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汽车电工新手入门教程(上)
来源:本站整理  作者:佚名  2014-03-22 10:43:12




    第六节 减速起动机
    为了提高起动系统的起动性能(即提高起动机的输出转矩)和减小起动机的质量,许多小轿车(如丰田公司的皇冠Crown牌轿车和北京BJ2021型即北京切诺基Cherokee)采用了减速型起动机。在起动机的传动装置中装有减速装置的起动机,称为减速型起动机,简称减速起动机。
    减速起动机与普通型起动机相比,减速型起动机具有以下优点:
   (1)起动转矩增大,起动可靠性提高。因此有利于低温起动。
   (2)比功率(即单位质量输出的功率)大,质量小。在输出功率相同的情况下,质量可减小25%~35%。
   (3)外部尺寸缩小,其总长度可缩短20%~30%。这样在汽车上所占空间可大沐缩小。
   (4)减轻了蓄电池的负担,可相对延长蓄电池的使用寿命。
    一、减速装置结构特点
    减速装置安装在电枢轴与单向离合器之间,按其传动方式分为平行轴圆柱齿轮夕!啮合传动式(如日本电装公司的12V11E1.4型减速起动机)、平行轴圆柱齿轮内啮启传动式(如国产QD254型减速起动机)和同心轴行星齿轮传动式(如北京切诺基BJ202型吉普车12VDW1.4型永磁式减速起动机),三种减速传动方式如图6-12所示。可见在三种不同型式的减速装置中,行星减速装置相对较好,这是因为

   (1)负载平均分配在3个行星齿轮上,内齿圈可用塑料制成,能够减小质量和降低噪声。
   (2)电枢轴和轴承上无径向负载,与其他传动型式相比,振动较小。
   (3)减速比大时,只影响起动机轴向长度,并不影响装配。

    二、减速装置减速原理
    减速起动机采用的是小型、高速、低转矩直流电动机,其转速可达15 000~20 000r/min,通过减速装置降低电动机转速使输出转矩增大。减速增扭原理可简要分析如下。
    因为电动机的输出功率尸i等于电枢轴输入减速装置的转矩M与电枢轴的角速度ωi之积,即
                                        Pi=Miωi
    减速装置输出轴上的功率P。等于减速装置输出轴上的转矩M。与其角速度ω。之积,即
                                      Po=Mo ωo
    如果忽略减速装置的机械损失,则减速装置输出轴上的功率应当等于电动机输入减速装置的功率,即
                          Po=Pi或Moωo=Miωi
    由齿轮传动可知,处于啮合中的两个齿轮的角速度与两齿轮的齿数成反比。
    由此可见,减速装置输出轴上的转矩Mo为电枢轴输入减速装置的转矩城的3~5倍,即电动机的输出功率经过减速装置后,转速降低了3~5倍,转矩增大了3~5倍,从而达到减速起动机减速增扭的目的。

    三、切诺基吉普车起动系统
   (一)切诺基吉普车起动系统结构特点
    切诺基吉普车起动系统由永磁式减速型起动机、起动继电器、点火起动开关等组成。
    1.减速型起动机
    切诺基吉普车采用了博世DW1.4, QDJY124永磁式减速型起动机(北京汽车起动机厂生产,原厂型号为QD 124),结构如图6-13所示。

    电动机的磁极采用永磁材料制成。进口德国博世公司生产DW 1.4型永磁减速起动机有6块弧形磁极,N、S极相间排列,用片簧支架固定在电动机壳体内壁上,固定牢靠,故障率低。国产QDJY 124型永磁减速起动机有两块弧形磁极,用强力胶粘贴在电动机壳体内壁上。电动机的电枢轴较短,一端支承在电刷端盖的青铜轴承内,另一端支撑在行星齿轮减速器支架上,且压装有齿轮(电枢轴齿轮)作为行星齿轮减速器的太阳轮。

    电枢绕组导线的横截面积较小且为圆形,为了防止高速时绕组甩散,导线端头与换向器之间采用了扦插焊接,并在绕组嵌入铁芯的线槽后,楔入塑料条进行机械挤压。电刷组件、换向器和电磁开关等部件与普通起动机基本相同。
    切诺基吉普车永磁式减速型起动机的技术规格见表6-2。

  2.起动继电器
    北京切诺基BJ2021型吉普车起动继电器的外形如图6-14所示。起动继电器上有5个端子:BAT(蓄电池)端子接蓄电池正极;SOL(起动机)端子接起动机电磁开关的50(拉保线圈端子);I(点火开关)接点火开关起动(START)挡接线端子;G(搭铁)端子搭铁;B(相线)端子(有的继电器标为F端子)接点火线圈。I端子与G端子之间连接继电器线圈,线圈两端并联有一个电阻,两端子之间的阻值为22Ω。

   (二)切诺基吉普车起动系统工作过程
    切诺基吉普车减速起动机起动系统的连接关系如图6-15所示,简化电路如图6-16所示。


    1.起动发动机时,起动系统工作情况
   (1)接通起动开关,起动继电器工作,电磁开关线圈电路接通。当点火开关转到起动START位置时,起动继电器线圈电路接通,其电路为蓄电池正极→点火开关→起动继电器I端子→起动继电器线圈→起动继电器G端子→搭铁一蓄电池负极。
    起动继电器线圈通电后,铁芯被磁化,产生的电磁吸力将动合触点吸闭,起动机电磁开关吸引线圈和保持线圈的电路被接通。吸引线圈电流电路为蓄电池正极→起动继电器BAT,端子→继电器触点→继电器SOL端子→起动机50端子→吸引线圈→起动机正电刷→电枢绕组→负电刷→搭铁→蓄电池负极。保持线圈电流电路为:蓄电池正极→起动继电器BAT端子→继电器触点→继电器SOL端子→起动机50端子→保持线圈→搭铁→蓄电池负极。
   (2)电磁开关与传动机构工作,起动机主电路接通,起动发动机。电磁开关的吸引线圈和保持线圈通电后,其磁通使固定铁芯与活动铁芯磁化。由于此时两线圈产生的磁通方向相同,因此磁场叠加,固定铁芯与活动铁芯的磁力增强。在其磁力的共同作用下,活动铁芯向右移动,并通过拉杆带动挂在拉杆左端方形小孔上的拨叉绕支点转动,拨叉下端便拨动单向离合器向左移动,使驱动齿轮与发动机飞轮齿圈进入啮合。
    当吸引线圈电流流过电枢绕组时,电枢轴便以较慢速度旋转,以便驱动齿轮与飞轮齿圈啮合柔和。当驱动齿轮左移与飞轮齿圈发生抵住现象时,拨叉下端则先推动左半集电环压缩锥形弹簧继续向左移动,待电动机主电路接通使电枢轴稍微转动、驱动齿轮的轮齿与飞轮齿圈的齿槽对正时,即可进入啮合。
    在拨叉下端拨动离合器向左移动的同时,活动铁芯前端通过复位弹簧推动触盘及触盘推杆向右移动。当驱动齿轮与飞轮齿圈接近完全啮合时,触盘将起动机30端子与C端子接通,使电动机主电路接通,其电路为:蓄电池正极→起动机30端子→电动机开关触盘→起动机C端子→正电刷→电枢绕组→负电刷→搭铁→蓄电池负极。
    电动机主电路接通时,电枢绕组通过电流很大(稳定运转时为160A左右),电动机产生电磁转矩经减速装置和离合器传给发动机飞轮齿圈。动力传递路径为:电枢轴齿轮(太阳轮)→行星齿轮→行星齿轮架→驱动齿轮轴外螺旋键槽→离合器传动导管→离合器滚柱→离合器驱动齿轮→发动机飞轮。
    当电枢轴上的转矩经行星齿轮减速装置减速增扭后,使单向离合器驱动齿轮上的驱动转矩超过发动机阻力矩时,便驱动飞轮旋转,使发动机被起动。
    当离合器驱动齿轮沿驱动齿轮轴的螺旋键槽向左移动(实为又转又移)时具有惯性力作用,左移直到抵住安装在驱动齿轮轴上的止推环为止。止推环的作用是:将驱动齿轮移动的惯性冲击力加到驱动齿轮轴上,防止冲击力作用到驱动端盖上而打坏端盖。
   (3)当主电路接通时,吸引线圈被触盘短路,保持线圈继续工作。在触盘将电动机开关触点端子30与C接通之前,吸引线圈的电流是从起动继电器BAT端子经触点、起动机50端子流至起动机C端子。当渺盘将起动机端子30与C直接连通时,吸引线圈便被触盘短路,吸引线圈无电流流过而磁力消失。此时保持线圈继续通电,因为此时活动铁芯与固定铁芯之间的气隙很小(约0.6mm;静态时约为6.2mm),所以活动铁芯由保持线圈的磁力保持在吸合位置。
    2.发动机起动后,起动系统工作情况
   (1)断开起动开关,起动继电器触点断开。当发动机起动后,放松点火钥匙,点火开关将自动转回一个角度,切断起动继电器线圈电路。继电器线圈断电后,磁力消失,在支架弹力作用下,触点迅速断开。
   (2)保持线圈电流改道,电动机开关断开,齿轮分离。当起动继电器触点刚刚断开时,保持线圈中的电流电路改道,其电路为蓄电池正极一起动机30端子→触盘→起动机C端子→吸引线圈→起动机50端子→保持线圈→搭铁→蓄电池负极。
    可见,此时吸引线圈又通电,但其电流和磁通方向与起动时相反。由于保持线圈的电流和磁通方向未变,因此两个线圈产生的磁力相互抵消。在复位弹簧的作用下,活动铁芯立即左移复位,触盘在触盘弹簧的弹力作用下迅速向左移动,使起动机主电路切断。与此同时,拨叉绕支点转动,其下端带动离合器向右移动,使驱动齿轮与飞轮齿圈分离,起动工作结束。

    第七节 同轴移动式起动机
    同轴移动式起动机可以传递较大扭矩,在大功率柴油发动机汽车上得到应用。装备的延安SX 1290、奔驰Benz2026以及斯太尔汽车均采用QD2745或KB型同轴齿轮移动式起动机(QD2746型起动机是国产的,KB型起动机是进口的),它主要由复磁式直流电动机、摩擦片式离合器、电磁式控制装置组成,其结构如图6-17所示。

    一、结构特点
   (一)直流电动机
     同轴移动式起动机的零件如图6-18所示。起动机的额定电压为24V,最大输出功率为5.4Kw。

        斯太尔汽车QD2745型起动机采用复激式直流电动机,主要由壳体、磁极、电枢、换向器和电刷组件等部分组成。其结构特点有:
     (1)电动机有4个磁极,每个磁极上都绕有两个磁场线圈:主磁场线圈和副磁场线圈。图6-19是QD2745型起动机控制电路简图。

        主磁场线圈用裸体扁形铜线绕制,导线截面积大,以承受大电流。4个主磁场线圈两两串联而后并联,一端连接在下触点上,另一端接在绝缘电刷架上。副磁场线圈用较细的漆包铜线绕制,匝数较多。4个副磁场线圈串联连接,一端接在小触点上,另一端经过双触点的动断触点接在绝缘电刷架上。
    (2)电枢轴为空心轴中间穿有啮合推杆,啮合推杆的一端固装驱动齿轮,另一端与联动继电器的顶杆相接触。当联动继电器通电时,电磁铁的顶杆将推动啮合推杆连同驱动齿轮向后移动,使其与发动机飞轮啮合。
   (3)电枢驱动端与离合器的主动鼓制成一体,主动鼓的盖板(也称离合器盖板)制有驱动端轴承座,盖板螺钉固装在主动鼓上。
  (二)离合器
离合器采用摩擦片式(见图6-20),主要由主动鼓、驱动齿轮导向轴、碟形垫片、主动摩擦片、被动摩擦片、调整垫片和被动鼓等组成。其主动鼓32与电枢33制成一体,被动鼓20通过螺旋键槽与驱动齿轮导向轴14配合。导向轴14与驱动齿轮11是用长方形键配合。离合器除主动鼓外,其他部分可随同啮合推杆29在轴向前后移动。

    离合器带有碟形垫片,用以限制最大扭矩,防止起动机负载过大而损坏。摩擦片式离合器如图6-20所示。

   (三)控制装置
    同轴移动式直流电动机工作时,其电枢不移动。它是靠联动继电器通电,顶杆推动啮合推杆,使驱动齿轮和飞轮啮合的。
    由于驾驶室可以倾翻,所以车上备有两条起动控制电路:一条控制电路的起动按钮装在仪表板上,供正常起动时使用;’另一条电路的按钮装在发动机第五缸气门罩附近,供驾驶室倾翻后,起动发动机使用。在后一条控制电路中,还串联了一个空挡开关。空挡开关装在变速器侧盖上,变速器挂挡后,空挡开关便将电路切断,仅在空挡时,空挡开关才将起动控制电路接通。
    起动器控制电路主要由起动按钮16、起动继电器③、联动继电器等组成。起动继电器和联动继电器均装在起动机前防护罩内。起动继电器线圈的一端接按钮接线柱,另一端搭铁。当按下16时,线圈通电,吸动接电桥⑦按工作要求接通电路。联动继电器上有两个线圈,图6-19中14为吸引线圈,15为保持线圈。保持线圈与起动继电器线圈并联,其电路接通与切断也受起动按钮控制。
    吸引线圈的一端连接电桥,另一端接绝缘电刷。当接电桥与上触点④(接蓄电池)接触时,吸引线圈电路接通,并经电枢绕组搭铁;而接电桥与下触点⑥(接主磁场线圈)接触时,主磁场线圈电路接通,而吸引线圈被短路。
    起动继电器可控制吸引线圈电路,操纵接电桥开关;而联动继电器既可控制电动机开关,又能直接操纵驱动齿轮的啮合。同时起动继电器和联动继电器还共同操纵一个由锁止臂、移动臂和解脱凸缘组成的联动开关,其作用是使接电桥分两步接通电路;第一步是先接通吸引线圈电路,使驱动齿轮与飞轮啮合;第二步是接通起动机主电路,使其进入工作状态。此外,解脱凸绝还可改变副磁场线圈的连接方式。
    二、工作情况

   (一)未按下起动按钮时
    起动继电器触点与接电桥均保持分离状态,联动继电器线圈电路未接通,驱动齿轮与飞轮处干分离状态,电动机不工作。
   (二)按下起动按钮时
    1.起动继电器线圈电路
    蓄电池正极→电源开关②→起动按钮16→起动继电器③→搭铁→蓄电池负极。
    此时,起动继电器的电磁铁磁化,吸引引铁使接电桥触点闭合,而下触点因移动臂与锁止臂相抵而不能闭合。
    2.联动继电器保持线圈电路
    蓄电池正极→电源开关②→起动按钮16→起动机按钮接柱→联动继电器保持线圈15→搭铁→蓄电池负极。
    由于接电桥上触点与小触点闭合,接通了吸引线圈和副磁场线圈的电路。
  3.吸引线圈电路
    蓄电池正极→起动机电源接柱→起动继电器上触点→接电桥→联动继电器的吸引线圈→绝缘电刷→电枢绕组→搭铁电刷→搭铁→蓄电池负极。
  4.副磁场线圈电路
    蓄电池正极→起动机电源接柱→起动继电器上触点→接电桥→小触点→副磁场线圈→双触点→绝缘电刷→电枢绕组→瘩铁电刷→搭铁→蓄电池负极。
    此时,保持线圈和吸引线圈同时通电,联动继电器的铁芯产生较大吸力,吸动引铁左移,使顶杆推动与驱动齿轮相连的啮合推杆,克服复位弹簧弹力向左移动。同时,由于电流经过电枢绕组,使电动机缓慢转动,这样就使驱动齿轮在缓慢旋转和后移过程中与发动机飞轮逐渐啮合。
    当联动继电器引铁后移终了时,引铁上的解脱凸缘顶起锁止臂将移动臂释放,使接电桥与下触点接触。此时驱动齿轮已与飞轮齿圈完全啮合。
    当接电桥与下触点接触后,主磁场线圈和电枢绕组电路接通,起动机进入正常运转,带动发动机转动。主磁场线圈与电枢绕组电路:
    蓄电池正极→起动机电源接柱→起动继电器上触点→接电桥→下触点→主磁场线圈→绝缘电刷→电枢绕组→搭铁电刷→搭铁→蓄电池负极。
    另外,在解脱凸缘顶起锁止臂的同时,还将副磁场线圈的动断触点顶开,触点闭合使副磁绕组直接搭铁,这就使副磁场线圈与电枢形成并联,从而起限制起动机最大转速的作用。
    接电桥的触点全部闭合后,虽然吸引线圈被短路,但因起动按钮仍闭合,保持线圈仍通电,所以能使联动继电器引铁仍保持在被吸合位置,而使驱动齿轮与飞轮保持啮合。
    起动过程中,如发动机阻力矩过大,超过起动机负荷时,离合器碟形垫片变形,使主、从动摩擦片出现打滑现象。从而限制起动机最大扭矩,以免损坏起动机。
    起动后,如未及时放松起动按钮,离合器将切断飞轮与电枢的动力传递,防止电枢被飞轮驱动高速运转而损坏。

   (三)放松起动按钮后
    起动后应及时放松起动按钮,此时起动继电器线圈和保持线圈电路被切断。于是起动继电器和联动继电器铁芯磁力消失,接电桥在复位弹簧作用下切断磁场和电枢电路。啮合推杆在复位弹簧作用下,带动驱动齿轮右移,与飞轮分离。起动机各机件恢复原始状态。

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