7M视频-Welcome_Page911
mobiles icon
Toggle Nav
產品分類
查看更多產品
Close
  • 菜單
  • 首頁
起動機啟動馬達的工作原理

    前言 

    在工作過程中就曾接觸到汽車起動機, 了解車輛對發動機起動機的工作要求, 但是對汽車起動機的結構和工作原理並不清楚,借譚老師布置作業的這個機會,最近比較係統的查閱了汽車起動機的相關課件和參考書,了解了汽車起動機的結構及工作原理。汽車起動機由直流電機、傳動裝置和控製裝置組成,直流電機沒有特殊之處,比較容易理解,傳動裝置和控製裝置結構較為特殊,本文重點整理了所查閱的汽車起動機的傳動裝置和控製裝置的相關資料。

    要使發動機由靜止狀態過渡到工作狀態, 必須用外力轉動發動機的曲軸, 使氣缸內吸入(或形成) 可燃混合氣並燃燒膨脹, 工作循環才能自動進行。 汽車發動機常用的起動方式是用電動機作為機械動力, 當將電動機軸上的齒輪與發動機飛輪周緣的齒圈齧合時, 動力就傳到飛輪和曲軸, 使之旋轉。 電動機本身又用蓄電池作為能源。 目前絕大多數汽車發動機都采用電動機起動。

    起動機一般由直流電動機、傳動機構、控製裝置三部分組成。

1. 直流電動機


    直流電動機在直流電壓的作用下, 產生旋轉力矩。 直流電動機主要由電樞、 磁極、電刷、電刷架及殼體等部件組成。
1.1 電樞
    電樞是直流電動機的轉子部分, 用來將電能轉變為機械能, 即在起動機通電時, 與磁場相互作用而產生電磁轉矩。
1.2 磁極
    磁極是直流電動機的定子部分, 用來產生電動機運轉所必須的磁場, 它由磁極鐵心、 安裝在鐵心上的勵磁繞組及機殼組成。
1.3 電刷與電刷架
    電刷用銅和石墨粉壓製而成,一般含銅 80%~90%,石墨 10%~ 20%,以減小電刷電阻並增加其耐磨性。 一般起動機電刷個數等於磁極個數, 也有的大功率起動機電刷個數等於磁極個數的 2 倍,以便減小電刷上的電流密度。


2. 傳動裝置


    普通起動機傳動裝置中的主要組成部件是單向離合器, 單向離合器的作用是起動時將電樞的電磁轉矩傳遞給發動機飛輪, 而在發動機起動後, 就立即打滑, 以防止發動機飛輪帶動起動機電樞高速旋轉而損壞起動機。 起動機單向離合器常見的有滾柱式、 摩擦片式、 扭簧式等幾種形式。
2.1 滾柱式單向離合器
(1)結構特點
    滾柱式單向離合器的外殼 2 與驅動齒輪 1 連為一體, 外殼和十字塊 3 裝配後形成四個楔形槽,槽中有四個滾柱,滾柱的直徑大於槽窄端又小於槽寬端,彈簧將滾柱推向槽窄端,使得滾柱與十字塊及外殼表麵有較小的摩擦力。十字塊與傳動套筒 8 剛性連接,傳動套筒安裝在電樞軸花鍵部位,使單向離合器總成可作軸向移動和隨軸轉動。



(2)工作原理
    起動時,電樞軸通過花鍵帶動傳動套筒而使十字塊轉動,十字塊相對於外殼作順時針轉動,使滾柱在小摩擦力的作用下滾向槽窄端而被卡緊,外殼即隨十字塊一起轉動,電動機的電磁轉矩便通過單向離合器傳遞給了驅動齒輪。發動機一旦發動,發動機飛輪帶動驅動齒輪旋轉,使外殼的轉速高於十字塊,十字塊相對於外殼逆時針轉動,使滾柱滾向槽寬端而打滑,從而避免了發動機飛輪帶動起動機電樞高速旋轉而損壞起動機。


2.2 彈簧式單向離合器


(1)結構特點

    如圖 3 所示。主動套筒套在電樞軸的花鍵上, 小齒輪套筒則套在電樞軸前端的光滑部分。在對接處有兩個月牙形圈, 使兩者隻能做相對轉動而不能做軸向移動。 在小齒輪套筒與主動套筒的外圓上包有扭力彈簧, 扭力彈簧的內徑略小於兩套筒的外徑, 因而具有一定的過盈量(0.25~0.5mm)。在主動套筒上用墊圈封閉傳動彈簧,外側再裝緩衝彈簧和固連撥環。

(2)工作原理
    起動發動機時, 由於撥叉推動撥環使驅動小齒輪齧入飛輪齒圈, 起動機轉軸帶動花鍵套筒即主動套筒旋轉,使扭力彈簧順向扭緊並箍死兩個套筒,於是就能傳遞扭矩。發動機起動後,由於飛輪帶著驅動齒輪的轉速高於起動機軸,將扭力彈簧作反向放鬆,使驅動齒輪套筒與主動套筒鬆脫而打滑, 從而避免了超速運轉的危險。 這種離合器具有結構簡單、工藝簡化、壽命長、成本低等優點,但因扭力彈簧所需圈數多,軸向尺寸較長,故適用於起動柴油機所需的大功率起動機,而不適宜在小型起動機上采用。
2.3 摩擦片式單向離合器
(1)結構特點
    摩擦片式離合器的外接合鼓 1 用半月鍵固定在起動機軸上, 兩個彈性圈 2 和壓環 3 依次沿起動機軸裝進外接合鼓中, 青銅主動片 4 的外凸齒裝入外接合鼓的切槽中, 鋼製的起動機軸裝進外接合鼓中, 青銅主動片 4 的外凸齒裝入外接合鼓的切槽中, 鋼製的被動片 5 以其內齒插入內接合鼓 6的切槽中。內接合鼓具有螺線孔並旋在起動機驅動齒輪柄 9的三線螺紋上,齒輪柄則自由地套在起動機軸上, 內墊有減震彈簧 8 並用螺母鎖著, 以免從軸上脫落, 內接合鼓 6 上具有兩個小彈簧輕壓諸片,以保證它們彼此接觸,如圖 4 所示。

(2)工作原理
    起動機工作時,內接合鼓沿螺旋槽向右移動,將摩擦片壓緊,如圖 4(b)所示,利用摩擦力,將電樞的轉矩傳給飛輪。發動機起動後, 起動機驅動齒輪被飛輪帶動,當其轉速超過電樞軸轉速時,內接合鼓則沿螺旋槽向左退出,摩擦片鬆開,如圖 4(c)所示,這時驅動齒輪雖高速旋轉, 但不驅動電樞, 從而避免了電樞超速的危險。 如果起動機超載時, 彈性圈在壓環的突緣壓力下而彎曲, 直至內接合鼓的端部頂住彈性圈, 此時離合器即打滑, 能避免起動機在過載情況下的損壞。 摩擦片式離合器雖有傳遞大轉矩, 防止超載損壞起動機的優點,但由於摩擦片易磨損而影響起動機性能, 需經常檢查、調整或更換。同時結構也比較複雜,耗用材料較多,加工費時,修理麻煩。


3. 控製裝置


    控製裝置的作用是控製起動機主電路的通、斷和驅動齒輪的移出和退回。
3.1 開關直接控製起動係
    開關直接控製起動係是指起動機由點火開關或起動按鈕直接控製, 起動功率較小的汽車(如長安奧拓,天津夏利轎車)常用這種控製形式。其結構原理如下圖所示。

    當合上起動機總開關 9,按下起動按鈕 8 時,吸引線圈 6 和保持線圈 5 的電路接通。其電路如下:蓄電池正極—接線柱 14—電流表 16—熔斷絲 10—起動總開關 9—起動按鈕 8—接線柱 7,然後分兩路,一路為保持線圈 5—搭鐵—蓄電池負極。另一路為吸引線圈 6—接線柱 15—起動機磁場繞組—電樞繞組—搭鐵—蓄電池負極。這時活動鐵芯 4 在兩個線圈電磁吸力的共同作用下, 克服回位彈簧 2 的彈力而向右移動, 帶動撥叉 3 便將小齒輪回推出與飛輪齒圈齧合。這時由於吸引線圈的電流流經磁場繞組和電樞繞組,產生一定的電磁轉矩。所以小齒輪是在緩慢旋轉的過程中齧合的。 當齒輪齧合好後, 接觸盤 13 將觸頭 14、15 接通,於是蓄電池的大電流流經起動機的電樞和磁場繞組, 產生正常的轉矩, 帶動發動機旋轉起動發動機。與此同時, 吸引線圈被短路,齒輪的齧合位置由保持線圈 5 的吸力來保持。發動機起動後, 鬆開起動按鈕瞬間, 保持線圈中的電流隻能經吸引線圈構成回路。 由於此時兩線圈所產生的磁通方向相反而相互抵消, 於是活動鐵芯在複位彈簧的作用下回至原位, 小齒輪在回位彈簧的作用下退出齧合,接觸盤 13 脫離接觸,切斷起動電路,起動機停止運轉。這種電磁開關是利用擋鐵與電磁鐵芯之間的一定氣隙, 保證驅動齒輪先部分齧入飛輪齒環後, 才接通起動主電路。它具有操作輕便、工作可靠的優點。
3.2 起動繼電器控製係
    起動繼電器控製是指用起動繼電器觸點控製起動機電磁開關的大電流, 而用點火開關或起動按鈕控製繼電器線圈的小電流, 如圖 6 所示。起動繼電器的作用就是以小電流控製大電流,保護點火開關,減少起動機電磁開關線路壓降。

1.起動開關(點火開關起動擋)接通時 (1)起動繼電器觸點閉合,電磁開關電路接通
    繼電器的電路是: 蓄電池—點火開關—繼電器的線圈—搭鐵。 由於電流通過繼電器線圈使其產生磁場, 在電磁力的作用下觸點閉合, 於是就接通了電磁開關中吸引線圈和保持線圈的電路。吸引線圈的電路是:蓄電池—繼電器“電池”接線柱、支架、觸點、 “起動機”接線柱—起動機的接線柱“ 9” —吸引線圈—起動機開關接柱 5—起動機磁場繞組、電樞繞組—搭鐵。
    保持線圈的電路是:起動機的接柱“ 9” —保持線圈—搭鐵。此時驅動齒輪與飛輪的接觸情況如圖 7(a)所示。

(2)驅動齒輪與飛輪齧合
    電流通過吸引線圈和保持線圈後, 由於兩者產生的磁場方向一致, 磁場增強, 磁化固定鐵芯產生吸力, 活動鐵芯前移, 使接觸盤接通電動機開關。 同時活動鐵芯的後端通過耳環帶動撥叉上端前移、下端後移,迫使驅動齒輪伸出。當驅動齒輪與飛輪齒環發生抵觸現象時, 撥叉下端可推動滑環後半環壓縮彈簧繼續後移,使電動機開關接通, 使電樞軸稍微轉動, 驅動齒輪與飛輪齒槽對正時, 就可使驅動齒輪與飛輪齧合。此時驅動齒輪與飛輪的接觸情況如圖 7(b)所示。
(3)電動機開關接通並帶動發動機旋轉
    接觸盤將電動機開關接柱“ 4”和“5”接通後,電動機電路接通,其電路是:蓄電池—電動機開關—接觸盤磁場繞組—電樞繞組—搭鐵。 由於此電路中電阻很小, 電流可達幾百安培,使電動機產生較大的轉矩, 經離合器帶動發動機起動, 此時驅動齒輪與飛輪的接觸情況如圖 7(c)所示。
電動機開關接通時, 吸引線圈被短路, 活動鐵芯依靠保持線圈的磁力使其保持在吸合位置。另外在電動機開關接通的同時,接觸盤也與點火線圈附加電阻短路接柱“ 6”內的黃銅片接觸,使點火線圈附加電阻短路,從而保證可靠點火。
2.起動開關斷開時
(1)起動繼電器觸點斷開,電動機停止工作
    發動機起動後,立即放鬆點火開關,起動繼電器線圈電路切斷,觸點張開。觸點打開後,保持線圈中的電流經電動機開關接柱“ 4”、接觸盤、接柱“ 5” —吸引線圈—保持線圈—搭鐵構成回路。 此時兩線圈產生的磁場方向相反, 相互消弱, 於是活動鐵芯在回位彈簧的作用下退回原位。同時接觸盤退出,電動機電路切斷,電動機停止工作。(2)驅動齒輪與飛輪分離活動鐵芯退回的同時, 推動撥叉上端後移, 撥叉的下端則帶動滑環前移, 迫使驅動齒輪與飛輪分離。





友情鏈接