Методика определения технического состояния и испытаний электростартеров

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

Нижегородский государственный

Технический университет им. Р. Е. Алексеева

Кафедра "Электрооборудование, электропривод и автоматика"

Техническое обслуживание и проверка

Технического состояния электростартера

Методическое указание к лабораторной работе № 3

по дисциплине

“ Эксплуатация и ремонт электрооборудования

автомобилей и тракторов”

для студентов направления 13.03.02

Нижний Новгород

2013

Введение

Электростартер (ЭС) предназначен для пуска двигателя внутреннего сгорания от аккумуляторной батареи.

Надежность и срок службы ЭС зависит от технического уровня их конструкций, условий эксплуатации и качества технического обслуживания (ТО).

Целью работы является изучение методов проверки технического состояния, испытаний и приобретение практических навыков технического обслуживания ЭС.

Краткие сведения по теории и методике определения технического состояния электростартеров

Общие положения

Электростартер это устройство, конструктивно объединяющее в себе коллекторный электродвигатель постоянного тока и механизм привода.

Основными деталями и узлами электростартера являются якорь с обмоткой и коллектором, корпус с полюса­ми и катушками, механизм привода с электромагнитным тя­говым реле, муфтой свободного хода (МСХ) и шестерней понижающего редуктора, крыш­ка со стороны привода, крышка со стороны коллектора и щеточный узел со щеткодержателями, щетками и щеточными пружинами.

Стартер получает питание от аккумуляторной батареи - источника постоянного тока ограниченной мощности с падающей вольтамперной характеристикой, поэтому напряжение на зажимах стартера уменьшается с увеличением нагрузки на стартерный электропривод.

В стартерах применяются электродвигатели постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением Электродвигатели с последовательным возбуждением при равенстве потребляемых токов развивают большие пусковые моменты. Применение смешанного возбуждения вызвано стремлением уменьшить частоту вращения якоря в режиме холостого хода и тем самым увеличить срок службы электростартера.

Автотракторные электростартеры рассчитывают на нагруз­ки, которые возникают в режимах холостого хода и полного торможения. Мощность стартера не ограничивается температу­рой нагрева, так как стартер работает в режиме кратковременных нагрузок (несколько десятков секунд).

Электромагнитная мощность ЭС определяется следующей формулой

,                            (1)

где  ЭДС аккумуляторной батареи;

падение напряжения в щеточном контакте;

общее сопротивление якорной цепи;

ток якоря ЭС.

Максимальная электромагнитная мощность равная

достигается при токе якоря ЭС равном половине тока короткого замыкания

.

 Полезная мощность стартерного электродвигателя  меньше электромагнитной из-за механических  и магнитных потерь , которые возрастают с увеличением частоты вращения якоря

.

Полезный вращающий момент  на валу электростартера пропорционален величине

.

Зависимости мощности , момента , частоты вращения якоря , а также напряжений стартера  и торможения  от силы тока якоря  называют рабочими характеристиками ЭС (рис.1).

На рабочих характеристиках выделяют три основных режима:

- максимальной полезной мощности:

- полного торможения (при этом , );

- холостого хода (при этом , );

Режимы холостого хода и полного торможения используют­ для проверки технического состояния стартера.

Механичес­кие неисправности вызывают увеличение потребляемой мощности в ре­жиме холостого хода, поэтому сила тока  увеличи­вается, а частота вращения  падает ниже нормы.

Электричес­кие неисправности (короткое замыкание в обмотках, замыка­ние обмоток на массу и т.п.) уменьшают пусковой момент при заданных значениях силы тока и напряжения.

Мощность и пусковой момент стартерного электро­двигателя в значительной мере зависят от величины общего сопротивление якорной цепи , которая возрастает:

- при увеличении степени разряженности и снижении емкости аккумуляторной ба­тареи, например при низких температурах;

- при увеличении длины стартерных прово­дов и ухудшении состояния переход­ных контактов между металлическими деталями массы.

Рисунок 1. Рабочие характеристики электростартера:

1 – Р₂; 2 – М₂; 3 – U_СТ; 4 – U_Т; 5 –h; 6 – n_a

Методика определения технического состояния и испытаний электростартеров

Прежде всего, техническое состояние ЭС определяют внешним осмотром.

а) Внешний осмотр. Покачиванием вала якоря определяют состояние подшипни­ков. Изношенные втулки заменяются.

Перемещением якоря вдоль оси проверяют осевой люфт вала. Осевой люфт от 0,1 до 0,7 мм регулируют установкой шайб 6 (рис.2) со стороны привода между крышкой 5 и упорным коль­цом 7. Проверяют легкость перемещения деталей и узлов привода. При проверке рукой перемещают шестерню 9 вместе с муфтой по шлицам вала вперед к переднему подшипнику. Они должны свободно, без заеданий перемещаться по шлицам вала и возвра­щаться в исходное положение под действием возвратной пружины. Если привод перемещается по валу с трудом или не

Рисунок 2. Стартер СТ230

возвра­щается, его разбирают и после разборки удаляют налет с вала шкурками зернистостью 140... 180.

б) Регулировка привода стартеров. В стартерах СТ117, СТ113-Б, СТ130 винтом 7 (рис. 3), распо­ложенным в крышке 5, устанавливают шестерню 10 привода в исходное положение. При этом расстояние А между торцом ше­стерни и плоскостью фланца крышки должно быть 32…35 мм. Затем проверяют расстояние между торцом шестерни и упорным кольцом 9 в момент замыкания контактов тягового реле. Для этого, сняв крышку, закрывающую якорек тягового реле, нажа­тием на якорек 3 перемещают его до момента замыкания клемм 1 контактным диском 2 тягового реле. Для определения момента замыкания клемм к тяговому реле подключают две лампы. Лампа, подключенная к клемме «КЗ», должна включаться немного раньше или одновременно с другой лампой. Расстояние б (3...5 мм) регу­лируют ввертыванием или вывертыванием винта 4 в якорек 3. Перед этим следует снять палец 5, соединяющий винт с рычагом 6 привода.

Рисунок 3. Регулировка привода стартеров СТ117, СТ113-Б, СТ130

Рисунок 4. Регулировка приво­да стартера СТ230

В стартерах СТ230 расстояние от торца шестерни 5 до плос­кости фланца крышки (рис. 4) регулируют поворотом эксцентриковой оси 3 рычага 2 привода. Расстояние должно быть не более 34 мм. Затем проверяется расстояние между торцом шестерни и упорным кольцом 4 при включенном тяговом реле. Для этого к клемме 1 обмоток и корпусу тягового реле подключают акку­муляторную батарею. Расстояние (3...5 мм) регулируют поворо­том эксцентриковой оси 3 рычага привода. При этом еще раз проверяется предыдущая регулировка.

В стартере СТ142 расстояние между втулкой шестерни 3 (рис. 5) привода и упорной шайбой 4 при включенном тяговом реле должно быть 0,5...2,0 мм. При этом клеммы тягового реле должны быть замкнуты. Затем между торцом шестерни и упорной шайбой устанавливают прокладку 5 толщиной 23 мм. Клеммы реле не должны замыкаться. Замыкание клемм определяется контроль­ной лампой.

Регулировку привода производят поворотом эксцентриковой оси 2 рычага 1, на которой установлен фланец с шестью регули­ровочными отверстиями. Фланец проворачивают до совпадения отверстий с резьбовыми отверстиями крышки, затем вновь про­веряется регулировка привода.

В стартере СТ103 в момент начала замыкания клемм тягового реле должен быть зазор 11,7 мм между торцом шестерни и упорным кольцом. Регулировка зазора производится аналогично ре­гулировке стартеров СТ117 и др. (рис. 3).

Рисунок 5. Регулировка привода стартера СТ142

Рисунок 6. Стартер СТ221

В стартере СТ221привод не регулируется. Расстояние А (рис. 6) должно быть 21,3…21,5 мм. Изношенные детали при­вода и тягового реле заменяются.

Затем ЭС испытывают на холостом ходу и при полном торможении.

в) Испытания в режиме холостого хода.Включают стар­тер и через 30 с после включения по показанию амперметра опре­деляют силу тока, а частоту вращения якоря стартера. Показания амперметра и тахо­метра сравнивают с данными табл. 1.

Стартер считается исправ­ным, если сила тока будет не более, а частота вращения якоря будет не менее величин, приведенных в табл. 1.

Увеличение силы тока и уменьшение частоты вращения якоря по сравнению с табличными данными вызывается следующими неисправностями:

- ослаблением крепления крышек, что вызывает перекос вала якоря;

- замыканием пластин коллекто­ра металлоугольной пылью, возникшей при износе щеток и коллек­тора;

- изгибом вала и др.

Стартер, удовлетворяющий техническим условиям в режиме холостого хода, проверяется в режиме полного торможения.

На некоторых стартерах, например СТ230-А, отверстие в крышке под вал якоря закрыто заглушкой. Перед проведением лабораторной работы эту заглушку необходимо удалить.

г) Испытания в режиме полного торможения. На зубьях шестерни привода закрепляют рычаг, который соединен с механическим или гидравлическим динамометром (рис. 8). Стартер включают на 3...4 с и фиксируют показания амперметра, вольтметра и динамометра. Крутящий момент  определяют произведением

,

 где Р  – сила, измеряемая динамометром, кг;

l – длина рычага, м.

     а)                                                  б)                                                   в)

Рисунок 8. Измерение крутящего момента

Изме­ренные величины сравнивают с табличными значениями тока и момента при полном торможении. Стартер считается исправным, если сила потреб­ляемого тока будет не более, а крутя­щий момент не менее величин, приве­денных в табл.1.

Характеристики стартеров                     Таблица 1.1

Характеристики стартеров                     Таблица 1.2

При напряжении ак­кумуляторной батареи не менее 9 (18) В увеличенное значение потребляемого тока и пониженный крутящий моментмогут быть следствием замыканий:

- обмотки возбуждения, или обмотки якоря на корпус;

- в катушках обмотки воз­буждения;

- пластин коллек­тора, или замыкания на корпус изолиро­ванных щеткодержателей, а также механических неисправностей.

Малый крутящий момент и небольшая величина тока могут быть следствием:

- зависания или из­носа щеток;

- окисления или замаслива­ния коллектора;

- ослабления пружин щеткодержателей;

- окисления контактных поверхностей кон­тактного диска и клемм тягового реле.

Вращение якоря стартера при заторможенной шестерне свидетельствует о пробуксовке муфты свободного хода.