Расчеты при ремонте стартера

Расчет и проектирование стартера

Расчет стартера и сопротивлений участков стартерной цепи. Сопротивление аккумуляторной батареи. Ток короткого замыкания. Определение основных размеров электродвигателя, размера паза якоря, магнитного потока в воздушном зазоре и магнитной индукции.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	29.03.2015
Размер файла	276,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАРТЕРА

1. Электромагнитный расчет стартера

1.1 Расчет сопротивлений участков стартерной цепи

При передаче мощности от электростартера к коленвалу ДВС часть ее теряется в редукторе, образованным шестерней стартера и зубчатым венцом маховика, поэтому необходимо увеличивать мощность стартера на величину потерь, которые составляют 8 — 10%:

Для дальнейшего расчета необходимо перевести мощность из л.с. в ватты, тогда электромагнитная мощность будет равна:

Находим сопротивление аккумуляторной батареи:

Uб — напряжение АБ, определяется из расчета 2,1В на банку,

Qб — номинальная ёмкость АБ (указана в задании).

Рассчитываем полное сопротивление стартерной цепи:

?Uщ — падение напряжения под щетками для 12 вольтовой системы равная 1,3В.

Находим ток при максимальной мощности:

Определяем ток короткого замыкания:

После этого находим сопротивление стартера:

Сопротивление обмотки якоря:

И обмотки возбуждения:

1.2 Определение основных размеров электродвигателя стартера

Для определения основных размеров стартерного электродвигателя необходимо сначала задаться по ГОСТ 3940-84 наружным диаметром стартера по таблице.

После чего диаметр якоря стартера определяется по формуле:

д — величина воздушного зазора, которая принимается равной 0,5 мм

hj — толщина корпуса стартера (0,65ч0,8 см)

1.3 Расчёт обмотки якоря стартера

Для расчета параметров обмотки якоря необходимо задаться количеством пазов железа якоря, которое для простой волновой обмотки всегда должно быть нечётным.

Выбрав количество пазов находим количество активных проводников в обмотке якоря:

— число витков в секции обмотки якоря.

Зная количество активных проводников, находим линейную нагрузку якоря по формуле:

Сечение провода обмотки якоря находим по формуле:

— длина полувитка обмотки якоря в метрах,

N — количество активных проводников в обмотки якоря,

2а — число параллельных ветвей обмотки якоря.

Для простой волновой обмотки 2а=2

1/57 — удельное сопротивление меди (или, что тоже самое, 0,0175 Ом*м/),

Ra — сопротивление обмотки якоря

Длина полувитка обмотки якоря определяется по формуле:

ф =(рDa)/2p=(3,14*8,1)/4=6,36 — полюсное деление электрической машины, а величина 1,4ф учитывает длину лобовых частей обмотки.

Длину пакета железа якоря определяем по формуле:

После определения сечения провода находим его размеры по ГОСТ 434-78 — для прямоугольного провода или по ГОСТ 787*78 для провода круглого сечения. Для получения оптимальных размеров паза необходимо выбирать прямоугольный провод с соотношением высоты (b) к толщине (a) в пределах 2,5ч4 мм.

Предварительно размеры паза якоря определяются с учетом пазовой изоляции, толщина которой составляет ?=0,2ч0,4 мм.

Размеры паза якоря для одновитковой секции находим по формулам:

1.4 Расчет магнитной цепи

Как уже было указано, габариты электрической машины в значительной мере зависят от частоты вращения, поэтому вначале необходимо найти частоту вращения якоря:

— минимальная пусковая частота вращения коленвала ДВС (50ч70 ), i=10ч20 — передаточное число от вала стартера к коленвалу ДВС.

Кроме того, расчет магнитной цепи стартера ведется по участкам, которых в стартерном электродвигателе шесть:

1. Воздушный зазор.

2. Зубцовый слой.

5. Стык полюса и корпуса.

Для расчета магнитной цепи необходимо сначала определить магнитный поток в воздушном зазоре:

a — число пар параллельных ветвей обмотки якоря

(для простой волновой обмотки 2а=2, а=1),

р — число пар полюсов (у стартеров 2р=4, р=2),

n — частота вращения якоря стартера

N — количество активных проводников обмотки якоря,

Еобр — противо-ЭДС обмотки якоря,

затем определяем магнитную индукцию в воздушном зазоре:

lд — длина воздушного зазора

bp — длина полюсной дуги

Длина воздушного зазора находится по формуле:

а длина полюсной дуги:

ад =0,72ч0,75 — коэффициент полюсного перекрытия.

Предварительно минимальная ширина зубца якоря определяется по формуле:

Выполнив эскиз на милиметровке в масштабе 5:1, уточняем bzmin=0,31.

Зубцовое деление якоря (зубцовый шаг, шаг по пазам) находим по формуле:

После этого определяем максимальную магнитную индукцию в зубцовом слое:

kc=0,9ч0,95 — коэффициент заполнения сталью.

Тело (спинка) якоря

Магнитную индукцию в теле якоря находим по формуле:

Высоту тела якоря находим из следующей зависимости:

Ширину полюса определяем исходя из рекомендованных таблицей значений магнитной индукции.

у=1,1ч1,2 — коэффициент рассеяния магнитного потока,

kc — коэффициент заполнения сталью. kc=1 т.к. полюс и корпус не шихтованные,

lm — длина полюса, lm=la.

Высота усика полюса полюса (полюсного наконечника) определяется исходя из магнитной индукции в нём, которая принимается равной Bp=20000Гс.

Стык полюса и корпуса

Магнитная индукция в стыке равна магнитной индукции в полюсе, поэтому применяем:

Длина корпуса принимается равной двойной длине полюса:

а магнитная индукция в корпусе рассчитывается по формуле:

1.5. Расчет намагничивающей силы (Н.С.)

Основная задача этой части расчета заключается в определении суммарной намагничивающей силы всех участков магнитной цепи, что позволит в дальнейшем определить параметры обмотки возбуждения стартера.

Намагничивающая сила воздушного зазора

Намагничивающая сила зубцового слоя

awz- удельная намагничивающая сила зубцового слоя, которая определяются по кривой намагничивания по значению магнитной индукции Bz для электротехнической стали Э-11.

Намагничивающая сила тела (спинки) якоря

Для определения намагничивающей силы тела якоря необходимо сначала определить среднюю длину магнитной силовой линии этого участка по формуле:

после чего рассчитываем Н.С. тела якоря:

awa- удельная намагничивающая сила тела якоря, определяется по кривой намагничивания для электротехнической стали Э-11.

Намагничивающая сила полюса

awm — удельная намагничивающая сила полюса, определяется по кривой намагничивания стали Ст10.

Намагничивающая сила стыка полюса с корпусом

Величина стыка полюса с корпусом принимается равной дcm=0,05мм.

а магнитная индукция в стыке равна магнитной индукции полюса, тогда:

Намагничивающая сила корпуса

Средняя длина магнитной силовой линии корпуса определяется по формуле:

awj — удельная намагничивающая сила корпуса, определяется по кривой намагничивания для стали Ст 10.

После расчета Н.С. для каждого из участков магнитной цепи стартерного электродвигателя можно рассчитать суммарную Н.С. без учета реакции якоря.

1.6 Расчет характеристики холостого хода (Х.Х.) стартера

После определения суммарной Н.С., полученной для режима максимальной мощности, необходимо построить характеристику Х.Х. стартера, которая в дальнейшем потребуется для расчета рабочих характеристик стартерного электродвигателя. Для этого задаемся десятью значениями магнитной индукции в воздушном зазоре Bд, а именно: 1000, 2000, 3000 . 10000Гс и производим для каждого значения Вд расчёт Н.С. всех шести участков магнитной цепи и суммарной Н.С. стартерного электродвигателя по методике, изложенной выше. Результаты расчётов заносим в таблицу:

Источник

Ремонт и техническое обслуживание стартера

К основным неисправностям стартера относятся: изнашивание и загрязнение щеток и коллектора, ослабление крепления проводящих проводов, окисление контактов выключателя, изнашивание деталей муфты свободного хода и зубьев шестерни, обрыв или замыкание в ободах. Эти неисправности могут привести к тому, что стартер перестает работать или не развивает нужной частоты вращения и мощности. Кроме того, из-за неисправностей при включении зажигания якорь стартера начнет вращаться, а коленчатый вал двигателя будет оставаться неподвижным, а также может появиться сильный шум при работе стартера;
Если стартер не работает, то для выявления причины неисправности необходимо включить фары и стартер: если при включении стартера накал ламп не изменяется, то это значит, что проблема либо в плохом контакте или в обрыве цепи вспомогательного реле, либо цепи основного рабочего тока стартера. Если при включении стартера накал лампы уменьшается, то это говорит о том, что наиболее вероятными причинами неполадки могут быть плохое состояние аккумуляторной батареи, либо нарушение контактов в ее клеммных соединениях, либо неисправность электродвигателя стартера. Место плохого контакта в электрической цепи, а также участок с обрывом определяются при помощи контрольной лампы, которую необходимо последовательно подключать к узлам электрической цепи. Кроме этого необходимо проверять степень заряженности аккумуляторной батареи. Если при включений стартера прослушиваются характерные щелчки, значит, тяговое реле находится в исправном состоянии.

Наиболее частыми причинами того, что при включении стартера коленчатый вал начинает вращаться очень медленно является окисление или ослабление креплений контактов рабочей электрической цепи стартера, недозаряд аккумуляторной батареи, пробуксовка роликовой муфты свободного хода. Если аккумуляторная батарея работает исправно, то стартер необходимо снять с автомобиля для детальной проверки и устранения неисправностей.
Если при включении стартера якорь вращается, а маховик неподвижен, это значит, что произошла поломка поводкового кольца муфты или буферной пружины. Кроме этого причинами этой неполадки может быть пробуксовка муфты свободного хода, выпадение оси или поломка рычага муфты.
Сильный шум при включении и работе стартера может появиться из-за ослабления его креплений, обрыве удерживающей обмотки втягивающего реле, а также в результате поломки зубцов шестерни привода и венца маховика. Кроме этого сильный шум после включения двигателя говори о том, что стартер не выключился. В этом случае необходимо срочно заглушить двигатель, затем отключить аккумуляторную батарею, проверить крепления стартера, а при необходимости снять его и проверить состояние зубцов шестерни привода обмоток и обмоток втягивающего реле.

Ремонт стартера включает в себя проверку работоспособности стартера на стенде, его разборку, проверку его деталей и последующую сборку.
Проверка работоспособности стартера осуществляется на специальном стенде в двух режимах: в режиме холостого хода и под нагрузкой. При проверке необходимо убедиться, что соединительные провода к батарее и амперметру имеют сечение не менее 16 мм2. При подводимом напряжении в 12 В стартер должен в режиме холостого хода потреблять электрический ток силой 70-85 А, а его частота вращения должна составлять примерно 5000±500 мин-1.
Повышенный потребляемый ток, низкая частота вращения, а также нехарактерный шум во время работы говорят о механических или электрических неисправностях. Уменьшенный потребляемый ток, а также пониженная частота вращения якоря при потреблении нормального напряжения свидетельствуют о нарушении контактов в соединениях проводов или в щеточном узле, таких как заедание щеток, загрязнение коллектора, износ деталей.
Для испытаний стартера в нагруженном режиме на шестерню привода необходимо надеть специальное зажимное приспособление с рычагом, которое соединяется с динамометром и определяет тормозной момент. В процессе испытания производится кратковременное включение стартера, при котором по шкале динамометра происходит измерение развиваемого им усилия. Включения должны составлять примерно 4-5 секунд, чтобы не перегреть и не повредить обмотки стартера. После этого перемножают величину усилия, измеренную при помощи динамометра, на длину плеча рычага и в результате получают развиваемый стартером крутящий момент. Полученная величина развиваемого крутящего момента должна соответствовать паспортным данным.

Разборку стартера проводят в следующем порядке:
1) отсоединяют от втягивающего реле вывод катушки возбуждения, затем вывод катушки возбуждения отсоединяют от крышки и после этого снимают;
2) выворачивают стяжные болты, затем снимают крышку со щеками и вынимают щетки из щеткодержателей со стороны коллектора;
3) разъединяют корпус с передней крышкой и вынимают якорь в сборе с муфтой свободного хода;
4) снимают муфту свободного хода, для этого нужно сдвинуть ограничительное кольцо в сторону привода и удалить из проточки вала якоря стопорное кольцо.

После разборки стартера все его детали необходимо промыть, затем просушить сжатым воздухом и проверить на работоспособность.
Проверка деталей стартера на замыкание осуществляется при помощи автотестера или источника питания и индикатора (контрольной лампы). При обнаружении замыкания деталь меняется на новую. На якоре стартера не допускается наличие различных механических повреждений шлицев и повышенного износа коллектора. Если на коллекторе обнаруживается значительная шероховатость, то его протачивают, а затем зачищают мелкозернистой шлифовальной бумагой.

Для того чтобы снять замкнутые катушки возбуждения необходимо при помощи пресс-отвертки отвернуть винты их крепления к корпусу стартера. При сборке стартера головки этих болтов зачеканивают во избежание самопроизвольного проворачивания.
Муфта свободного хода проверяется путем проворачивания ее шестерни на ступице. Шестерня должна свободно проворачиваться относительно ступицы в одну сторону и не проворачиваться в другую. Не допускается наличие сколов и следов выкрашиваний на зубьях шестерни. Если на заходной части шестерни образовались небольшие забоины, то их можно удалить шлифовкой мелкозернистым шлифовальным кругом.
Не допускается наличия на крышке стартера различных сколов и трещин. Допускается перепрессо-вывать изношенные втулки якоря.
Щетки должны свободно перемещаться в щеткодержателях, сильно изношенные щетки необходимо заменить вместе с щеткодержателями. У большинства легковых автомобилей высота щеток не должна быть менее 12 мм.

Сборка стартера осуществляется в порядке обратном разборке. При сборке винтовые шлицы вала якоря необходимо смазать моторным маслом, а втулки якоря и шестерню привода лучше всего смазать смазкой «Литол-24». При сборке необходимо осуществлять регулировку осевого перемещения вала якоря путем подбора количества и толщины регулировочных шайб, которые устанавливаются на передней или задней шейках вала якоря. Расположение регулировочных шайб определяется конструкцией стартера. После сборки необходимо проверить правильность регулировки привода по расстоянию между торцом шестерни муфты свободного хода и ограничительным кольцом ее хода.

Техническое обслуживание стартера сводится к периодической подтяжке креплений приводов и очистке наружных поверхностей от загрязнений.
Через каждые 45 000 км (а при необходимости можно и раньше) пробега необходимо снимать стартер с автомобиля, для того чтобы его разобрать, прочистить и проверить состояние его деталей и смазки. При этом необходимо зачищать коллектор и при необходимости заменять, изношенные щетки, а также выполнять регулировку привода и осевого перемещения вала якоря.

Источник