起动机

把电能转变成机械能的设备

起动机又叫 电机 ,它将 蓄电池 的 电能 转化为 机械能 ,驱动 发动机 飞轮旋转实现发动机的启动。起动机采用直流串激式电动机, 定子和转子 及定子部分都是用比较粗的矩形截面铜线绕制;驱动机构采用减速齿轮结构;操纵机构采用电磁磁吸方式。

简介

起动机按照工作原理分为 直流电 起动机、汽油起动机、 压缩空气 起动机等。 内燃机 上大都采用的是直流电起动机,其特点是结构紧凑、操作简单且便于维护。汽油起动机是一种带有 离合器 与变速机构的小型汽油机,功率大且受气温影响较小,可起动大型内燃机,并适用于高寒地带。压缩空气起动机分为两类,一种是将压缩空气按照工作顺序打入气缸,一种是使用 气动马达 驱动飞轮。压缩空气起动机的用途接近于汽油起动机,通常用于大型内燃机的起动。

直流电起动机是由直流 串激电动机 、操纵机构和离合机构所组成。它专门启动 发动机 ,需要强大的转矩,因此要通过的电流量很大,达到几百 安培 。

直流电动机 在低转速时 扭矩 大,转速高时扭矩逐渐变小,经起动 齿轮 传递动力给飞轮齿环,带动飞轮、曲轴转动而起动发动机,很适合做起动机之用。

起动机采用直流串激式电动机, 定子和转子 及定子部分都是用比较粗的矩形截面铜线绕制;驱动机构采用减速齿轮结构;操纵机构采用电磁磁吸方式。

工作原理

众所周知,发动机的起动需要外力的支持,汽车起动机就是在扮演着这个角色。大体上说,起动机用三个部件来实现整个起动过程。直流电动机引入来自 蓄电池 的电流并且使起动机的驱动齿轮产生机械运动;传动机构将驱动齿轮啮合入 飞轮齿圈 ,同时能够在 发动机 起动后自动脱开;起动机电路的通断则由一个电磁开关来控制。其中,电动机是起动机内部的主要部件,它的工作原理就是我们在初中物理中所接触到的以 安培 定律为基础的能量的转化过程,即通电 导体 在 磁场 中受力的作用。电动机包括必要的 电枢 、 换向器 、 磁极 、 碳刷 、轴承和外壳等部件。

发动机在以自身动力运转之前,必须借助外力旋转。发动机借助外力由静止状态过渡到能自行运转的过程,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三种形式。人力起动采用绳拉或手摇的方式,简单但不方便,而且劳动强度大,只适用于一些小功率的 发动机 ,在一些汽车上仅作为后备方式保留着;辅助汽油机起动主要用在大功率的柴油发动机上;电力起动方式操作简便,起动迅速,具有重复起动能力,并且可以远距离控制,因此被 现代汽车 广泛采用。

机构特点

P11C发动机减速起动机具有以下显著特点:

①动力输出结构分为 电枢 轴和 传动轴 两部分。电枢轴两端用滚珠轴承支承,负荷分布均匀,使用时间长,不易磨损,电枢较短,不易出现电枢轴弯曲,磨坏 磁场 绕组 的情况。

②采用了减速装置,在 定子和转子 和起动 齿轮 之间,安装有减速齿轮,起动电动机传递给起动齿轮的扭距就会增大。利用电磁开关,使得承担电动机(经减速齿轮后)的动力输出是起动齿轮和起动 齿轮轴 ,而啮合器部分不动。输出功率小的起动机,常采用外啮合方式,输出功率大的起动机采用内啮合方式。

③减速起动机采用电磁开关操纵,有些备有 辅助开关 (或称副开关)。它的作用是防止烧坏电磁开关和电门(起动)开关。分级接通电源,大大降低了起动机损坏的可能性,从而延长了起动机的使用寿命。

④减速起动机的体积和重量大约是传统起动机的一半,节约了原材料,同时拆装修理很方便。

⑤减速起动机的 磁极 对数 与传统的起动机一样,但磁场线圈绕组常采用小 导线 多根串联的方法,电枢绕组的绕法虽与传统的原理相同,但制造工艺先进。

电动机构

电动机由 磁场 ( 定子和转子 )、 电枢 (转子)和 换向器 组成,为了增大 扭矩 采用多极磁场,常见有4个磁场。当电流通过电枢 电感线圈 时,整个线圈会受到一个转矩而转动。由于 直流电动机 通电后会产生一种 反电动势 ,并与 发动机 转速成正比,与扭矩成反比,因此能满足发动机起动时的要求。起动机起动电流很大,因此,操作时启动时间一定要短。

减速机构

减速 齿轮 机构的驱动齿轮与发动机飞轮接合而启动发动机,采用单向驱动方式。当电动机上的小齿轮的转速高于发动机 飞轮齿圈 的速度时,电动机带动发动机转,当发动机的转速高于电动机时,它们之间的动力 传递关系 自动解除。

减速起动机主要由电磁啮合开关,减速齿轮,电动机、起动齿轮(小齿轮)及单向啮合器等部分组成如所示。

机构安装

先用汽油清洗 电枢 及外部驱动机构。清洗后,看其驱动是否灵活;安装时,在 摩擦离合器 的摩擦片间应涂石墨 润滑脂 , 螺纹 花丝部分涂有机油;起动机安装在 发动机 上,驱动 齿轮 端面与飞轮平面间距离以3—5毫米为宜,以保证齿轮正确啮合。

故障检查

起动机常会出现不能转动或转动缓慢的故障和现象,遇有这种情况,应从以下几个方面进行检查:

1、 蓄电池 无电或电力微弱,于是出现起动机不能转动或转动缓慢的故障。

2、起动机线头松动或脱落,开关或 吸附 开关失效。

3、 碳刷 磨损或刷面不正,弹簧无力,以致于 整流器 接触不良。

4、 励磁线圈 或 电枢 线圈 短路 和断路。

5、整流器污损,云母片凸出,造成电刷与整流器接触不良。

机构保养

起动机在启动 发动机 的过程中,要从蓄电池引入344~400Ah的电量。因此为了防止蓄电池出现过流或损坏的现象,启动的时间不应超过5s,冬季容易出现启动困难的现象。多次起动时间不宜过长,各次起动中也应留有适当间隔。

分类

减速起动机

在起动机的电枢轴与驱动齿轮之间装有 齿轮减速器 的起动机,称为减速起动机。

串励式 直流电动机 的功率与电动机的转矩和转速成正比。可见,当提高发动机转速的同时降低其转矩时,可以保持起动机功率不变。因此,当采用高速、低 扭矩 的串励式直流电动机作为起动机时,在功率相同的情况下,可以使起动机的体积和重量大大减小。但是,起动机的转矩过低,不能满足起动 发动机 的要求。为此,在起动机中采用高速、低转矩的直流电动机时,在电动机的 电枢 轴和驱动齿轮之间安装齿轮减速器,可以降低电动机转速的同时提高其转矩。

减速起动机的 齿轮减速器 有外啮合式、内啮合式和 行星齿轮 式等三种不同形式。

外啮合式减速起动机,其减速机构在电枢轴和起动机驱动齿轮之间利用 惰轮 作中间传动,且电磁开关 铁心 与驱动齿轮同轴心,直接推动驱动齿轮进入啮合,无需 拨叉 。因此,起动机的外形与普通的起动机有较大的差别。外啮合式减速机构的传动中心距较大,因此受到起动机构的限制,其减速比不能太大,一般不大于5,多用于小功率的起动机上。

内啮合式减速起动机,其减速机构传动中心距小,可有较大的减速比,故适用于较大功率的起动机。但内啮合式减速起动机构噪声较大,驱动齿轮仍需拨叉拨动进行啮合,因此起动机的外形和普通起动机相似。

行星齿轮 式减速起动机减速机构结构紧凑。传动比大、效率高。由于输出轴与 电枢 轴同轴线、同旋向,电枢轴无径向载荷,振动小,因而整体尺寸小。

永磁起动机

以永磁材料作为 磁极 的起动机,称为永磁起动机。它取消了传统起动机中的 励磁 绕组 和磁极 铁心 ,使起动机的 结构简式 ,体积和质量大大减小,可靠性提高,并节省了 金属材料 。

永磁减速起动机

采用高速、低转矩的永磁电动机,并在驱动齿轮与电枢轴之间安装 齿轮减速器 的起动机,称为永磁减速起动机。永磁减速起动机的体积和质量可以进一步减小,目前已得到广泛应用。

参考资料

  1. 百科:起动机结构 环球汽车网 2023-12-28