Андрій Новицький, Сергій Карабиньош, Олександр Банний, канд. техн. наук, доценти, Юрій Новицький, студент, НУБіП України
Надійна робота складових системи пуску двигунів внутрішнього згоряння значною мірою залежить від працездатності стартера.
Більшість систем пуску ДВЗ включають у себе електродвигун постійного струму (двигун стартера) із живленням від акумуляторної батареї, механізм вмикання, пристрій керування та відповідні електричні провідники. Позаяк частота обертання колінчастого вала ДВЗ, необхідна для його пуску (для бензинових двигунів близько 80 хв-1, дизельних – приблизно 140 хв-1), набагато нижча за частоту обертання двигуна стартера, привід від стартера до двигуна здійснюється за допомогою пари шестерень (шестерня на валу стартера і зубчастий вінець маховика двигуна) з передавальним відношенням від 10:1 до 20:1.
Трохи історії
Перший стартер винайшли для полегшення стандартного на той час ручного пуску двигуна (початок XIX ст.). Тоді пропонували різні варіанти стартерів, починаючи від механічних, які нині використовують на двигунах човнів, і закінчуючи пневматичними системами старту двигуна, що застосовують в авіації та на морському транспорті.
Найкращим для автомобіля виявився електричний стартер конструкції Ч. Кеттеринга (1912 р.). Спочатку він був суміщений із генератором, але потім їх розділили. Значну роль для цього зіграв винахід американського інженера В. Бендикса, який створив механізм тимчасового підведення і подальшого самовідведення шестерні стартера з зачеплення із маховиком. З часом до стартера додали електромагнітне реле, створене для автоматичного підведення шестерні до маховика. Сучасний стартер особливо не змінився, за винятком його дизайну і матеріалів, які використовують для виготовлення деталей.
Класифікація стартерів
Залежно від місця застосування стартери поділяють на групи: для легкових автомобілів, для вантажного автотранспорту та іншої техніки. Класифікація стартерів за конструктивними особливостями вельми різноманітна. Тепер на автомобілях найчастіше встановлюють стартери редукторного типу із постійними магнітами.
Стартери без редуктора. Після надходження напруги на керувальний затиск електромагнітного вимикача шестерня бендикса переміщується у зачеплення з вінцем маховика, відразу подається струм в якір стартера, який починає обертатися. Шестерня сполучена з валом стартера за допомогою муфти вільного ходу. Після запуску двигуна муфта послаблює з’єднання шестерні з валом, захищаючи таким чином якір від зайвих обертів. Після припинення подавання струму шестерня повертається у вихідне положення.
Стартери з редуктором. Передачу крутного моменту з якоря на шестерню забезпечує редуктор. Перевагами стартера з редуктором, порівняно з стартером без редуктора, є вища потужність, довший пусковий момент, майже вдвічі менша маса, поліпшена стартова здатність, на 100% більший термін служби та мінімальні вимоги до обслуговування.
Попри загальний тип конструкції, стартери можуть значно відрізнятися один від одного за своїми технічними характеристиками, які залежать від потужності та типу двигуна. Його характеризує так званий момент опору прокручування: що він більший, то більшою має бути потужність стартера.
Надійність системи пуску
Несправності та відмови, які виникають у системі пуску двигунів, характеризуються такими ознаками:
- стартер вмикається, а потім у процесі роботи вимикається;
- не вмикається тягове реле стартера;
- тягове реле вмикається, але якір стартера не обертається;
- електродвигун стартера не досягає у роботі необхідної потужності;
- електродвигун стартера працює, але колінчастий вал не обертається;
- під час вмикання стартера чути підвищений шум;
- після пуску двигуна стартер не вимикається.
Якщо за вмикання замка запалювання, а потім стартера двигун не запускається, слід перевірити надійність контакту у замку запалювання на клемі СТ. Варто оглянути ланцюг за допомогою контрольної лампи, ввімкненої на клему СТ і масу. Коли на клемі СТ у положенні, відповідному вмиканню стартера, немає живлення, замок запалювання підлягає ремонту або ж заміні.
Характерні відмови стартера
Розглянемо найтиповішу відмову, коли за вмикання тягового реле якір електродвигуна стартера не обертається. Цього разу необхідно зняти стартер із двигуна, розібрати його й перевірити стан колектора. Якщо колектор забруднений, його слід зачистити скляною шкуркою зернистістю 80 або 100, після цього продути якір стисненим повітрям. Колектор, що має значну шорсткість і нерівномірний виступ слюди між пластинами, потрібно проточити. Після чого знову аналогічно зачистити його поверхню. За ремонту якоря стартера ізоляцію між пластинами колектора підрізати не слід, позаяк з часом у канавки можуть набиватися бруд та пил, що порушуватиме його нормальну роботу. Крім того, варто перевірити стан якоря. Биття колектора по відношенню до цапф вала не має перевищувати 0,05 мм.
Під час ремонту слід також перевірити стан щіток. Якщо щітки стартера спрацьовані до висоти 6 – 7 мм, їх необхідно замінити. Доцільно перевірити натяг пружин щіток динамометром і якщо зусилля виходить за допустимі межі (10 ± 1 Н·м) – відрегулювати їх натяг закручуванням або розкручуванням стійки кріплення кінця пружини. Підвищений тиск призводить до передчасного спрацювання щіток, а знижений – до їх зависання й до втрати потужності стартера. Під час перевірки слід забезпечити, щоб пружина натискала на середину щітки.
Коли немає контакту у вимикачі тягового реле стартера це вважають несправністю. Для її усунення варто від’єднати провідники від стартера й зняти кришку вимикача з клемами (контактні болти). Якщо контакти підгоріли, їх слід зачистити, а сильно вигорілі клеми необхідно повернути на 180° навколо їхньої осі.
Іншою несправністю стартера може бути заїдання якоря тягового реле у втулці котушки електромагніта. Для його усунення слід очистити якір тягового реле та втулку. За потреби пошкоджені деталі замінити.
Частими є випадки, коли стартер не розвиває потрібної потужності і не може прокрутити колінчастий вал. Насамперед варто перевірити акумуляторну батарею, й за потреби зарядити її або замінити. Туге провертання колінчастого вала двигуна, особливо у зимовий період, пов’язане із підвищенням в’язкості оливи. Тому для успішного запуску двигун бажано підігріти.
Відмовами стартера також є порушення контакту у ланцюзі живлення стартера внаслідок корозії або слабкого затягування клем. Потрібно оглянути весь ланцюг живлення стартера, зачистити і підтягнути всі клеми. Однією з причин може бути коротке замикання обмотки якоря чи стартера, або ж доторкання якоря до полюсів під час обертання.
Для стартерів, які тривалий експлуатували без відповідного дотримання періодичності робіт із технічного обслуговування та ремонту, типовою причиною браку потужності може бути значне спрацювання втулок. У такому разі бажано їх замінити.
Іноді під час вмикання замка запалювання вал стартера обертається із великою частотою, але не провертає колінчастого вала двигуна. Причиною цього може бути пробуксовування роликової муфти вільного ходу, або ж дещо складніше – викришування зубів вінця маховика двигуна.
Інколи за вмикання стартера чути шум і скрегіт шестерні стартера, яка не входить у зачеплення з маховиком. До цієї відмови може призвести ціла низка причин. Передусім це забоїни на зубах вінця маховика й шестерні стартера (усувають правленням та слюсарною обробкою пошкоджених зубів). По-друге – неправильне регулювання ходу шестерні приводу і моменту замикання контактів вимикача (слід відрегулювати хід шестерні приводу й моменту замикання контактів вимикача). Третьою причиною може бути ослаблення буферної пружини привода стартера та встановлення стартера з перекошуванням.
Ненадійний контакт у провідниках, особливо між акумуляторною батареєю та стартером; несправність акумуляторної батареї чи утримувальної обмотки тягового реле або поганий контакт із масою; порушення регулювання реле стартера призводять до того, що під час вмикання стартера чути повторюваний сильний стукіт тягового реле і шестерні до вінця, а колінчастий вал двигуна при цьому не провертається. Ці причини можна усунути, перевіривши стан провідників, зарядження акумуляторної батареї, відрегулювавши або ж замінивши реле стартера чи тягове.
Коли після запуску двигуна стартер не вимикається, то причинами можуть бути: заїдання приводу на валу якоря стартера; спікання контактів вмикача тягового або реле стартера; заїдання запірної частини замка запалювання.
Привід стартера має вільно переміщатися шліцами вала якоря і під дією зворотної пружини повертатися у вихідне положення, якщо він не повертається, то це означає, що заїдає привід на шліцах. Найчастіше причиною заїдання є забруднення шліців вала або ослаблення зворотної пружини, тому слід усунути заїдання або змінити пружину. Іноді причиною є прогин вала якоря (його треба виправити й перевірити биття).
За спікання контактів реле необхідно негайно зупинити двигун та відключити акумуляторну батарею, а реле відремонтувати. За відмови замка запалювання слід також одразу зупинити двигун, а замок замінити.
Причиною самовмикання стартера під час руху автомобіля є відмова замка запалювання. Після пуску двигуна потрібно примусово повернути ключ замка запалювання у вихідне положення або замінити його.
Обривання oбмoтoк реле виявляють за допомогою контрольної лампи (включеної між вивoдoм реле і корпусом), адже за обриву вона не світиться. Міжвиткoвне зaмикaння oбмoтoк реле стaртерa перевіряють вимірюванням опору стягувальної й утримувальної котушок. Якщо виміряний опір менший від знaчення, яке вказане у технічних умовах, тo має місце міжвиткове зaмикaння. Якщо ж є oбривання oбмoтoк у інших місцях (зазвичай у з’єднанні котушок з вивoдaми), тo так само, як і за міжвиткових зaмикaнь, реле стaртерa замінюють.
Стан кoнтaктних бoлтів, диска реле і вмикача оглядають. Спрацьовані міднo-грaфітні втулки кришок стaртерa зaмінюють, гвинти кріплення пoлюсних сердечників із пошкодженими шліцами також.
Нaйхарактернішою неспрaвністю привoда стартера є зaклинювання або буксування муфти вільного хoду. Перевірку муфти нa прoбуксoвування проводять прoкручуванням шестерні привoду відносно шліцевoї втулки в пристосуванні за допомогою динaмoметричного важеля. Цього разу шестерня в oднoму нaпрямку прoвертатися не має, a в іншому – має прокручуватися вільно. За умови, що має місце прoбуксoвування або зaклинювання муфти вільного хoду, стартер розбирають, a всі детaлі муфти дефектують. Під час розбирання муфту зі знятoю пружинoю зaтискають у пaтрoн тoкaрнoгo верстату й розвaльцьoвують кoжух спеціaльним різцем або ж у лещатах за допомогою спеціально загостреного зубила.
Методи відновлення працездатності стартера
Розглянемо основні методи відновлення працездатності стартера. Під час ремонту стартерів виконують таке:
– зaбoїни та зaусениці нa пoсaдкових місцях кoрпусу і кришок видаляють напилком;
– порушення ізoляції щіткотримачів відновлюють шляхом зaміни зaклепoк та вісі. Нa нoві зaклепки й вісь важеля щіткотримачів встановлюють нoві ізoляційні втулки та прoклaдки, після чогo їх розклепують і пoкривaють голівки гліфтaлевoю нітрoемaллю;
– ремoнт oбмoтoк кaтушок збудження й якoря здійснюється шляхом зaміни ізoляції. В якості ізoляції застосовують кaбельний папір, літерoїд завтoвшки 0,25 – 0,4 мм і бавовняну стрічку.
Слід пам’ятати, що система електричного пуску працездатна за умови, що стартер надійно вмикається й обертає колінчастий вал підготовленого до пуску двигуна з відповідною для цього частотою. Працездатність системи пуску, а отже, безвідмовна робота стартера забезпечується належним станом акумуляторної батареї. Для уникнення пошкодження батарей тривалість безперервної роботи стартера має бути обмежена, а тривалість інтервалів між вмиканням зазначається в інструкції заводу-виробника.
Технічне обслуговування стартерів
Під час ТО-2 автомобілів і ТО-3 тракторів стартери необхідно очистити й перевірити зовнішні з’єднання проводів. Через одне ТО-3 для пускових двигунів та три ТО-3 для дизельних двигунів тракторів стартер слід зняти і частково розібрати. Варто перевірити стан колектора якоря та протерти його змоченою у розчиннику серветкою. Якщо колектор підгорів, його слід зачистити дрібною скляною шкуркою, крім того, перевірити стан щіток і силу їхнього тиску на колектор. Потрібно зачистити робочі поверхні контактних болтів тягового реле. Якщо вони підгоріли, то їх необхідно повернути на 180о. Після стартер випробовують на холостому ходу та регулюють привід.
Варто пам’ятати, що стартер – пристрій, який відповідає за своєчасний запуск двигуна у різних умовах, тому його ремонт і технічне обслуговування потрібно проводити своєчасно й якісно.
