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1、学习情境三 起动机的检修与维护,单元一 起动机的基本知识 单元二 起动机的常见故障及各零部件的检修方法 单元三 起动机的使用及维护,返回,单元一 起动机的基本知识,发动机是靠外力起动的, 通常把汽车发动机曲轴在外力作用下, 从开始转动到怠速运转的全过程, 称为发动机的起动。 发动机常用的起动方式有人力起动、辅助汽油机起动和电力起动。电力起动方式具有操纵轻便, 起动迅速、安全、可靠, 可重复起动等优点, 所以为现代汽车广泛采用。一般将这种电力起动机简称为起动机。 现代汽车起动系一般由起动机、起动继电器、点火开关(起动挡)、电源(蓄电池) 等组成。 起动机的作用就是将电能转变为机械能, 带动发动机
2、曲轴旋转, 使发动机起动。发动机起动之后, 起动机便立即停止工作。 起动机安装在汽车发动机飞轮壳前端的座孔上, 如图3 -1 所示。,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,一、概述 1.起动系的组成 起动系是由蓄电池、起动机、起动继电器、点火开关等组成, 如图3 -1 所示。 2.起动机的组成 起动机(俗称“马达”) 是起动系的主要组成部分, 由串励式直流电动机、传动机构和电磁开关三部分组成。 1) 串励式直流电动机 串励式直流电动机的作用是产生电磁转矩。,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,2) 传动机构 传动机构的作用是在起动发动机时使起动机小齿轮与飞轮齿圈啮合, 将起动机的
3、转矩传递给发动机曲轴; 在发动机起动后又能使起动机小齿轮自动空转或与飞轮齿圈脱离啮合。 3) 电磁开关(也称为控制装置) 电磁开关的作用是接通和切断串励式直流电动机与蓄电池之间的电路, 控制起动机小齿轮与发动机飞轮齿圈的啮合与分离。对于汽油发动机, 有些起动机的电磁开关还具有在起动发动机时短路点火线圈附加电阻的作用。,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,3.起动机的分类 目前, 典型的电力起动机结构有以下几种类型: 1) 电磁控制强啮合式起动机(常规起动机) 磁极一般采用电磁铁, 传动机构中一般只由简单的驱动齿轮、单向离合器和拨叉等组成, 无特殊结构和装置。 2) 永磁起动机 电动
4、机的磁极用永磁材料制成, 取消了磁场线圈, 可以使结构简化, 体积小、质量轻。 3) 减速起动机,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,减速起动机采用高速、小型、低力矩电动机, 在传动机构中设有减速装置。质量和体积比普通起动机可减小30% 35%, 但结构和工艺比较复杂。 4.起动机的型号 根据中华人民共和国行业标准QC/ T 731993 汽车电气设备产品型号编制方法规定, 起动机的型号如下所示。 1产品代号, 起动机的产品代号: QD 表示起动机; QDJ 表示减速式起动机; QDY 表示永磁式起动机(包括永磁减速式起动机)。,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,2电
5、压等级代号, 电压等级代号: 1 表示12 V; 2 表示24 V。 3功率等级代号, 功率等级代号其含义见表3 -1。 4设计序号。 5变型代号。 二、串励式直流电动机 1.工作原理 直流电动机是将电能转化为机械能的装置, 是以通电导体在磁场中受磁场力作用这一原理为基础制成的, 其工作原理如图3 -2 所示。,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,当电路接通时, 如图3 -2 (a) 所示, 线圈abcd 的电流方向是: 蓄电池正极励磁绕组电刷换向器片A线圈(ad) 换向器片B电刷搭铁, 根据左手定则可知, 线圈中的有效边与cd 所受磁场力F 的方向如图中所示, 此时线圈产生的转矩
6、方向为逆时针;当线圈转过半周后, 如图3 -2 (b) 所示, 线圈abcd 中的电流方向发生改变, 电流方向是: 蓄电池正极励磁绕组电刷换向器片B线圈(da) 换向器片A电刷搭铁, 此时线圈中的电流方向虽改变为da, 但线圈中的有效边与cd 所受的磁场力F 的方向同时改变, 故线圈产生的转矩方向不变, 仍为逆时针方向。,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,2.构造 直流电动机的构造如图3 -3 所示, 主要由电枢、磁极、端盖、机壳、电刷及刷架等部件组成。 1) 电枢 电枢由电枢轴、电枢绕组、换向器、铁芯等组成, 其作用是产生电磁转矩。电枢绕组都是用较粗的矩形裸铜线绕制而成, 在铜
7、线与铁芯之间、铜线与铜线之间用绝缘纸隔开。电枢绕组的两端均匀地焊在换向器片上。 换向器的作用是将电源提供的直流电转化成电枢绕组所需要的交流电, 以保证电枢绕组所产生的转矩方向不变。,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,换向器由铜片和云母片相间叠压而成, 铜片之间用云母片绝缘。 2) 磁极 磁极的作用是产生磁场, 由铁芯和励磁绕组构成。磁极与磁路如图3 -4 所示。 为了增大起动转矩, 磁极的数量较多, 一般为四个磁极。每个磁极上套装的激磁绕组为矩形截面的铜条, 外包绝缘层, 按一定绕向连接后使S 级与N 极相间排列, 如图3 -4 (a) 所示。 图3 -4 (b) 所示为四个磁极
8、的磁路。四个磁场绕组所产生的磁场是相互交错的。 3) 电刷与电刷架,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,电刷与电刷架的作用是将电流引入电动机使电枢产生定向转矩。电刷一般是用铜和石墨粉压制而成, 呈红棕色, 加入铜有利于减小电阻及增加耐磨性。电刷一般含铜80% 90%、石墨10% 20%。刷架多制成框架, 正极刷架与端盖绝缘固装, 负极刷架直接搭铁。刷架上装有弹力较大的盘形弹簧。如图3 -5 所示。 4.机壳 机壳的一端有四个检查窗口, 中部只有一个电流输入接线柱, 并在内部与激磁绕组的一端相连接。 5.端盖,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,有前、后两个端盖, 前端盖
9、一般用铜板压制而成, 后端盖为灰铸铁浇制成缺口杯状。它的中心压装着青铜石墨轴承或铁基含油轴承, 外围有2 或4 个组装螺孔。 电刷装在前端盖内。后端盖上面有拨叉座, 盖口有凸缘和安装螺孔, 还有装中间轴承板的螺钉孔。 6.直流电动机工作特点: 电动机中电流越大, 电动机产生的转矩就越大。 电动机的转速越高, 电枢线圈中产生的反电动势就越大, 电流也随之下降。 起动机在初始起动期间和起动期间各项指标的比较见表3 -2。,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,直流串励式电动机的力矩M、转速n 和功率P 随电枢电流变化的规律称为直流串励式电动机的特性。图3 - 6 所示为直流串励式电动机的
10、特性曲线, 其中曲线M、n 和P 分别代表力矩特性、转速特性和功率特性。 结合表3 -2 和图3 -6 可知, 在起动机起动的瞬间, 电枢转速为零, 电枢电流达到最大值, 力矩也相应达到最大值, 使发动机的起动变得很容易, 这是汽车起动机采用串励式电动机的主要原因。 串励式电动机输出力矩较大时, 电枢电流也大, 电动机转速随电流的增加而急剧下降; 反之, 输出力矩较小时, 电动机转速又随电枢电流的减小而很快上升。,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,串励式电动机具有轻载转速高、重载转速低的特性, 这对保证起动安全可靠是非常有利的, 这也是汽车上采用串励式电动机的一个重要原因。 串励
11、式电动机的功率P 可用下式表示: 三、传动机构 传动机构的作用是把直流电动机产生的转矩传递给飞轮齿圈, 再通过飞轮齿圈把转矩传递给发动机的曲轴, 使发动机起动; 起动后, 飞轮齿圈与驱动齿轮自动打滑脱离。它一般由驱动齿轮、单向离合器、拨叉、啮合弹簧等组成。,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,汽车发动机对起动机传动机构的要求。 (1) 起动机的驱动齿轮与发动机的飞轮齿圈啮合时要平稳, 不能发生冲击现象。 (2) 由于起动机的驱动齿轮与发动机的飞轮齿圈速比很大(一般大于15), 因此发动机起动后, 驱动齿轮应能自动打滑或脱离啮合, 以免发动机带动起动机电枢高速旋转, 造成电枢绕组“飞
12、散”事故。 (3) 因为起动机是由点火开关控制的, 所以当发动机工作时, 要防止点火开关误操作,使起动机的驱动齿轮再次与发动机的飞轮齿圈啮合, 导致起动机与发动机的飞轮齿圈损坏。 图3 -7 所示为传动机构的工作示意图。,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,起动机传动机构中的关键部件是单向离合器。其作用是在起动时将电枢产生的电磁转矩传递给发动机飞轮; 而当发动机起动后, 单向离合器立刻打滑, 防止发动机飞轮带动电枢高速旋转, 造成电枢绕组“飞散”的事故。 1.滚柱式单向离合器 1) 滚柱式离合器的构造 滚柱式离合器是目前国内外汽车起动机中使用最多的一种, 解放牌汽车、东风牌汽车、北
13、京130、北京212 等汽车的起动机均采用此种离合器。,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,离合器的驱动齿轮采用40 号中碳钢加工淬火而成, 与外壳连成一体。外壳内装有十字块和四套滚柱及弹簧, 十字块与花键套筒固联, 壳底与外壳相互扣合密封。 花键套筒的外面装有缓冲弹簧及衬圈, 末端固装着拨环与卡圈。整个离合器总成利用花键套筒套装在起动机轴的花键部位上, 可以做轴向移动和随轴转动。滚柱式单向离合器的原理是通过改变滚柱在楔形槽中的位置来实现分离和结合, 其结构如图3 -8 所示。 2) 滚柱式离合器的工作原理 离合器的外壳与十字块之间的间隙为宽窄不同的楔形槽。这种离合器就是通过改变滚
14、柱在楔形槽中的位置来实现离合的。,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,工作过程如下: 当起动机开始工作时, 拨叉拨动移动衬套, 使驱动齿轮1 与发动机飞轮齿圈啮合, 电磁转矩由电枢轴传到传动套筒与十字块3, 使十字块3 同电枢轴一同旋转。此时, 再加上飞轮齿圈给驱动齿轮1 的反作用力, 滚柱在摩擦力矩的作用下, 滚入楔形槽的窄端而卡死如图3 -8 (a), 于是驱动齿轮1 和传动套筒为一个整体, 带动飞轮, 起动发动机。当发动机起动后, 发动机飞轮带动驱动齿轮1 旋转, 外壳2 的转速高于十字块3 的转速, 此时, 滚柱滚向楔形槽的宽端而打滑如图3 - 8 (b)。这样发动机的转矩
15、就不能通过驱动齿轮1 传递给电枢, 以防止电枢因高速飞转而造成电枢绕组“飞散”事故。,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,3) 滚柱式离合器的调整 这种起动机需作如下调整: (1) 驱动齿轮与止推垫圈之间间隙的调整如图3 -9 所示, 将拨叉压到极限位置时, 驱动齿轮与止推垫圈间的间隙应在2 0.5 mm 的范围内。若间隙不当, 则可调整行程限位螺钉。 ( 2) 开关接通时刻的调整。如图3 - 10 所示, 起动机必须使驱动齿轮与飞轮齿环啮合后才能接通起动机的工作电流, 否则, 会发生打齿现象, 为此需进行开关接通时刻的调整。 按图3 -10接线, 压下拨叉, 当试灯2 发亮时,
16、驱动齿轮与止推垫圈的间隙, 应在4 5 mm的范围内。,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,若间隙不当, 则可转动顶压螺钉进行调整, 顺时针转动时间隙增大, 反之减小。 试灯1 应与试灯2 同时发亮或先发亮, 否则需检查开关接触盘的弹簧弹力是否过弱, 如弹力尚好, 可在接触盘上加垫片予以调整。 2.摩擦片式单向离合器 这种离合器多用于大功率起动机上, 早期国产JN150 型汽车曾用过此种结构, 苏联别拉斯(BEJIA3) 汽车装用过此种离合器。 1) 摩擦片式单向离合器的构造 摩擦片式单向离合器的结构如图3 -11 所示。 2) 摩擦片式单向离合器的工作原理,上一页,下一页,返回,单元一 起动机的基本知识,摩擦片式单向离合器的原理是通过主、从动摩擦片的压紧和放松来实现分离, 其结构如图3 -11 所示, 起动机工作时, 起动机电枢轴带动传动套筒的10 转动, 由于惯性的作用,内接合鼓9 随着传动套筒10 的旋转而左移, 使主、从动摩擦片紧压在一起, 利用摩擦力将电枢转矩传递给飞轮。发动机起动后, 起动机的驱
