• постоянными магнитами на статоре (возбуж­дение от постоянных магнитов относится к неуправ­ляемому независимому возбуждению — рис. 8.1, д).

Электродвигатель с питанием обмотки возбуждения от независимого источника (рис. 8.1, б) в автомобиль­ной системе электростартерного пуска не используется, так как на борту автомобиля один пусковой источник электрической энергии — аккумуляторная батарея.

Электродвигатели с чисто параллельным возбуж­дением (рис. 8.1, в) в автомобильных электростарте­рах неэффективны, так как напряжение АКБ при пу­ске ДВС в зимнее время (при температуре ниже -20°С) резко падает до 8-9 В. При этом намагничи­вающая сила параллельной обмотки возбуждения, а следовательно, и крутящий момент стартера значи­тельно ослабевают, пуск ДВС становится невозмож­ным. Кроме того, характеристика ЭДВ с параллель­ным возбуждением жесткая, что недопустимо при низком передаточном соотношении между оборота­ми стартерного ЭДВ и оборотами коленвала ДВС, так как это может привести к ударным перегрузкам и по­ломкам в зубцах механического привода.

Однако жесткость характеристики ЭДВ обеспечи­вает плавность хода стартера, а также ограничен­ность оборотов холостого хода, и поэтому параллель­ное возбуждение иногда вводится в ЭДВ классичес­кого электростартера дополнительно к последователь­ному (рис. 8.1, г). Такое возбуждение обеспечивает ЭДВ усредненную (умеренно жесткую) механическую характеристику и называется смешанным. Использу­ется, например, в стартерах для автомобилей ВАЗ.

Исключительно удачным техническим решени-t« для автомобильного электростартера является -аличие в его конструкции электродвигателя с не-;;=."симым возбуждением от постоянных магни-'Z3 (рис. 8.1, д) и дополнительного понижающего -•=-етарного редуктора, установленного непо-::елственно внутри корпуса стартера между ва-электродвигателя и осью, по которой переме-_=ется муфта свободного хода (о планетарных ре-1.-торах см. ниже).

Такие стартеры имеют следующие преимущества.

Во-первых, главное магнитное поле электродвига-"г'= с постоянными магнитами на статоре не зави-:ат ни от тока якоря, ни от падения напряжения АКБ пуске ДВС.

Во-вторых, система постоянных магнитов на ста­торе электродвигателя делается многополюсной (не менее шести полюсов), что позволяет заметно уменьшить габариты магнитной системы (постоян­ные магниты значительно меньше электромагнитов), а следовательно, и всего стартера в целом. КПД и обороты стартерного электродвигателя с многопо­люсным статором также выше.

В-третьих, сами постоянные магниты выполняют­ся не из сплавов дорогостоящих металлов, а из спе­каемых ферритовых порошков с большой коэрцитив­ной силой, что делает магниты легкими, прочными, технологичными и, как следствие, дешевыми.

В-четвертых, наличие дополнительного понижаю­щего редуктора в электростартерной системе пуска позволяет оптимально согласовать жесткую механи­ческую характеристику электродвигателя независи­мого возбуждения с минимальной пусковой частотой вращения коленвала ДВС при максимальной механи­ческой нагрузке стартера.

И наконец, в-пятых, стартерный ЭДВ с независи­мым возбуждением от постоянных магнитов и с до­полнительным редуктором может работать в режиме повышенных оборотов при пуске холодного двигате­ля, потребляя при этом от АКБ меньший ток по срав­нению с классическим стартером. КПД стартерного режима АКБ и надежность пуска ДВС увеличиваются.

Как и любая новая техника, электростартеры с пла­нетарным редуктором и с возбуждением от постоян­ных магнитов на начальном этапе внедрения обладали некоторыми недостатками: они были значительно до­роже классических за счет высокой стоимости посто­янных магнитов и планетарного редуктора; в них быст­рее изнашивались щетки из-за более высоких оборо­тов; их работа сопровождалась повышенным шумом.

Современная технология изготовления старте­ров нового поколения исключает эти недостатки. Так, постоянные магниты, как уже отмечалось, ста­ли ферритовыми. Главная шестерня планетарного редуктора изготавливается литьем под давлением из термореактивной пластмассы. Пластмассу арми­руют бронзой, что делает планетарную шестерню прочной, износостойкой, технологичной и дешевой. Остальные детали дополнительного редуктора обыч­ного исполнения. Планетарный редуктор с пласт­массовой шестерней не шумит. Быстрый износ кол­лекторных щеток устранен применением в них бо­лее жесткого графита и удалением из него порош­ковой меди. Последнее стало возможным за счет понижения величины якорного тока. Уменьшена си­ла прижатия щеток к коллектору.

Однако следует заметить, что стоимость стартера нового поколения пока еще несколько выше стоимо­сти классического. Но если 15 лет назад разница в цене была около 150%, то в последнее время она не превышает 50%.

^:; ': У Л'.';. СЛ.;-. PTi-.-3

На рис. 8.2, а приведена конструкция стартера с по­стоянными магнитами на статоре ЭДВ и с дополнитель­ным планетарным редуктором. Аналогичную конструк­цию имеет стартер фирмы BOSCH типа DW:12/1.1 се­рии 0.001.108.009 (рис. 8.2, б), на примере которого

27 26 25 24 23 22 21 20 19 18

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

j | Конструктив | J Пусковое реле | J Якорь

[ J Планетарный редуктор рЖИ Постоянный магнит

I I и муфта свободного хода ' ¹

Рис. 8.2.

Стартер с возбуждением от постоянных магнитов и с планетарным редуктором:

а — внешний вид стартера B0SCH-DW:12/1.1 (статор снят); б — конструкция стартера; 1 — задняя (тыльная) крышка; 2 — ламельный коллектор; 3 — токовый провод; 4, 26 — по­стоянные ферритовые магниты; 5 — токовый контактор тяго­вого реле; 6 — пусковое тяговое реле (ПТР); 7 — включатель ПТР; 8 — соленоид ПТР; 9 — возвратная пружина; 10 — тол­катель включателя; 11 — тяговый керн ПТР; 12 — резиновая заглушка; 13 — втулка с осью для вилки МСХ; 14 — вилка муфты МСХ; 15 — передняя (лобная) крышка — станина стартера; 16 — шток поводковой муфты; 17 — вторичный (выходной) вал; 18 — шестерня МСХ; 19 — муфта свободно­го хода (МСХ); 20 — большая неподвижная шестерня плане­тарного редуктора; 21 — водило на торце вторичного вала; 22 — сателлитная шестерня; 23 — первичный вал (вал ЭДВ) с ведущей шестерней планетарного редуктора; 24 — якорь ЭДВ; 25 — ярмо (магнитопроводящее кольцо) статора; 26 — постоянный магнит; 27 — щетка КЩМ.

рассмотрим особенности устройства электростартеров современных легковых автомобилей.

Любой автомобильный электростартер, как клас­сический, так и современный, состоит из пяти основ­ных функциональных узлов: якоря 24 — это вращаю­щая часть ЭДВ стартера; статора 4, 25, 26 — нег:-движная часть ЭДВ; коллекторно-щеточного меха­низма (КЩМ) 2, 27; пускового тягового электроре'е (ПТР), 5...11 и передаточного механизма внутри стартера 14...22. С помощью двух стартерных кры­шек 1 и 15 и статорного ярма 26, являющегося та--же корпусом стартера, функциональные узлы сочге-няются в единую конструкцию пускового устройства — электростартер, который по отношению к ДВС яв­ляется навесным агрегатом.

Назначение всех перечисленных функциональ^-■■ узлов в классическом стартере общеизвестно и не требует пояснений. Современный электростартер ~: сравнению с классическим имеет два основных ко-:~-руктивных отличия: статор не имеет обмоток возе.--дения, так как оснащен постоянными магнитам.- -25, а передаточный механизм, находящийся внутс стартера, дополнен планетарным редуктором 20...22.

Рассмотрим детально указанные отличия.

8.3. Статор

Замена статорных обмоток возбуждения постоян­ными магнитами, помимо изменений электромагнит­ных параметров ЭДВ, повлекла за собой принципи­альные конструктивные изменения в устройстве ста­тора и роторного узла.

На рис. 8.3 приведено схематическое изображе­ние электрических и магнитных цепей статора с по­стоянными магнитами.

На рисунке обозначено: NS — северный (синий) и южный (красный) полюсы постоянных магнитов стэ­

тора; а, Ь, с, d — щетки КЩМ (желтый цвет), соеди­ненные попарно (a+d — проводом Б+, b+с — прово­дом Б-); В — силовые линии (зеленый цвет) главного магнитного поля ЭДВ; (1—6), (14—19), (15—20), (28—5) — номера токопроводных стержней якорной обмотки (оранжевый цвет), подключенные к щеткам и находящиеся в магнитном поле; со — вал якоря.

Массивная литая станина ярма статора заменена легким статарным цилиндром К, который свернут из ли­стового железа (1,6 мм). Соединительный шов на по­верхности цилиндра «зашит» фигурными замками, ко­торые для надежности проварены точечной электро­сваркой. Защелки фигурных замков и все прочие кре­пежные элементы вырубаются или продавливаются штамповкой еще до свертки листа в цилиндр. Отдель­ным штампом на обечайку наносится маркировка.

После свертки и сварки во внутрь магнитного яр­ма статора устанавливаются постоянные магниты. Постоянные магниты из ферритов твердые, но хруп­кие. Их крепление к ярму не может быть механичес­ки жестким (под болт), так как, находясь под затяж­кой, ферриты даже при незначительных ударах могут растрескаться.

Проблема крепления и фиксации ферритовых магнитов решена с помощью шести пружинных фик­саторов Ф, вдвинутых между магнитами. Каждый фиксатор — это продольная упругая стальная пласти­на с П-образным профилем и с упорами с одной сто­роны. В собранном виде ферритовые магниты рас­перты упругими усилиями этих фиксаторов, за счет чего надежно прижаты к внутренней поверхности статарного цилиндра. Точная установка и фиксация собранной магнитной системы "по месту" обеспечи­вается защелками фиксаторов, которые представля­ют собой окна в упругих пластинах, надвинутые при сборке на зубцовые вырубы в статарном цилиндре.

Ферритовые магниты установлены на статарном ярме с чередованием полярности, что образует шес-типолюсный (N-S-N-S-N-S) статор современного стар-терного электродвигателя (см. рис. 8.3).

Указанные конструктивные отличия обеспечивают статору малые габариты и вес, компактность, просто­ту в сборке и высокую эксплуатационную надежность.

Якорь электродвигателя стартера BOSCH-DW: 12/1.1 является составной частью роторного узла (рис. 8.4). Якорь состоит из магнитопровода 4, рабо­чей якорной обмотки 3, ламельного коллектора 2 и вала вращения 1.

Магнитопровод собран из 64 магнитомягких плас­тин толщиной 0,46 мм, изолированных друг от друга лаком, спрессованных и склеенных в единое цельное тело. В магнитопровод запрессован вал 1 вращения, на одном конце которого нарезано 11 зубцов веду­щей шестерни 8, а на другом установлен 28-ламель-ный коллектор 2. Магнитопровод якоря имеет 28 па­зов 6, расположенных точно напротив ламелей.

В каждый паз магнитопровода вложено по два то-копроводящих стержня рабочей обмотки, которые та­ким образом образуют двухстержневую (парную) по­лурамку. Каждый стержень — это половина U-образ-ного витка, изогнутого по шаблону и вложенного в па­зы якорного магнитопровода с лобной стороны в сто­рону коллектора. На ламелях концы U-образных вит­ков попарно свариваются контактной электросвар­кой, при этом на якоре образуется 28 якорных рамок, соединенных последовательно и замкнутых в кольцо.

U-образные витки уложены в пазы за пять обхо­дов по окружности якоря. На рис. 8.5 схематически показана последовательность подсоединения U-об­разных витков к коллекторным ламелям при первом (сплошные линии) и втором (штриховые) обходах ок­ружности якоря. Из рисунка очевиден порядок сбор­ки якорной обмотки: первая волна — задействова­ны ламели 1-6-11-16-21-26-3; вторая волна — ламе­ли 3-8-13-18-23-28-5; третья волна — ламели 5-10-15-20-25-2-7; четвертая волна — ламели 7-12-17-22-27-4-9; пятая волна — задействованы ламели 9-14-19-24-1. Ясно, что начало первого витка и конец послед­него 28-го короткозамкнуты на одну (условно пер­вую) ламель коллектора, так как они уложены в один (условно первый) паз якорного магнитопровода.

Таким образом из 28 U-образных токопроводя-щих круговых рамок складывается последовательная волновая коротко замкнутая пятиобходная якорная обмотка на якоре барабанного типа.

5-й обход: 9-14-19-24-1 (Выводы на 9 и 1) Рис. 8.5.

Последовательность подсоединения витков якорной обмотки к ламелям коллектора (стартер B0SCH-DW:12/1.1):

1...28 — номера ламелей (коллектор развернут); желтый цвет — щетки КЩМ в положении якоря на рис. 8.3; крас­ный и синий цвет — зоны действия южного и северного по­люсов статорных магнитов; «•■ — стержни якорных витков.

Следует заметить, что в данном случае число якорных рамок, равное 28, не кратно числу статор­ных полюсов, которых шесть. Здесь важно другое: при любой конструкции барабанного якоря ширина каждой его токопроводящей рамки должна быть рав­на ширине полюсного деления на статоре (полюсное деление п —расстояние между центрами соседних разноименных магнитных полюсов, см. рис. 8.3). Этим обеспечивается наибольшее потокосцепление между магнитным полем статора и витками якорной обмотки, чем в свою очередь достигается макси­мальный КПД электродвигателя.

В конструкции стартера BOSCH-DW: 12/1.1 сказан­ное достигается охватом одной токопроводящей рам­кой сразу четырех якорных полюсов. Так как четыре якорных полюса по ширине совпадают с шириной од­ного полюса на статоре, то потокосцепление полное.

Еще одной особенностью конструкции якоря явля­ется то, что четыре несимметрично расположенных щетки КЩМ делят обмотку якоря на четыре ветви, не равных по числу витков. При этом электрическая схема включения ветвей получается такой, как пока­зано на рис. 8.3.

Из рисунка видно, что рабочий ток якоря протека­ет по ветвям a b и с d, в каждой из которых по че­тыре витка. Таким образом, во время работы ЭДВ под рабочим током якоря находятся только 8 стерж­ней из 56 или 4 рамки из 28. Остальные рамки в формировании крутящего момента ЭДВ участия не принимают до тех пор, пока при повороте якоря их положение не станет рабочим.

Для каждого рабочего положения рамок создает­ся момент вращения ЭДВ стартера: Мст = 8FR, где 8 — число стержней, включенных в работу; F — сила электромагнитного взаимодействия электрического тока якоря и магнитного поля статора; R — средний радиус якорной рамки.

Во время работы ЭДВ происходит переключение витков якорной обмотки с помощью КЩМ.

Щетки относительно магнитной системы статора и внешней электрической цепи всегда неподвижны. Это обеспечивает постоянство крутящего момента ЭДВ как по направлению, так и по величине. Макси­мальный крутящий момент ЭДВ в заторможенном стартере BOSCH-DW:12/l.l около 15 Нм.

Еще одной интересной особенностью описывае­мого стартерного ЭДВ является наличие на его ста­торе «неработающих» постоянных магнитов. Дейст­вительно, как следует из положения якоря, показан­ного на рис. 8.3 под полюсами N1 и S3, витки якор­ной обмотки в секциях (28...20) и (14...6) коротко замкнуты соединительными проводами Б+ и Б- меж­ду щетками a d и с Ь. Ясно, что закороченные секции якорной обмотки нерабочие. Казалось бы, можно до­пустить, что и полюса N1 и S3 нерабочие. Однако магнитная система статора рассчитана и сконструи­рована таким образом, что эти полюса выполняют три рабочие функции: обеспечивают равномерное распределение главного магнитного поля по всему круговому периметру воздушного зазора между ста-торными магнитами и магнитопроводом якоря; опти­мизируют положение физической нейтрали магнит­ного поля якоря относительно щеток КЩМ и, таким образом, являются компенсационными (дополнитель­ными) полюсами; уменьшают противоэлектродвижу-щую силу на щетках, улучшая коммутацию. В этой связи сами щетки несколько развернуты (на угол 12°) относительно геометрической нейтрали статор­ных полюсов в сторону против вращения якоря.

И последнее. Якорь современного электростарте­ра обязательно точно балансируется. Эта технологи­ческая операция стала необходимой, так как элект­родвигатель стартеров нового поколения высокообо­ротистый. Балансировку реализуют проточкой якоря после того, как он окончательно собран и залит эпоксидным компаундом. Точная доводка баланси­ровки осуществляется с помощью продольных выбо­рок на полюсах якорного магнитопровода (см. рис. 8.4). Выборки прорезаются алмазным кругом.

•

8.5. Планетарный редуктор

Уже отмечалось, что основной отличительной чер­той передаточного механизма стартеров нового по­коления является наличие в нем понижающего пла­нетарного редуктора (рис. 8.6).

Планетарный — это такой редуктор, у которого большая шестерня 1 имеет зубцы с внутренним за­цеплением и сочленена с малой ведущей шестер­ней 4 наружного зацепления через несколько сател-литных шестерен 5. При этом и ведущая, и ведомая шестерни соосны, а сателлиты находятся между ни­ми и внутри большой (планетарной) шестерни. Оси сателлитных шестерен могут быть установлены как

на корпусе первичного приводного устройства (рис. 8.6, а), так и непосредственно на торцевом водиле вторичного (выходного) вала редуктора (рис. 8.6, б). В первом случае большая планетарная шестерня вращается и сама является водилом выходного вала; во втором — она неподвижна, так как жестко за­креплена в корпусе 6 редуктора. Во втором случае сателлиты, установленные на водиле 2 и сочленен­ные с шестерней 4 первичного вала, обегают внут­ренние зубья неподвижной планетарной шестерни 1 и тем самым приводят водило 2 во вращение.

В автомобильных электростартерах более широ­кое распространение получил планетарный редуктор второго типа.

На рис. 8.7 показан внешний вид передаточного механизма стартера B0SCH-DW:12/1.1, в состав ко­торого входит планетарный редуктор. Для удобства восприятия передаточный механизм, показанный на фото, частично разобран: планетарная шестерня снята с сателлитов 2, а муфта свободного хода 8 — сдвинута с направляющих пазов 6 выходного вала 10 стартера.

Как и любой другой, планетарный редуктор состо­ит из двух основных шестерен (рис. 8.4): ведущей 11-зубцовой шестерни 8 на валу 1 ЭДВ и большой планетарной шестерни 9, изготовленной из пласт­массы. Последняя, имеющая 37 зубцов внутреннего зацепления, неподвижно установлена в корпусе :тартера с помощью фиксирующих шпилек 7. Внут­ренние детали планетарного редуктора показаны на рис. 8.7: водило 3 установлено на торце выходного вала 10, оно одновременно является установочной площадкой для осей 1 вращения трех сателлитов. Са-теллитные 13-зубцовые шестерни 2 (сателлиты) пла­нетарного редуктора, их три, упираясь в неподвиж­ную планетарную шестерню, передают вращение ва­ла ЭДВ на водило. Оси 1 после установки на них са-теллитных шестерен 2 запрессованы в тело води­ла 3, поэтому сателлиты с осей — несъемные.

При сборке, когда узел (7,8,9) муфты свободного хо­да снят с вала 10, пластмассовая планетарная шестер­ня надвигается на посадочное место 4 выходного вала стартера (до упора в торец водила). В пластмассу плане­тарной шестерни залита бронзовая втулка, которая для вторичного вала является опорным подшипником. Вто­рым опорным подшипником для вала с водилом являет­ся бронзовая втулка, запрессованная в лобную крышку стартера. Планетарная шестерня фиксируется на валу для предотвращения обратного продольного смещения с помощью плоской пружинной защелки, под которую подкладывается дистанционная шайба. Планетарная шестерня накрывает сателлиты, которые при этом вхо­дят в зацепление с ее внутренними зубцами.

При окончательной сборке стартера шестерня ва­ла ЭДВ вдвигается своими зубцами между тремя са­теллитами, а подшипниковый торец вала ЭДВ входит в бронзовую втулку, запрессованную в водило. Эта втул­ка является передним подшипником скольжения для якоря ЭДВ. Задним подшипником служит бронзовая втулка, запрессованная в тыльную крышку стартера.

Все три подшипника скольжения (медно-графито-вые втулки) являются съемными и при ремонте стар­тера могут быть заменены на новые.

В некоторых автомобильных электростартерах встроенный понижающий редуктор может быть не планетарным, а простым рядным, имеющим обычное внешнее или внутреннее зацепление двух шестерен.

Из отечественных автомобилей таким стартером впервые был оснащен правительственный автомо­биль ЗИС-110.

_{М Т ТТ}

123456 7 8 9 10

Рис. 8.7.

Приводной механизм стартера B0SCH-DW:

12/1.1: 1 — ось сателлита; 2 — сателлит планетарного ре­дуктора; 3 — водило на торце вторичного вала; 4 — поса­дочное место для планетарной шестерни (шестерня снята); 5 — проточка под пружинную защелку; 6 — направляющие спиральные пазы для МСХ; 7 — поводковая муфта; 8 — муфта свободного хода (МСХ); 9 — шестерня МСХ; 10 — вторичный (выходной) вал стартера.

Однако планетарный редуктор, который иногда называют редуктором Джемса, имеет преимущества перед всеми известными конструкциями: он малога­баритен; компактен; обладает равномерным распре­делением нагрузки по зубцам, а значит, более наде­жен в работе; имеет одно направление вращения входного и выходного валов; обеспечивает повы­шенное передаточное число п при относительно ма­лых размерах (n = 1 + W^/Wi); планетарный редук­тор с пластмассовой шестерней не требует обильной смазки, что особенно важно при работе в привод­ном механизме автомобильного электростартера.

Благодаря применению стартера с планетарным редуктором передаточное число между оборотами коленвала ДВС и якорем стартерного электродвига­теля может быть увеличено до 80 (вместо 16 при классическом исполнении стартера).

8.6. Диагностика неисправностей

Из общеизвестных неисправностей к стартеру с постоянными магнитами и планетарным редуктором относятся: износ коллекторных ламелей и щеток, из­нос бронзовых подшипников скольжения, выход из строя муфты свободного хода, окисление силовых проводов стартера, эрозия токовых контактов пуско­вого тягового реле и ослабление крепления стартера к двигателю. Проявление этих неисправностей такое же, как и на обычном стартере.

Специфическими неисправностями данного стар­тера являются нарушение целостности пластмассо­вой шестерни планетарного редуктора и очень редко раскол ферритовых магнитов, расположенных внут­ри статорного цилиндра.

За исключением якоря, тягового реле и муфты свободного хода, все узлы электростартеров фирмы BOSCH разборны. Это позволяет проводить качест­венный ремонт электростартеров, если нет проблем с запчастями.

Целостность пластмассовой шестерни чаще всего нарушается зимой. С понижением температуры со­противление прокручиванию вала ДВС резко возрас­тает. При этом возрастает нагрузка на зубцы плане­тарной шестерни, а также на всю шестерню в це­лом. Как следствие, пластмассовое тело планетарной шестерни может быть расперто изнутри металличес­кими сателлитами, что приводит к появлению трещин в теле шестерни и к сколу зубьев.

В таком состоянии стартер может продолжать ра­ботать некоторое время за счет упругости пластмас­сы или за счет попадания сателлитов на уцелевшие зубцы планетарной шестерни. При очередной попыт­ке запустить ДВС эта неисправность проявляется в виде прокручивания электродвигателя стартера "вхо­лостую", аналогично тому, как это бывает при выхо­де из строя муфты свободного хода. Включая и вы­ключая электростартер ключом зажигания, можно случайно запустить ДВС, но разрушение планетарной шестерни при этом только прогрессирует, и стартер окончательно выходит из строя.

Итак, если стартер при запуске ДВС начинает ра­ботать с прокручиванием — это достоверный при­знак того, что либо МСХ, либо ее привод, либо плане­тарная шестерня пришли в негодность. Признаком раскола и высыпания статорных ферритовых магни­тов является прекращение вращения стартера или вращение рывками. Однако надо помнить, что якорь стартера не будет вращаться и при выходе из строя контактора в пусковом тяговом реле.

Ясно, что для устранения перечисленных неис­правностей стартер необходимо снять с автомобиля и разобрать.

8.7. Ремонт

Рассмотрим особенности ремонта стартера BOSCH-DW-.12/1.1, который устанавливался на авто­мобилях АУДИ-100-5 (модели до 1991 г.).

Перед снятием стартера надо повторно убедиться в том, что он надежно закреплен. После недавно проводившегося ремонта стартера бывает так, что исправный стартер прокручивается вхолостую, так как он не дотянут до посадочного места. В таком слу­чае необходимо затянуть крепежные болты и вновь проверить стартер.

Стартер крепится к ДВС двумя болтами с головка­ми под ключ 19. Верхний болт со стороны коробки переключения передач завернут в резьбу в крепеж­ной проушине стартера, а нижний через нижнюю проушину без резьбы затягивается гайкой на 19 со стороны моторного отсека.

• Перед снятием стартера с его токовой клеммы необходимо отсоединить силовые провода, привер­нутые к клемме гайкой на 13, а также отсоединить провода управления. Снятый стартер перед разбор­кой необходимо промыть соляркой или керосином, просушить воздухом или протереть ветошью.

• Разбирать стартер следует в следующем поряд­ке (см. рис. 8.2):

• Снимите пусковое тяговое реле (ПТР) 6, для чего отверните три крепежных болта «строгой» отверт­кой (болты крепко посажены, и можно легко по­вредить шлицы). Затем выньте тяговой керн 11 с возвратной пружиной 9 из соленоида 8, освобо­див керн от зацепления с рычагом вилки 14.

• Отверните два длинных болта, стягивающих кор­пус стартера, выньте их и расчлените стартер на две части: лобную (переднюю) с механизмом при­вода и заднюю (тыльную) с якорем и КЩМ стар­терного электродвигателя.

• С помощью затупленной отвертки извлеките ре­зиновую заглушку 12, которая удерживает в крышке пластмассовую втулку 13 с рычагом вил­ки 14, строньте втулку с места и выньте переда­точный механизм из лобной крышки 15 вместе с муфтой свободного хода 19 и с ее вилкой.

• Снимите вилку 14 со штока 16 поводковой муф­ты, для чего слегка разведите один конец вилки (вилка изготовлена из эластичнойпластмассы).

• Разберите и снимите запорное устройство 14, 15 (см. рис. 8.4) с вала. Разобрать запорное устрой­ство можно без специального инструмента. Для этого прочную отвертку с тонким и узким (1,5 мм) жалом надо вставить в проточку 13 на валу в том месте, где запорная пружина 15 разомкнута. За­тем, упершись жалом отвертки в проточку, сдвинь­те крышку 14 с пружины до положения, при кото­ром хотя бы один ее конец выйдет из-под крышки. (Сразу всю крышку сдвинуть с пружины невозмож­но.) Резко, но несильно ударьте молотком через металлическую прокладку (лучше через трубку, на­детую на вал) по выступающему вверх торцу за­щитной крышки, при этом она сойдет с запорной пружины. Снимите запорную пружину, а также крышку с вала и стащите с него муфту свободного хода. Снимите пластмассовую планетарную шес­терню, для чего вытолкните из проточки 5 (см. рис. 8.7) плоскую фигурную защелку. Планетарную шестерню тщательно осмотрите и убедитесь в ее целостности и целостности ее зубцов. Если на ше­стерне имеются даже незначительные трещины или зубцы частично истерты, шестерню необходи­мо заменить.

• Теперь разберите электродвигатель стартера.

• Снимите защитную планшайбу с приводной шес­терни электродвигателя.

• Вытолкните якорный узел из корпуса статора, на­жимая большим пальцем одной руки на ось ЭДВ и удерживая другой рукой корпус. При этом постоян­ные магниты статора будут препятствовать вытал­киванию, втягивая якорный узел обратно. Не допу­скайте обратного удара якорем по магнитам стато­ра. Может иметь место раскол ферритов.

• Внимательно осмотрите статорный цилиндр, внут­ри которого с помощью распорных плоских и длин­ных пружинных защелок Ф (см. рис. 8.3) установ­лены и жестко зафиксированы шесть постоянных магнитов. Вынимать ферритовые магниты из ста­тарного цилиндра без надобности не следует, так как их обратная установка — достаточно сложная процедура. Если при осмотре статора обнаружит­ся, что один или два ферритовых магнита имеют трещины, но при этом жестко сидят на своих мес­тах, заменять их не следует, так как магниты со­храняют свою работоспособность и в таком состо­янии. В этом случае ферритовые магниты следует пропитать клеем БФ. Если ферриты расколоты на­столько, что высыпаются из креплений, то все шесть ферритовых магнитов необходимо вынуть из статарного цилиндра, предварительно пометив их расположение и полярность краской. Рассыпав­шиеся ферриты необходимо заменить целыми, взятыми от другого такого же стартера. Если такой возможности нет, можно попытаться склеить рас­колотый феррит эпоксидным клеем. Обратная установка ферритовых магнитов в ста­торный цилиндр требует особой осторожности. Нель­зя допускать путаницы с полярностью и расположе­нием магнитов. Если один или несколько магнитов заменены новыми, то их полярность при установке должна соответствовать полярности системы. Магни­ты устанавливают в статорный цилиндр с чередова­нием полюсов, при этом образуется круговой шести-полюсный постоянный магнит N-S-N-S-N-S. Некоторые фирмы, изготовляющие ферритовые магниты для электростартеров, помечают полярность краской или знаками (+), (-), обычно синий цвет и (+) — это север­ный полюс. Если меток на ферритовом магните нет, то его полярность можно определить по притягива­нию разноименных полюсов N-S.

• • Установка ферритов — достаточно сложная процедура. В заводских условиях ферритовые магни­ты предварительно подсобираются в специальной разборной оправке, которая затем вместе с магни­тами вставляется в статорный цилиндр. При ремонт­ной сборке «вручную» последовательность действий может быть следующей: между магнитами поочеред­но вдвигаются распорные пружины. При этом каж­дая пружина защелкивается на фиксирующем высту­пе внутренней поверхности статорного цилиндра.

• Если среди шести устанавливаемых ферритов есть склеенные, их должно быть не более двух. Уста­навливать склеенные магниты лучше в позициях до­полнительных полюсов (N1 и S3 на рис. 8.3).

• Последний пружинный фиксатор следует вставлять на место с особой осторожностью, т.к. при большом усилии его можно согнуть, а деформированный фик­сатор к дальнейшему использованию не пригоден.

• После фиксации последней пружины качество сборки проверяется осмотром.

• • Теперь о ремонте якорного узла.

• Ремонтные операции на якоре традиционные. Ес­ли имеется заметный износ коллекторных ламелей, то коллектор необходимо проточить на токарном станке. Здесь надо иметь в виду, что толщина новой медной ламельной пластины 1,2 мм. Обтачивать кол­лектор можно на глубину не более 0,3 мм. После про­точки коллектор необходимо отполировать тонкой шкуркой, промыть и тщательно продуть воздухом.

• При выработке подшипниковых торцов якорного вала их можно обработать на токарном станке, но не резцом, а вращающимся шлифовальным камнем. В

• таком случае втулки подшипников скольжения необ­ходимо изготовить из бронзы или латуни под новые размеры торцов вала. Отверстия втулок после свер­ления необходимо пройти разверткой".

• Однако чаще достаточно заменить втулки без об­работки вала. Втулки поставляются в продажу как запчасти. Две подшипниковые втулки в крышках стартера легко выпрессовываются из своих посадоч­ных мест оправкой. Втулка, запрессованная в торец водила, может быть расколота тонким зубильцем или извлечена резьбовой вверткой. После установки но­вых втулок необходимо убедиться, что они не прово­рачиваются, в противном случае их необходимо по­садить на эпоксидный клей. Подкернивать втулки не рекомендуется, т.к. медно-графитовый материал (из которого изготавливаются втулки) легко колется.

• Щетки КЩМ, как правило, требуют замены. Ще­точный узел лучше приобрести новый, так как его ка­чественный ремонт связан с необходимостью прове­дения точечных электросварочных работ. Однако в крайнем случае провода щеток можно припаять к то­ководам с помощью мощного электропаяльника. Щетки можно взять от отечественных электростар­теров, подогнав их по форме надфилем, а по разме­ру —наждачной бумагой на притирочной плите.

• Муфта свободного хода (МСХ) — деталь, которая при выходе из строя ремонту не подлежит. Если она неисправна, ее необходимо заменить. Проверить ра­ботоспособность МСХ можно так: зажмите МСХ в ти­сках через медные или алюминиевые прокладки за зубцы шестерни и попытайтесь вручную через наж­дачную бумагу, покачивая, провернуть муфту в об­ратном направлении. Если муфта исправна, то про­вернуть ее не удастся.

• • две

  
  

  • ЭЛЕКТРОСТАРТЕР

  
  

  • О мех

  
  

  • ► ЭДВ

  
  

  • ! Pi

  
  • Токовый медный жгут 3 (рис. 8.2) стартера из­готовлен из очень тонких проволочек. Окисляясь, они рвутся внутри жгута, и весь электропровод мо­жет выйти из строя. Новый жгут можно изготовить из оголенных медных проводов и пропаять по месту вместо старого.

• PC
  TP

• Рис. 8.8. Блок-схема системы пуска ДВС:

• АКБ — аккумуляторная батарея; ВЗ — ключ зажигания; PC — реле стартера; TP — тяговое реле; ЭДВ — электро­двигатель стартера; Р1 — планетарный редуктор; Р2 — ос­новной понижающий редуктор; МСХ — муфта свободного хода; ДВС — двигатель внутреннего сгорания.

• Уже отмечалось, что пусковое тяговое реле (ПТР) неразборное. Однако, если обмотки соленои­да 8 не нарушены, а при срабатывании тягового ре­ле 6 электрическое соединение в токовом контакто­ре 5 отсутствует, такую неисправность можно устра­нить, развернув на 180° токовые клеммы контакто­ра. Для этого с клемм отворачивают гайки и фикси­рующие шайбы, тогда клеммы можно будет протолк­нуть во внутрь и развернуть.

• После завершения ремонтных работ на отдель­ных узлах стартер надо собрать в обратной последо­вательности по отношению к разборке.

• Стартер, отремонтированный с соблюдением опи­санной технологии, может надежно работать не ме­нее 80...100 тыс. км пробега.

• • В заключение приведены основные параметры стартера BOSCH-DW:12/l.l в сравнении с парамет­рами классического стартера BOSCH-EF:12/0.95 (см. табл. 8.1).

• Таблица 8.1

  1	Допустимое изменение рабочего напряжения, В	8;„15	8...15
  2	Мощность Рс номинальная, кВт	1,1	0.95
  3	Ток потребления на холостом ходу, не более, А	70	50 ;
  4	Частота вращения якоря на холостом хо­ду, об/мин	2800	7200
  5	Ток потребления при заторможенном якоре, А	450. 550	500 600
  6	Напряжение на клеммах заторможенного стартера, В	3,2	7.6
  7	Крутящий момент на заторможенном якоре (тормозной момент М1Г1), Н • м	12	13,2
  8	Минимальное напряжение срабатывания тягового реле, В		8
  И	Максимальный КПД	0,72	0.58
  10	Передаточное число ЭДВ/ДВС для различных моделей ДВС	69; 74; 78	16; 17; 18
  11	Вес стартера в сборе, кг ■	3.5	3,9
  12	Вес стартерного электродвигателя, кг		2,2
  	Приведенный вес стартера, кг/кВт	зле	4,1
  14	Приведенный вес стартерного электродвигателя, кг/кВт	1,45	2,0

• И последнее. Электростартер входит составной частью в систему пуска автомобильного двигателя внутреннего сгорания, которая включает в себя так­же аккумуляторную батарею и стартерные электро­цепи (рис. 8.8).

• Надежность работы системы пуска во многом оп­ределяет эксплуатационную надежность автомобиля в целом. Система пуска, оборудованная вышеопи­санным электростартером нового поколения и совре­менной необслуживаемой аккумуляторной батареей, делает современный легковой автомобиль комфор­табельным и безотказным при запуске ДВС.

1