第十二章-起动机系统课件

第十一章第十一章 起动系统起动系统 第一节第一节 概概 述述 第三节第三节 起动机驱动保护电路起动机驱动保护电路 第二节第二节 起动机的组成及工作原理起动机的组成及工作原理 第五节第五节 起动机的工作特性起动机的工作特性 第四节第四节 减速起动机减速起动机 退出退出 返返 回回一、起动系的作用一、起动系的作用 按发动机要求，提供一定的转矩，使发动按发动机要求，提供一定的转矩，使发动机达到规定的转速，顺利完成起动过程。机达到规定的转速，顺利完成起动过程。第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述二、对起动系的要求二、对起动系的要求1、起动转矩、起动转矩 起动阻力矩起动阻力矩2、起动转速、起动转速起动最低曲轴转速起动最低曲轴转速 起动阻力矩包括起动阻力矩包括:1、摩擦阻力矩、摩擦阻力矩是指活塞与气缸壁、曲轴与轴承之间的摩擦阻力矩。是指活塞与气缸壁、曲轴与轴承之间的摩擦阻力矩。2、压缩阻力矩、压缩阻力矩是指活塞在压缩行程受到压缩气体压力而形成的阻力是指活塞在压缩行程受到压缩气体压力而形成的阻力矩。矩。3、惯性阻力矩、惯性阻力矩是指活塞、连杆、曲轴和与曲轴相连机件（如冷却风是指活塞、连杆、曲轴和与曲轴相连机件（如冷却风扇、交流发电机、空调压缩机等）的惯性力而形成的扇、交流发电机、空调压缩机等）的惯性力而形成的阻力矩。阻力矩。返返 回回 电力起动电力起动起动机起动机 19121912年首先在凯迪拉克汽车上推广应用年首先在凯迪拉克汽车上推广应用电力启动机，同时采用蓄电池点火系统代替电力启动机，同时采用蓄电池点火系统代替磁电机点火系统。磁电机点火系统。19491949年，克莱斯勒公司成为第一个使用年，克莱斯勒公司成为第一个使用联合按键操纵点火启动开关的汽车公司联合按键操纵点火启动开关的汽车公司三、常用的起动方式三、常用的起动方式 人力起动人力起动辅助，后备方式辅助，后备方式操纵轻便，起动迅速可靠，广泛采用操纵轻便，起动迅速可靠，广泛采用 返返 回回四、起动预热四、起动预热进气预热装置电热塞起动预热锅炉起动液喷射装置起动减压装置三、起动系的组成和工作过程三、起动系的组成和工作过程 返返 回回组成：由蓄电池、起动机、起动继电器、点火开关（起动开关）等组成。1-蓄电池 2-起动机 3-起动继电器 4-点火开关 5-电流表第二节第二节第二节第二节起动机的组成及工作原理起动机的组成及工作原理起动机的组成起动机的组成 返返 回回由直流电动机、传动机构和控制装置三部分组成直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理 为了增大电磁转为了增大电磁转矩和转动的平稳性矩和转动的平稳性,实实用电动机都采用多组用电动机都采用多组线圈和相应的换向片线圈和相应的换向片,同时用两对或数对磁同时用两对或数对磁极产生磁场。极产生磁场。电磁转矩电磁转矩M=Cm Ia 返返 回回 磁场磁场 电枢电枢 电刷组件电刷组件一、直流电动机一、直流电动机组成组成 返返 回回 磁极磁极 磁场绕组磁场绕组 机壳机壳(一一)磁场磁场组成组成产生磁场产生磁场1-绝缘接线柱；绝缘接线柱；2-磁场绕组；磁场绕组；3-绝绝缘电刷；缘电刷；4-搭铁电刷；搭铁电刷；5-换向器换向器 返返 回回(一一)磁场磁场1-绝缘接线柱；绝缘接线柱；2-磁场绕组；磁场绕组；3-绝绝缘电刷；缘电刷；4-搭铁电刷；搭铁电刷；5-换向器换向器产生磁场产生磁场 返返 回回(二二)电枢电枢产生电磁转矩产生电磁转矩组成组成 铁芯：硅钢片迭成铁芯：硅钢片迭成 电枢绕组：粗大矩形截面铜条绕成电枢绕组：粗大矩形截面铜条绕成 电枢轴电枢轴 换向器：铜片和云母片叠压而成换向器：铜片和云母片叠压而成 返返 回回(三三)电刷组件电刷组件组成组成 电刷电刷 电刷架电刷架 电刷弹簧电刷弹簧 返返 回回二、传动机构二、传动机构作用作用 当起动发动机时，使起动机驱动齿轮当起动发动机时，使起动机驱动齿轮与发动机曲轴飞轮啮合，将电动机产生与发动机曲轴飞轮啮合，将电动机产生的转矩传给曲轴；的转矩传给曲轴；当发动机起动后，将电动机与发动机当发动机起动后，将电动机与发动机之间的联系切断。之间的联系切断。组成组成单向离合器单向离合器 拨叉拨叉 单向离合器的型式单向离合器的型式滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器摩擦片式单向离合器摩擦片式单向离合器弹簧式单向离合器弹簧式单向离合器 返返 回回滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器组成组成传动导管传动导管内有键槽内有键槽外座圈外座圈十字形空腔十字形空腔驱动齿轮驱动齿轮尾部呈圆柱形尾部呈圆柱形滚柱滚柱弹簧弹簧弹簧帽弹簧帽铁壳铁壳 返返 回回滚柱式单向离合器的工作过程滚柱式单向离合器的工作过程(1)起动时起动时(2)起动后起动后 返返 回回滚柱式单向离合器的工作过程滚柱式单向离合器的工作过程(1)起动时起动时电枢轴电枢轴主动件主动件飞飞 轮轮被动件被动件(2)起动后起动后 滚柱在摩擦力、弹簧滚柱在摩擦力、弹簧压力的作用下，移向较窄一压力的作用下，移向较窄一端端。驱动齿轮尾部的摩擦力带动滚柱克服弹簧张力，驱动齿轮尾部的摩擦力带动滚柱克服弹簧张力，移向较宽一端，于是滚柱在驱动齿轮与外座圈间滑移向较宽一端，于是滚柱在驱动齿轮与外座圈间滑摩。摩。电枢轴只按自己的转速空转，避免了超速飞散电枢轴只按自己的转速空转，避免了超速飞散的危险。的危险。飞飞 轮轮主动件主动件 驱动齿轮驱动齿轮主动主动电枢轴电枢轴被动件被动件 外外 座座 圈圈被动被动 返返 回回三、控制装置三、控制装置作用作用 控制驱动齿轮与飞轮齿环的啮合与分离；控制驱动齿轮与飞轮齿环的啮合与分离；控制电动机电路的接通与切断。控制电动机电路的接通与切断。组成组成电磁铁机构电磁铁机构 电动机开关电动机开关 起动开关起动开关起动继电器起动继电器 返返 回回QD124QD124型起动机型起动机 返返 回回(1)电磁铁机构电磁铁机构 利用电磁力控制离合器驱动齿轮和电动机开关利用电磁力控制离合器驱动齿轮和电动机开关 吸引线圈：导线较粗、匝数较少吸引线圈：导线较粗、匝数较少 保持线圈：导线较细、匝数较多保持线圈：导线较细、匝数较多 铜套内有固定铁芯、引铁铜套内有固定铁芯、引铁(2)电动机开关电动机开关 接通与切断电动机电路接通与切断电动机电路 电动机开关电动机开关 附加电阻短路开关附加电阻短路开关(3)起动开关起动开关 接通与切断继电器线圈电路接通与切断继电器线圈电路(4)起动继电器起动继电器 接通与切断吸引、保持线圈电路接通与切断吸引、保持线圈电路 触点、铁芯、线圈触点、铁芯、线圈结构结构 返返 回回 返返 回回起动开关未接通时起动开关未接通时 继电器触点张开，继电器触点张开，工作过程工作过程起动开关接通时起动开关接通时(1)继电器电路接通继电器电路接通 产生吸力，触点闭合产生吸力，触点闭合(2)电磁铁线圈电路接通电磁铁线圈电路接通 磁场方向一致，磁场增强，引铁前移，磁场方向一致，磁场增强，引铁前移，驱动齿轮后移与飞轮啮合驱动齿轮后移与飞轮啮合 当驱动齿轮后移与飞轮齿环抵环时，压当驱动齿轮后移与飞轮齿环抵环时，压后半环后半环 返返 回回 电路电阻极小，电流可达几百安，较大电路电阻极小，电流可达几百安，较大转矩，起动发动机转矩，起动发动机 电动机开关接通时，吸引线圈被短路，电动机开关接通时，吸引线圈被短路，只靠保持线圈的吸力只靠保持线圈的吸力 引铁吸合后，与固定铁芯间隙减小，只引铁吸合后，与固定铁芯间隙减小，只需较小的吸力需较小的吸力 同时或稍早，黄铜片（即附加电阻短路同时或稍早，黄铜片（即附加电阻短路开关）接通，可靠点火开关）接通，可靠点火(3)电动机电路接通电动机电路接通 返返 回回起动开关断开时起动开关断开时(1)继电器首先停止工作继电器首先停止工作 铁芯退磁，触点张开铁芯退磁，触点张开(2)电动机开关断开，驱动齿轮与飞轮分离电动机开关断开，驱动齿轮与飞轮分离 继电器触点张开后，电动机开关断开前瞬间继电器触点张开后，电动机开关断开前瞬间 两线圈电流大小相等，磁场方向相反，两线圈电流大小相等，磁场方向相反，引引铁铁在在回回位位弹弹簧簧作作用用下下复复位位，驱驱动动齿齿轮轮与与飞飞轮分离。轮分离。返返 回回常见故障分析常见故障分析(1)接通起动开关，引铁连续撞击运动，起动接通起动开关，引铁连续撞击运动，起动机并不转动机并不转动 保持线圈断路；保持线圈断路；起动继电器张开电压过高；起动继电器张开电压过高；蓄电池亏电。蓄电池亏电。返返 回回(3)(3)接通起动开关，起动机转动无力接通起动开关，起动机转动无力 装配过紧；轴承松旷；轴向间隙过大；装配过紧；轴承松旷；轴向间隙过大；电路连接不良；蓄电池亏电。电路连接不良；蓄电池亏电。(2)(2)接通起动开关，起动机空转接通起动开关，起动机空转 单向离合器打滑；单向离合器打滑；电动机开关接通时机过早电动机开关接通时机过早。第三节第三节第三节第三节起动机驱动保护电路起动机驱动保护电路作用作用 发动机一旦起动发动机一旦起动,应使起动机自动停止工作；应使起动机自动停止工作；发动机正常工作后发动机正常工作后,即使误将起动开关接通，即使误将起动开关接通，起动机也不会工作起动机也不会工作。返返 回回起起动动机机驱驱动动保保护护电电路路 返返 回回组合继电器组合继电器组成组成起动继电器起动继电器充电指示控制继电器充电指示控制继电器作用作用控制充电指示灯的亮灭，显示发电机工作控制充电指示灯的亮灭，显示发电机工作状态状态对起动电路自动保护对起动电路自动保护 返返 回回第四节第四节第四节第四节减减 速速 起起 动动 机机2、比比功功率率（即即单单位位重重量量输输出出的的功功率率）大大，重量小重量小1、起动转矩增大，起动可靠性提高、起动转矩增大，起动可靠性提高减速起动机的优点减速起动机的优点3、外部尺寸缩小、外部尺寸缩小4、减减轻轻了了蓄蓄电电池池的的负负担担，可可相相对对延延长长蓄蓄电电池的使用寿命池的使用寿命 返返 回回一、电动机一、电动机磁场型式磁场型式电磁场电磁场 （输出功率（输出功率1.9KW时）时）永磁磁场永磁磁场 （输出功率输出功率1.9KW1.9KW时）时）采用永磁磁场的特点采用永磁磁场的特点 永磁磁场不需要磁场绕组，节省材料；永磁磁场不需要磁场绕组，节省材料；永磁磁极的磁通不变永磁磁极的磁通不变；没有磁场绕组，电感量减小没有磁场绕组，电感量减小。返返 回回二、减速装置二、减速装置（一）平行轴外齿圆柱齿轮传动（外啮合式）（一）平行轴外齿圆柱齿轮传动（外啮合式）返返 回回无惰轮 返返 回回（二）平行轴内齿圆柱齿轮传动（内啮合式）（二）平行轴内齿圆柱齿轮传动（内啮合式）返返 回回（三）同心轴行星齿轮传动（三）同心轴行星齿轮传动采用行星齿轮减速装置较好采用行星齿轮减速装置较好 负载平均分配在三个行星齿轮上负载平均分配在三个行星齿轮上 只影响起动机轴向长度，但不影响装配只影响起动机轴向长度，但不影响装配 在电枢轴及轴承上无径向负载，振动小在电枢轴及轴承上无径向负载，振动小 返返 回回三、传动机构及控制装置三、传动机构及控制装置传动机构传动机构滚柱式单向离合器，但要求更高滚柱式单向离合器，但要求更高驱动齿轮与飞轮的啮合与分离驱动齿轮与飞轮的啮合与分离拨叉式拨叉式直动齿轮式直动齿轮式控制装置仍由电磁铁机构来操纵控制装置仍由电磁铁机构来操纵 返返 回回四、减速起动机实例四、减速起动机实例(一一)12V11E14型减速起动机型减速起动机 日本电装公司生产，用于皇冠轿车上日本电装公司生产，用于皇冠轿车上 (二二)12VDW1.4型减速起动机型减速起动机 德国波许公司生产，用于北京切诺基德国波许公司生产，用于北京切诺基吉吉 普车上普车上 返返 回回12V12V11E11E1414型型减减速速起起动动机机 返返 回回减减速速齿齿轮轮啮啮合合关关系系 返返 回回(一一)12V11E14型减速起动机型减速起动机三个齿轮三个齿轮电枢轴齿轮电枢轴齿轮 9齿齿中间齿轮中间齿轮 26齿齿1、电动机、电动机 采用电磁场，四个磁场绕组相互并采用电磁场，四个磁场绕组相互并联后再与电枢绕组串联联后再与电枢绕组串联2、传动机构、传动机构减速齿轮减速齿轮 40齿齿3、减速装置、减速装置 采用平行轴外齿圆柱齿轮传动采用平行轴外齿圆柱齿轮传动减速装置的减速比减速装置的减速比4、控制装置及工作过程、控制装置及工作过程 返返 回回12V12VDWDW1.41.4型型减减速速起起动动机机1-青铜衬套；青铜衬套；2-电磁开关固定螺栓；电磁开关固定螺栓；3-驱动端盖；驱动端盖；4-电磁开关；电磁开关；5-卡环；卡环；6-碟形垫圈；碟形垫圈；7-止推环；止推环；8-滚柱式离合器；滚柱式离合器；9-拨叉；拨叉；10-拨叉支撑架；拨叉支撑架；11-橡橡胶垫；胶垫；12-行星齿轮减速装置；行星齿轮减速装置；13-电枢；电枢；14-磁铁及壳体；磁铁及壳体；15-电刷架；电刷架；16-绝缘垫圈；绝缘垫圈；17-前端盖（电刷端盖）；前端盖（电刷端盖）；18-青铜衬套；青铜衬套；19-密封圈；密封圈；20、21-垫圈；垫圈；22-卡环；卡环；23-防护盖；防护盖；24-护盖固定螺钉；护盖固定螺钉；25-连接螺栓连接螺栓 返返 回回行行星星齿齿轮轮减减速速装装置置结结构构 返返 回回齿齿轮轮啮啮合合关关系系 返返 回回12V12VDWDW1.41.4型型减减速速起起动动机机 返返 回回(二二)12VDW1.4型减速起动机型减速起动机三个行星轮三个行星轮一个太阳轮一个太阳轮 11齿齿1、电动机、电动机 采用永久磁场，六块永久磁极采用永久磁场，六块永久磁极用弹性保持片固定于外壳用弹性保持片固定于外壳2、传动机构、传动机构一个固定的内齿圈一个固定的内齿圈 37齿齿3、减速装置、减速装置 采用行星齿轮减速装置采用行星齿轮减速装置减速装置的减速比减速装置的减速比4、控制装置及工作过程、控制装置及工作过程 返返 回回第五节第五节第五节第五节起动电动机工作特性起动电动机工作特性一、直流电动机的型式一、直流电动机的型式 返返 回回 在电源电压为额定值，激磁电路电阻为一常数时，在电源电压为额定值，激磁电路电阻为一常数时，电动机的电磁转矩与转速之间的关系，电动机的电磁转矩与转速之间的关系，即即U=Ue，Rf=常数，常数，n=f(M)二、直流电动机的机械特性二、直流电动机的机械特性U E反反+IaRa Cen+IaRaM=Cm Ia 返返 回回 并激并激不不变变，Ra很很小小，IaM，但但n不多，不多，串激串激If=Ia，磁磁路路未未饱饱和和时时,变变化化,IaM,同时内压降也同时内压降也n即即轻轻载载时时转转速速高高,重重载载时时转转速速低低,起动时转矩大起动时转矩大 复激复激大大功功率率起起动动机机,为为防防止止空空载载时时转转速速升升得得太太高高,造造成成电电机机损损坏坏M=Cm Ia 返返 回回二、直流电动机的机械特性二、直流电动机的机械特性三、起动电动机的工作特性三、起动电动机的工作特性1、转速与电流的关系、转速与电流的关系Eb=E反反+Ia(Rb+Rd+Ra+Rf)R=Rb+Rd+Ra+Rf2、转矩与电流的关系、转矩与电流的关系M=Cm Ia3、功率与电流的关系、功率与电流的关系电磁功率电磁功率 Pd=E反反 IEb=E反反+IaRPd=E反反 I=(Eb-IR)I=Eb I I2R求导求导 Pd=Eb-2IRI=Eb/(2R)=1/2 Imax3、功率与电流的关系、功率与电流的关系电磁功率电磁功率 Pd=E反反 IEb=E反反+IaRPd=E反反 I=(Eb-IR)I=Eb I I2R求导求导 Pd=Eb-2IRI=Eb/(2R)=1/2 Imax实际功率实际功率 Pmax=Pdmax=0.840.95结论结论 (1)当当I=I0时时(空载空载),输出转矩输出转矩M=0,输出功率输出功率P=0,转速转速n 达到最大值达到最大值nmax(空载转速空载转速)-检查机械故障检查机械故障 (3)当当I=Imax时时(制制动动),转速转速n=0,输出功率输出功率P=0,输出转矩输出转矩M=Mmax,这时起动机这时起动机输出转矩最大输出转矩最大,称为制称为制动转矩。动转矩。-检查电气检查电气故障故障 （如绕组短路）（如绕组短路）(2)当当I=IN时时,输出功率输出功率P=Pmax,称为起动最大称为起动最大功率点功率点,IN略大于略大于Imax/21、蓄电池容量和充电状况的影响、蓄电池容量和充电状况的影响四、影响起动电动机的工作特性的因素四、影响起动电动机的工作特性的因素蓄电池容量越大，充电越足，内阻越小，蓄电池容量越大，充电越足，内阻越小，供电电流越大，供电电流越大，P、n、M均增大，但容量均增大，但容量有限度。有限度。返返 回回1、蓄电池容量和充电状况的影响、蓄电池容量和充电状况的影响四、影响起动电动机的工作特性的因素四、影响起动电动机的工作特性的因素电路电阻包括电动机内阻（磁场绕组、电电路电阻包括电动机内阻（磁场绕组、电枢绕组、电刷接触电阻）、连接导线电阻、枢绕组、电刷接触电阻）、连接导线电阻、以及导线连接处的接触电阻以及导线连接处的接触电阻2、起动电动机电路的影响、起动电动机电路的影响 返返 回回 温度温度时，电解液粘度增大，蓄电池内时，电解液粘度增大，蓄电池内阻增大，蓄电池容量和端电压都将急剧下阻增大，蓄电池容量和端电压都将急剧下降，使起动机功率显著降低。降，使起动机功率显著降低。3、环境温度的影响、环境温度的影响1、蓄电池容量和充电状况的影响、蓄电池容量和充电状况的影响四、影响起动电动机的工作特性的因素四、影响起动电动机的工作特性的因素2、起动电动机电路的影响、起动电动机电路的影响温度温度时，发动机时，发动机M阻阻nmim，即所需即所需功率功率因此冬季寒冷时，应对蓄电池采取有效的因此冬季寒冷时，应对蓄电池采取有效的保温措施。保温措施。返返 回回起动机的结构与工作过程起动机的结构与工作过程 减速起动机减速起动机起动机驱动保护电路起动机驱动保护电路 退出退出本章小结：起动系统的功用起动系统的功用