第二節(jié) 起動(dòng)機(jī)
用電力起動(dòng)機(jī)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎是現(xiàn)代汽車(chē)惟一的起動(dòng)方式。電力起動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)起動(dòng)機(jī)，它由直流電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)等組成， 一、直流電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī)在直流電壓的作用下，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。接通起動(dòng)開(kāi)關(guān)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪和飛輪的環(huán)齒驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。磁極是直流電動(dòng)機(jī)的定子部分，用來(lái)產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所必須的磁場(chǎng)，它由磁極鐵心、安裝在鐵心上的勵(lì)磁繞組及機(jī)殼組成
磁極鐵心用硅鋼片疊加而成，并用螺釘固定在機(jī)殼內(nèi)壁上，為增強(qiáng)磁場(chǎng)、增大轉(zhuǎn)矩，車(chē)用起動(dòng)機(jī)通常采用4個(gè)磁極，少數(shù)大功率起動(dòng)機(jī)采用6個(gè)磁極，每個(gè)磁極鐵心上都纏有勵(lì)磁繞組，并通過(guò)外殼構(gòu)成磁回路。勵(lì)磁繞組通常是用較粗的矩形截面的裸銅線繞制，匝間用絕緣紙絕緣，外部用玻璃纖維帶包扎后套在磁極鐵心上。當(dāng)直流電壓作用于勵(lì)磁繞組的兩端時(shí)，勵(lì)磁繞組的周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)并使磁極鐵心磁化，成為具有一定極性的磁極，且4個(gè)磁極的N極與S極相間排列，形成起動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)。 電樞 直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分，用來(lái)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，即在起動(dòng)機(jī)通電時(shí)，與磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。它由換向器1、鐵心2、繞組3和電樞軸4組成。電樞鐵心由外圓帶槽的硅鋼片疊成，壓裝在電樞軸上；鐵心的外槽內(nèi)繞有繞組，繞組用粗大的矩形截面裸銅線繞制而成，并且多采用波繞法，以便結(jié)構(gòu)緊湊，并可通過(guò)較大的電流，獲得較大的電磁力矩。為防止電樞繞組搭鐵和匝間短路，在電樞繞組與鐵心之間和電樞繞組匝間用絕緣紙隔開(kāi)。
換向器用來(lái)連接勵(lì)磁繞組與電樞繞組的電路，并使處于同一磁極下的電樞導(dǎo)體中流過(guò)的電流保持固定方向。它由一定數(shù)量的燕尾形銅片1組成，并用軸套2和壓環(huán)3組裝成一個(gè)整體，壓裝在電樞軸上，各銅片之間以及銅片與軸套、壓環(huán)之間均用云母或硬塑料片絕緣。電樞繞組各線圈的兩端焊接在相應(yīng)銅片的接線凸緣4上，經(jīng)過(guò)絕緣電刷和搭鐵電刷分別與起動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)繞組一端和起動(dòng)機(jī)殼體連接。電樞軸除了鐵心和換向器外，還制有螺旋槽或花鍵槽，以便安裝傳動(dòng)裝置，電樞軸兩端通過(guò)軸承支撐在起動(dòng)機(jī)前后端蓋上。 電刷及電刷架 電刷用銅和石墨粉壓制而成，一般含銅80％～90％，石墨10％～20％，以減小電刷電阻并增加其耐磨性。一般起動(dòng)機(jī)電刷個(gè)數(shù)等于磁極個(gè)數(shù)，也有的大功率起動(dòng)機(jī)電刷個(gè)數(shù)等于磁極個(gè)數(shù)的2倍，以便減小電刷上的電流密度。有些小功率高速起動(dòng)機(jī)的電刷彈簧采用螺旋彈簧，多數(shù)起動(dòng)機(jī)采用碟形彈簧。電刷架采用箱式結(jié)構(gòu)，鉚裝于前端蓋上。電刷裝于架內(nèi)，并用彈簧壓緊在換向器的外圓表面；電刷與換向器有較大的接觸面積，以盡量減小電刷與換向器之間的接觸電阻，并延長(zhǎng)電刷使用壽命。 |
第二節(jié) 起動(dòng)機(jī) 二、起動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 1.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用 起動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在電動(dòng)機(jī)電樞的延長(zhǎng)軸上，用來(lái)在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，將驅(qū)動(dòng)齒輪與電樞軸聯(lián)成一體，使發(fā)電機(jī)起動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，飛輪轉(zhuǎn)速提高，它將帶著驅(qū)動(dòng)齒輪高速旋轉(zhuǎn)，會(huì)使電樞軸因超速旋轉(zhuǎn)而損壞，因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，驅(qū)動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速超過(guò)電樞軸的正常轉(zhuǎn)速時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)使驅(qū)動(dòng)齒輪與電樞軸自動(dòng)脫開(kāi)，防止電動(dòng)機(jī)超速。為此，起動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中必須具有超速保護(hù)裝置。 2.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類(lèi)型 車(chē)用起動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也稱(chēng)為嚙合機(jī)構(gòu)，有如下類(lèi)型： 1)慣性嚙合式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒輪靠慣性力的作用，沿電樞軸移出與飛輪嚙合，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，當(dāng)飛輪的轉(zhuǎn)速超過(guò)電樞軸轉(zhuǎn)速時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒輪靠慣性力的作用退回，脫離與飛輪的嚙合，防止電機(jī)超速。 2)強(qiáng)制嚙合式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：接通起動(dòng)開(kāi)關(guān)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒輪靠杠桿機(jī)構(gòu)的作用沿電樞軸移出，與飛輪環(huán)齒嚙合，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，切斷起動(dòng)開(kāi)關(guān)，外力的作用消除后，驅(qū)動(dòng)齒輪在復(fù)位彈簧的作用下退回，脫離與飛輪環(huán)齒的嚙合。 3)電樞移動(dòng)式嚙合機(jī)構(gòu)： 起動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，起動(dòng)機(jī)的電樞與磁極錯(cuò)開(kāi)。接通起動(dòng)開(kāi)關(guān)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，在磁極磁力的作用下，整個(gè)電樞連同驅(qū)動(dòng)齒輪移動(dòng)與磁極對(duì)齊的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒輪與飛輪環(huán)齒進(jìn)入嚙合。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，切斷起動(dòng)開(kāi)關(guān)，磁極退磁，電樞軸連同驅(qū)動(dòng)齒輪退回，脫離與飛輪的嚙合。 3.超速保護(hù)裝置 超速保護(hù)裝置是起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪與電樞軸之間的離合機(jī)構(gòu)，也稱(chēng)為單向離合器。常用的單向離合器有滾柱式、彈簧式、摩擦片式等多種形式。 1)滾柱式單向離合器 接通起動(dòng)開(kāi)關(guān)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，起動(dòng)機(jī)的電樞軸連同內(nèi)座圈按圖中所示的箭頭方向旋轉(zhuǎn)，由于摩擦力和彈簧張力的作用，滾柱被帶到內(nèi)、外座圈之間楔形槽窄的一端，將內(nèi)、外座圈聯(lián)成一體，于是電樞軸上的轉(zhuǎn)矩通過(guò)內(nèi)座圈、楔緊的滾柱傳遞到外座圈和驅(qū)動(dòng)齒輪，驅(qū)動(dòng)齒輪與電樞軸一起旋轉(zhuǎn)使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，曲軸轉(zhuǎn)速升高，飛輪齒圈將帶著驅(qū)動(dòng)齒輪高速旋轉(zhuǎn)。雖然驅(qū)動(dòng)齒輪的旋轉(zhuǎn)方向沒(méi)有改變，但它由主動(dòng)輪變?yōu)閺膭?dòng)輪。當(dāng)驅(qū)動(dòng)齒輪和外座圈的轉(zhuǎn)速超過(guò)內(nèi)座圈和電樞軸的轉(zhuǎn)速時(shí)，在摩擦力的作用下，滾柱克服彈簧張力的作用滾向楔形槽寬的一端，使內(nèi)、外座圈脫離聯(lián)系而可以自由地相對(duì)運(yùn)動(dòng)，高速旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)齒輪與電樞軸脫開(kāi)，防止電動(dòng)機(jī)超速。
2)彈簧式單向離合器 彈簧式單向離合器安裝在電樞的延長(zhǎng)軸上，驅(qū)動(dòng)齒輪的右端空套在花鍵套筒左端的外圓面上，兩個(gè)扇形塊4裝入驅(qū)動(dòng)齒輪右端的相應(yīng)缺口中，并伸入花鍵套筒左端的環(huán)槽內(nèi)，使驅(qū)動(dòng)齒輪與花鍵套筒之間既可以一起做軸向移動(dòng)，又可以相對(duì)滑轉(zhuǎn)。離合彈簧在自由狀態(tài)下的內(nèi)徑小于齒輪和花鍵套筒相應(yīng)外圓面的外徑，在安裝狀態(tài)下彈簧緊套在外圓面上，彈簧與護(hù)套之間有間隙。起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)機(jī)的電樞軸帶動(dòng)花鍵套筒旋轉(zhuǎn)，有使彈簧收縮的趨勢(shì)，彈簧被箍緊在相應(yīng)外圓面上。于是，起動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩靠彈簧與外圓面之間的摩擦作用傳遞給驅(qū)動(dòng)齒輪，通過(guò)飛輪環(huán)齒帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)一旦起動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速超過(guò)花鍵套筒的轉(zhuǎn)速，彈簧張開(kāi)，驅(qū)動(dòng)齒輪在花鍵套筒上滑轉(zhuǎn)，與電樞軸脫開(kāi)，防止電機(jī)超速。
3)摩擦片式單向離合器 摩擦片式單向離合器可以傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，常用于大功率起動(dòng)機(jī)上。接通起動(dòng)開(kāi)關(guān)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，起動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩通過(guò)電樞軸傳遞給花鍵套筒，由于內(nèi)接合鼓與花鍵套筒之間存在轉(zhuǎn)速差，內(nèi)接合鼓沿花鍵套筒左移，將從動(dòng)片與主動(dòng)片壓緊使外接合鼓與內(nèi)接合鼓連成一體，即驅(qū)動(dòng)齒輪與電樞軸連成一體，起動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪和飛輪傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，飛輪帶著驅(qū)動(dòng)齒輪和外接合鼓高速旋轉(zhuǎn)，外接合鼓的轉(zhuǎn)速超過(guò)電樞軸和花鍵套筒的轉(zhuǎn)速，內(nèi)接合鼓沿花鍵右移，從動(dòng)片與主動(dòng)片分開(kāi)，使驅(qū)動(dòng)齒輪與電樞軸脫開(kāi)，防止電機(jī)超速。
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第二節(jié) 起動(dòng)機(jī) 三、起動(dòng)機(jī)的控制機(jī)構(gòu) 起動(dòng)機(jī)的控制機(jī)構(gòu)也稱(chēng)為操縱機(jī)構(gòu)，它的作用是控制起動(dòng)機(jī)主電路的通、斷和驅(qū)動(dòng)齒輪的移出和退回。起動(dòng)機(jī)的控制機(jī)構(gòu)分為直接操縱式和電磁操縱式兩種。直接操縱式控制機(jī)構(gòu)檢修方便，且不消耗電能，有利于提高起動(dòng)轉(zhuǎn)速。但駕駛?cè)说膭趧?dòng)強(qiáng)度大，不易遠(yuǎn)距離操縱，所以目前已很少應(yīng)用。 電磁操縱式控制機(jī)構(gòu)，俗稱(chēng)電磁開(kāi)關(guān)，其使用方便，工作可靠，并適合遠(yuǎn)距離操縱，所以目前應(yīng)用廣泛。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，接通總開(kāi)關(guān)，按下起動(dòng)按鈕，吸拉線圈和保持線圈的電路被接通，其電流通路為：蓄電池正極→主接線柱→電流表→總開(kāi)關(guān)→起動(dòng)按鈕→接線柱→吸拉線圈→主接線柱→電動(dòng)機(jī)保持線圈→搭鐵→蓄電池負(fù)極。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，在松開(kāi)起動(dòng)按鈕的瞬間，吸拉線圈和保持線圈是串聯(lián)關(guān)系，兩線圈所產(chǎn)生的磁通方向相反，互相抵消，于是活動(dòng)鐵心在復(fù)位彈簧的作用下迅速回位，使驅(qū)動(dòng)齒輪退出嚙合，接觸盤(pán)在其右端小彈簧的作用下脫離接觸，主開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，切斷了起動(dòng)機(jī)的主電路，起動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
許多汽油發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)的控制裝置中，還裝有短路點(diǎn)火線圈附加電阻的接觸片，控制裝置外殼上對(duì)應(yīng)的接線柱通過(guò)導(dǎo)線與點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組相連。主開(kāi)關(guān)接通時(shí)，短路點(diǎn)火線圈附加電阻的接觸片與蓄電池正極直接接通，將點(diǎn)火線圈附加電阻短路，改善起動(dòng)時(shí)的點(diǎn)火性能。電磁操縱式控制機(jī)構(gòu)的起動(dòng)開(kāi)關(guān)通常與點(diǎn)火開(kāi)關(guān)制成一體，為了減小流過(guò)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的電流，防止點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的早期損壞，有些起動(dòng)機(jī)的控制電路中接有繼電器。具有起動(dòng)繼電器的起動(dòng)電路。
用于CA1091型汽車(chē)的具有組合繼電器的起動(dòng)電路。組合繼電器由起動(dòng)繼電器和充電繼電器組成，它利用發(fā)動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)電壓，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后尚未切斷起動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，自動(dòng)停止起動(dòng)機(jī)的工作。此外，為了在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，曲軸能獲得足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和必要的起動(dòng)轉(zhuǎn)速，使發(fā)動(dòng)機(jī)能迅速可靠地起動(dòng)，除選用足夠功率的起動(dòng)機(jī)和簡(jiǎn)單可靠的控制電路外，還必須正確選擇驅(qū)動(dòng)齒輪和飛輪齒圈的齒數(shù)，以獲得適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)比，該傳動(dòng)比一般為10～15。 |
