电器与自动化3

第三章起动机第一节概述一、起动方式人力起动：结构简单，但是劳动强度大，不可靠、不安全。辅助汽油机起动：结构复杂，操作麻烦。电力起动机起动：结构比较简单，操作简便，起动迅速，并且可以远距离控制。二、电力起动机的组成直流串激式起动机：其作用是产生电磁转矩。传动机构：又称啮合机构，其作用是在起动时，将电磁转矩传递给飞轮，驱动发动机运转；而在起动后，使起动机驱动齿轮自动打滑。控制装置：用来控制起动机主电路的通断。三、起动机的分类按控制装置的操作方式分为：–机械操纵起动机：–电磁操纵起动机：按驱动齿轮的啮入方式分为：–惯性啮合式起动机：–强制啮合式起动机：–电枢移动式起动机：–齿轮移动式起动机：四、对起动系的基本要求1）起动机的功率应和发动机起动所必需的功率相匹配2）蓄电池的容量必须和起动机的功率相匹配3）起动电路的连接要可靠，起动主电路的导线电阻和接触电阻要尽可能小4）发动机起动后，起动机小齿轮自动与发动机飞轮退出啮合或滑转五、起动机的型号1）产品代号：如QD、QDJ、QDY2）电压等级代号：1、23）功率等级代号：1-94）设计序号5）变型代号例如：QD124第二节直流串激式电动机一、构造1、电枢：是直流电动机的转子部分，由铁心、绕组、换向器和电枢轴组成。2、磁极：用来产生电动机运转所必须的磁场，它由铁心和磁场绕组并通过外壳组成。多数起动机有4个磁极，少数有6个磁极。3、电刷：在前端盖上有电刷架，电刷由铜与石墨粉压制而成。4、轴承：由于起动机的工作时间很短，电枢轴承一般采用青铜石墨或铁基含油轴承。二、工作原理1、工作原理：直流电动机是将电能转变为机械能的装置，根据带电导体在磁场中受到电磁力作用这一原理为基础而制成的。为增大转矩，且转速稳定，所以电枢绕有很多线圈，换向片数随之增加。2、直流电动机转矩自动调节原理：当负载变化时，电动机的转速、电流和转矩将自动的作相应变化，以满足负载的需要。三、工作特性直流串激电动机的输出转矩M、转速n和功率P随电枢电流变化的规律，称为直流串激式电动机的工作特性。1、转矩特性：在起动机起动的瞬间，电枢转速为零，起动机处于完全制动状态，电枢电流和磁场磁通都达到最大值，转矩也相应地达到最大值，使发动机起动迅速，这是起动机采用直流串激电动机的主要原因。2、转速特性：串激电动机这种轻载（即电枢电流小）转速高、重载转速低的特性，对保证汽车顺利起动非常有利，这是起动机采用串激电动机的又一原因。3、功率特性功率曲线呈抛物线形状，电枢电流为制动电流的一半时，电动机输出功率达到最大值；在完全制动时，转速n=0，输出扭矩M最大，称为制动转矩；在空载时，输出扭矩M=0，转速n最高，称为空载转速。4、影响起动机功率的主要因素（1）接触电阻和导线电阻的影响：电阻增大，造成较大的电压降，使功率下降。（2）蓄电池容量的影响：容量下降，内阻增大，供给起动机的电压降低，使功率下降。（3）温度的影响：温度下降，蓄电池容量下降，使功率下降。第三节机械控制强制啮合式起动机1、直流串激式电动机2、传动机构：滚柱式单向离合器（1）构造：驱动齿轮与外壳连成一体，外壳内装有十字块3，十字块与花键套筒8固连，在外壳和十字块之间形成的四个模形槽内分别装有一套滚柱4、压帽与弹簧5。在花键套筒8的外面装有缓冲弹簧10及移动衬套11，在花键套筒的端部装有卡簧12。（2）工作情况：发动机起动时，电枢轴通过花键套筒带动十字块一同旋转，滚柱在摩擦力作用下滚入楔形槽的窄端而越楔越紧，电磁力矩由花键套筒和十字块经过滚柱传给外壳和驱动齿轮，带动飞轮转动，起动发动机。发动机起动后，滚柱在摩擦力作用下滚入模形槽的宽端而失去传递扭矩的作用，即打滑，这样发动机的转矩就不能从驱动齿轮传给电枢，从而防止了电枢超速飞散的危险。（3）特点：滚柱式单向离合器结构简单，体积小，工作可靠，不需调整；摩擦阻力小，传动效率较高；在传递大扭矩时滚柱易变形而卡死失效，使传递的扭矩受到限制。3、控制装置：机械式控制装置主接线柱1、2分别接蓄电池的正极和电动机磁场绕组的一端，与主接触盘3组成主开关；辅助接线柱4、10分别接点火线圈附加电阻的两端。内部装有一可在外壳6上轴向滑动的推杆7,其上绝缘地套有主、辅接触盘3和5,两接触盘的两侧均装有弹簧。二、工作情况起动发动机时，驾驶员踩下起动踏板(或拉紧起动拉杆)，拨叉一方面推动单向离合器沿电枢轴移动，使驱动齿轮与飞轮啮合，同时拨叉上的顶压螺钉9顶着推杆向左移动，使接触盘将主接线柱接通，起动机通电带动发动机运转。发动机起动后，放松起动踏板或拉杆，在复位弹簧的作用下，拨叉推动单向离合器回位，驱动齿轮退出啮合；同时，顶压螺钉离开推杆，接触盘在回位弹簧的推动下与主接线柱脱开，主开关断开，起动机主电路被切断，起动机停止运转。第四节ST614型电磁控制强制啮合式起动机一、组成1、直流串激式电动机2、传动机构：弹簧式单向离合器（1）构造：驱动齿轮1空套在电枢轴上，花键套筒6通过螺旋花键与电枢轴配合。两个月形键3将驱动齿轮与花键套筒连接起来。在驱动齿轮柄和花键套筒的外面套有扭力弹簧4,在它的外面有护套5封闭。缓冲弹簧8、移动衬套9和卡簧10。（2）工作情况：发动机工作时，电枢轴带动花键套筒旋转，使扭力弹簧变细，扭力弹簧各圈全部箍紧在齿轮柄和花键套筒上，将齿轮柄和花键套筒抱紧。电枢的电磁力矩经花键套筒依靠摩擦力传给扭力弹簧，再利用扭力弹簧和驱动齿轮柄之间的摩擦力传给驱动齿轮，通过飞轮使发动机起动。发动机起动后，使扭力弹簧变粗，扭力弹簧各圈对齿轮柄和花键套筒的箍紧作用消失，即扭力弹簧松开而打滑，使驱动齿轮无法通过扭力弹簧将扭矩反向传递给花键套筒。（3）特点：结构简单、寿命长、成本低；传递的扭矩较大；轴向尺寸较大，因此在小型起动机上的应用受到一定的限制。3、控制装置：电磁式控制装置活动铁心4、保持线圈5、吸拉线圈6、主接线柱14、15、接触盘13、挡铁12、推杆。二、工作情况起动时,接通总开关,按下起动按钮,吸拉线圈和保持线圈的电路被接通,使活动铁心右行,一方面使驱动齿轮与飞轮齿圈可靠啮合；另一方面接通主开关。主开关接通后,吸拉线圈被短接,电磁开关的工作位置靠保持线圈的吸力来维持。注意：驱动齿轮缓慢转动中进入啮合。起动后，松开起动按钮，吸拉线圈和保持线圈所产生的磁通方向相反,互相抵消,于是活动铁心在回位弹簧的作用下迅速回位。第五节QD124型电磁控制强制啮合式起动机一、组成1、直流串激式电动机2、传动机构：滚柱式单向离合器3、控制装置：电磁开关起动继电器：用来控制电磁开关线圈的电路，以保护点火开关。二、工作过程起动时,将点火开关3置于起动位置,起动继电器的线圈通电,使触点闭合,电磁开关线圈供电。起动后,放松点火开关,点火开关将自动转回一个角度(至点火位置),切断起动继电器线圈电流,起动继电器触点打开。三、调整1、开关接通时间：主电路接通时，驱动齿轮与限位螺母之间的距离为4.5±1mm，可脱开连接片与调整螺钉之间的连接，旋入或旋出调整螺钉进行调整。2、附加电阻短路开关的调整：主电路接通同时或稍早，附加电阻应短路，可弯曲附加电阻短路开关接线柱内的黄铜片进行调整。第六节起动机驱动保护电路一、作用起动后，起动机能立即停止运转。发动机工作时，即使接通起动开关，起动机也不工作。二、工作过程起动时,将点火开关置于起动位置,复合继电器的起动继电器线圈电路接通,起动继电器触点闭合,接通电磁开关线圈的电路,起动机带动发动机运转。发动机起动后,发电机中性点电压加在保护继电器的线圈上,保护继电器线圈产生的电磁吸力使其常闭触点打开,切断了起动继电器线圈的电路,起动继电器的触点打开,电磁开关的线圈断电,起动机停止工作。发动机正常工作过程中,由于保护继电器的触点已经打开,使起动继电器线圈无法搭铁。第七节电枢移动式起动机一、结构特点：1、电枢：电枢4在复位弹簧14的作用下与磁极错开一定距离，且换向器较长。2、磁场绕组：起动机有三个磁场绕组,主磁场绕组由扁铜条绕制,串联辅助磁场绕组和并联辅助磁场绕组则用细导线绕制。3、电磁开关：磁化线圈由起动开关控制，活动触点为一接触桥，其上端较长、下端较短，以使起动机电路分两个阶段接通。二、工作原理当接通起动开关K时，电磁铁产生吸力，接触桥上端闭合,接通了串联辅助磁场绕组2和并联辅助绕组3的电路。产生的电磁力使电枢向左移动,驱动齿轮啮入飞轮齿环。这是第一阶段。电枢移动使小齿轮完全啮入后,挡片7脱扣,接触桥6的下端闭合,接通主磁场绕组1,起动机驱动曲轴旋转,这是第二阶段。发动机起动后，起动机处于空载状态,串联辅助磁场绕组2中的电流减小。在复位弹簧的作用下,电枢回到位置,起动机停止旋转。三、摩擦片式单向离合器1、组成：花键套筒（三线螺旋花键）、内接合鼓9、主动摩擦片8、被动摩擦片6、外接合鼓1、螺母2、弹性圈3、压环4、调整垫片5、缓冲弹簧13及移动衬套11。2、工作情况发动机起动时，电枢轴首先带动花键套筒旋转，内接合鼓因花键套筒的旋转而左移，从而使主、被动摩擦片压紧在一起，电枢的电磁力矩经花键套筒、内接合鼓及主、被动摩擦片和外接合鼓传给驱动齿轮，使发动机起动。发动机起动后，内接合鼓因转速高于花键套筒的转速而沿花键套筒的螺旋花键右移，使主、被动摩擦片放松，避免了电枢的超速飞散。3、特点：限制起动机的最大输出转矩，防止起动机过载。单向离合器所能传递的最大扭矩可以调整。摩擦片式单向离合器可以传递较大的转矩。需要定期检查、调整。第八节起动机的检查与试验一、检查：1、磁场绕组的检查：磁场绕组的断路和搭铁故障可以用万用表测量的欧姆档进行检查。磁场绕组的短路故障一般通过目测检查，检查绕组的绝缘层是否烧焦或损坏。2、电枢绕组的检查：电枢绕组断路的检查：可用目测或电枢感应仪进行。用万用表检查，则只能检查电枢绕组多处断路的故障。电枢绕组短路的检查：用目测或电枢感应仪进行。把电枢放在电枢感应仪上，接通电源，徐徐转动电枢，将锯片平行放在电枢最上面的绕组槽上。若锯片振动表明电枢绕组短路，应修理或更换。电枢绕组搭铁的检查：将万用表置于欧姆档，两表笔分别接换向器和铁心，电阻应为无限大。3、单向离合器的检查：一手握住单向离合器花键套筒，另一只手转动驱动齿轮,齿轮应在一个方向可以自由转动，另一个方向不能转动。4、电刷的检查：电刷长度应不低于新电刷高度的2/3。电刷弹簧张力可用弹簧秤测量，测量结果应符合标准值。5、电磁开关的检查：观察；用万用表测电阻；吸合电压和释放电压的检测。6、轴承二、试验1、空载性能试验：1）IIstd，nnstd装配过紧，绕组有短路、搭铁2）IIstd，nnstd接触不良，电刷弹簧压力不足，换向器与电刷等2、制动性能试验：1）IIstd，MMstd装配过紧，绕组有短路、搭铁2）IIstd，MMstd接触不良，电刷弹簧压力不足，换向器与电刷等3）驱动齿轮锁止，电枢轴旋转：单向离合器打滑第九节起动机的故障诊断一、起动机不转：1、现象钥匙开关旋至起动档或起动按钮接通，起动机不转动。2、常见原因(1)蓄电池严重亏电或有故障；(2)蓄电池极桩严重氧化或桩头、导线连接松动；(3)控制线路故障；(4)电磁开关故障；(5)直流电动机故障。3、诊断方法(1)检查蓄电池充电情况和电路导线连接是否正常；(2)短接起动机的两主接线柱；(3)短接与蓄电池连接的起动机主接线柱和电磁开关接线柱；(4)短接起动继电器“电池”和“起动机”接线柱。二、起动机转动无力1、现象：钥匙开关旋至起动档或起动按钮接通，起动机转动缓慢或不连续，使发动机无法起动。2、常见原因(1)蓄电池亏电或有故障；(2)蓄电池极桩氧化或桩头、导线连接松动；(3)电磁开关故障，如接触盘和主接线柱烧蚀等造成接触不良；(4)直流电动机故障，如换向器脏污或烧蚀，电刷磨损严重、电枢绕组或磁场绕组部分短路等。三、起