柴油机起动马达三大组成部分的作用
发布时间：2024-07-22 点击：439
柴油机起动马达三大组成部分的作用
启动电机的功率一般为0.6～10kw，选配启动电机时，要根据柴油机的功率等级、启动转矩等因素选用相应功率等级的启动电机，柴油发动机说明书中均规定了应选用的启动电机型号。要求启动用的蓄电池电压一般为12v或24v，一定要按照启动电机的要求配备相应等级电压和一定容量的蓄电池。
当操作人员按下电启动系统的启动按钮时，电磁开关通电吸合，控制启动电机和齿轮啮入飞轮齿圈带动柴油机启动。启动电机轴上的啮合齿轮只有在启动时才与柴油机曲轴上的飞轮齿圈相啮合，而当柴油机达到启动转速运行后，启动电机应立即与曲轴分离。否则当柴油机转速升高，会使启动电机大大超速旋转，产生很大的离心力而损坏。因此，启动电机必须安装离合机构。启动电机由直流电动机、离合机构及控制开关等组成。
1、直流电动机
直流电动机是输出转矩的原动力，其结构多数采用四极串励电动机。这种电动机在低速时输出转矩大，过载能力强。
如图1所示为st614型电磁操纵式启动机。它由串励式直流电动机作启动机，其功率为5.3kw，电压为24v，此外，还有电磁开关和离合机构等部件。
图1 st614型电磁操纵式启动机
图2为电磁操纵机构启动机电气接线图。启动时，打开电路锁钥（即电路开关），然后按下启动按钮4，电路接通，于是电流通入牵引电磁铁的两个线圈，即牵引电磁铁线圈和保持线圈，两个线圈产生同一方向的磁场吸力，吸引铁芯左移，并带动驱动杠杆8摆动，使启动机的齿轮与飞轮齿圈进行啮合。铁芯1继续向左移，于是，启动开关5触点闭合，启动直流电动机电路接通，直流电动机开始运转工作，同时启动开关使与之并联的牵引继电器线圈短路，牵引继电器由保持线圈所产生的磁场吸力保持铁芯位置不动。
启动后，应及时松开启动按钮，使其回到断开位置，并转动电路锁钥，切断电源，以防启动按钮卡住，电路切不断，牵引继电器继续通电。此时，由于电路已切断，保持线圈磁场消失，在复位弹簧的作用下，铁芯右移复原位，直流电动机断电停转。同时，齿轮驱动杠杆也在复位弹簧的作用下，使齿轮退出啮合。
图2 电磁操纵机构启动机电气连接图
2、离合机构
离合机构的作用是将电枢的转矩通过启动齿轮传到飞轮齿圈上，电动机的动力能传递给曲轴，以启动柴油机。启动后，电动机与柴油机自动分离，以保护启动机不致损坏。离合机构主要有弹簧式和摩擦片式两种。中小功率柴油机的启动机离合机构大多采用弹簧式，大功率柴油机的启动机大多采用摩擦片式离合机构。
① 弹簧式离合机构
目前4135型和6135型柴油机配用的st614型启动机采用弹簧式离合机构。弹簧式离合机构较简单，套装在启动机电枢轴上，其结构如图3所示。驱动齿轮的右端活套在花键套筒左端的外圆上，两个扇形块装入齿轮右端相应缺口中并伸入花键套筒左端的环槽内，这样齿轮和花键套筒可一起做轴向移动，两者可相对滑转。离合弹簧在自由状态下的内径小于齿轮和套筒相应外圆面的直径，安装时紧套在外圆面上，启动时，启动机带动花键套筒旋转，有使离合弹簧收缩的趋势，由于离合弹簧被紧箍在相应外圆面上，于是，启动机扭矩靠弹簧与外圆面的摩擦传给驱动齿轮，从而带动飞轮齿圈转动。当柴油机启动后，齿轮有比套筒转速快的趋势，弹簧胀开，离合齿轮在套筒上滑动，从而使齿轮与飞轮齿圈脱开。
图3 弹簧式离合机构.
② 摩擦片式离合机构
摩擦片式离合机构的结构如图3所示。这种离合机构的内花键毂9装在具有右旋外花键套上，主动片套在内花键毂9的导槽中，而从动片与主动片相间排列，旋装在花键套上的螺母与摩擦片之间，装有弹性垫圈、压环和调整垫片。驱动齿轮右端的鼓形部分有一个导槽，从动片齿形凸缘装入此导槽之中，最后装卡环，以防止启动机驱动齿轮与从动片松脱。离合机构装好后摩擦片之间无压紧力。
启动时，花键套按顺时针方向转动，靠内花键毂与花键套之间的右旋花键，使内花键毂在花键套上向左移动将摩擦片压紧，从而使离合机构处于接合状态，启动机的扭矩靠摩擦片之间的摩擦传给驱动齿轮，带动飞轮齿圈转动。发动机启动后，驱动齿轮相对于花键套转速加快，内花键毂在花键套上右移，于是摩擦片便松开，离合机构处于分离状态。
该离合机构摩擦力矩的调整依靠调整垫片5，以改变内花键毂端部与弹性垫圈之间的间腺，控制弹性垫圈的变形量，从而调整离合机构所能传递的最大摩擦力矩。
图4 摩擦片式离合机构
3、电磁式启动开关
电启动系统主要有电磁式和机械式两种控制开关。其中电磁开关是利用电磁吸力带动拨叉进行启动的，其构造与线路连接如图5所示。
启动柴油机时，按下开关，此时电路为：蓄电池→开关→接线柱→吸铁线圈→接线柱→发电机→搭铁→蓄电池。流经吸铁线圈的电流使铁芯磁化产生吸力，将动触点吸下与静触点闭合。此时流经启动开关的电路为：蓄电池→接线柱→动触点→静触点→保持线圈→吸引线圈→接线柱→启动机线路（见图5，启动机的线路为：接通开关后，蓄电池的电流如箭头所示经励磁线圈、碳刷、整流子、电枢线圈、整流子和碳刷架经接地线流回蓄电池负极）→搭铁→蓄电池。
图5 电磁式启动开关电磁式启动开关
此时，电流虽流经直流电动机，但电流很小不能使电动机旋转；而流过吸引线圈和保持线圈的电流方向一致，所产生的磁通方向也一致，因而合成较强的磁力将活动铁芯吸向左方，并带动拨叉使启动齿轮与飞轮齿圈啮合。与此同时，推动铜片向左压缩复位弹簧。当活动铁芯移到左边极端位置时，铜片将接线柱和接线柱间的电路接通。此时，大量电流流入直流电动机线路，电动机旋转，进入启动状态。
图6 启动电机线路
启动后，松开开关，吸铁线圈7中的电流被切断，铁芯推动吸力，动触点跳开，切断经动触点和静触点流过保持线圈和吸引线圈的电流。此时开关中的电路：蓄电池→接线柱→铜片→接线柱→吸引线圈→保持线圈→搭铁→蓄电池。
由于吸引线圈和保持线圈中的电流方向相反，它们所产生的磁通方向也相反，磁力互相抵消，对活动铁芯产生吸力，活动铁芯在复位弹簧作用下带动启动齿轮回到原位，将接线柱和接线柱间的电路切断，电动机停止工作。
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启动电机的功率一般为0.6～10kw，选配启动电机时，要根据柴油机的功率等级、启动转矩等因素选用相应功率等级的启动电机，柴油发动机说明书中均规定了应选用的启动电机型号。要求启动用的蓄电池电压一般为12v或24v，一定要按照启动电机的要求配备相应等级电压和一定容量的蓄电池。
当操作人员按下电启动系统的启动按钮时，电磁开关通电吸合，控制启动电机和齿轮啮入飞轮齿圈带动柴油机启动。启动电机轴上的啮合齿轮只有在启动时才与柴油机曲轴上的飞轮齿圈相啮合，而当柴油机达到启动转速运行后，启动电机应立即与曲轴分离。否则当柴油机转速升高，会使启动电机大大超速旋转，产生很大的离心力而损坏。因此，启动电机必须安装离合机构。启动电机由直流电动机、离合机构及控制开关等组成。
1、直流电动机
直流电动机是输出转矩的原动力，其结构多数采用四极串励电动机。这种电动机在低速时输出转矩大，过载能力强。
如图1所示为st614型电磁操纵式启动机。它由串励式直流电动机作启动机，其功率为5.3kw，电压为24v，此外，还有电磁开关和离合机构等部件。
图1 st614型电磁操纵式启动机
图2为电磁操纵机构启动机电气接线图。启动时，打开电路锁钥（即电路开关），然后按下启动按钮4，电路接通，于是电流通入牵引电磁铁的两个线圈，即牵引电磁铁线圈和保持线圈，两个线圈产生同一方向的磁场吸力，吸引铁芯左移，并带动驱动杠杆8摆动，使启动机的齿轮与飞轮齿圈进行啮合。铁芯1继续向左移，于是，启动开关5触点闭合，启动直流电动机电路接通，直流电动机开始运转工作，同时启动开关使与之并联的牵引继电器线圈短路，牵引继电器由保持线圈所产生的磁场吸力保持铁芯位置不动。
启动后，应及时松开启动按钮，使其回到断开位置，并转动电路锁钥，切断电源，以防启动按钮卡住，电路切不断，牵引继电器继续通电。此时，由于电路已切断，保持线圈磁场消失，在复位弹簧的作用下，铁芯右移复原位，直流电动机断电停转。同时，齿轮驱动杠杆也在复位弹簧的作用下，使齿轮退出啮合。
图2 电磁操纵机构启动机电气连接图
2、离合机构
离合机构的作用是将电枢的转矩通过启动齿轮传到飞轮齿圈上，电动机的动力能传递给曲轴，以启动柴油机。启动后，电动机与柴油机自动分离，以保护启动机不致损坏。离合机构主要有弹簧式和摩擦片式两种。中小功率柴油机的启动机离合机构大多采用弹簧式，大功率柴油机的启动机大多采用摩擦片式离合机构。
① 弹簧式离合机构
目前4135型和6135型柴油机配用的st614型启动机采用弹簧式离合机构。弹簧式离合机构较简单，套装在启动机电枢轴上，其结构如图3所示。驱动齿轮的右端活套在花键套筒左端的外圆上，两个扇形块装入齿轮右端相应缺口中并伸入花键套筒左端的环槽内，这样齿轮和花键套筒可一起做轴向移动，两者可相对滑转。离合弹簧在自由状态下的内径小于齿轮和套筒相应外圆面的直径，安装时紧套在外圆面上，启动时，启动机带动花键套筒旋转，有使离合弹簧收缩的趋势，由于离合弹簧被紧箍在相应外圆面上，于是，启动机扭矩靠弹簧与外圆面的摩擦传给驱动齿轮，从而带动飞轮齿圈转动。当柴油机启动后，齿轮有比套筒转速快的趋势，弹簧胀开，离合齿轮在套筒上滑动，从而使齿轮与飞轮齿圈脱开。
图3 弹簧式离合机构.
② 摩擦片式离合机构
摩擦片式离合机构的结构如图3所示。这种离合机构的内花键毂9装在具有右旋外花键套上，主动片套在内花键毂9的导槽中，而从动片与主动片相间排列，旋装在花键套上的螺母与摩擦片之间，装有弹性垫圈、压环和调整垫片。驱动齿轮右端的鼓形部分有一个导槽，从动片齿形凸缘装入此导槽之中，最后装卡环，以防止启动机驱动齿轮与从动片松脱。离合机构装好后摩擦片之间无压紧力。
启动时，花键套按顺时针方向转动，靠内花键毂与花键套之间的右旋花键，使内花键毂在花键套上向左移动将摩擦片压紧，从而使离合机构处于接合状态，启动机的扭矩靠摩擦片之间的摩擦传给驱动齿轮，带动飞轮齿圈转动。发动机启动后，驱动齿轮相对于花键套转速加快，内花键毂在花键套上右移，于是摩擦片便松开，离合机构处于分离状态。
该离合机构摩擦力矩的调整依靠调整垫片5，以改变内花键毂端部与弹性垫圈之间的间腺，控制弹性垫圈的变形量，从而调整离合机构所能传递的最大摩擦力矩。
图4 摩擦片式离合机构
3、电磁式启动开关
电启动系统主要有电磁式和机械式两种控制开关。其中电磁开关是利用电磁吸力带动拨叉进行启动的，其构造与线路连接如图5所示。
启动柴油机时，按下开关，此时电路为：蓄电池→开关→接线柱→吸铁线圈→接线柱→发电机→搭铁→蓄电池。流经吸铁线圈的电流使铁芯磁化产生吸力，将动触点吸下与静触点闭合。此时流经启动开关的电路为：蓄电池→接线柱→动触点→静触点→保持线圈→吸引线圈→接线柱→启动机线路（见图5，启动机的线路为：接通开关后，蓄电池的电流如箭头所示经励磁线圈、碳刷、整流子、电枢线圈、整流子和碳刷架经接地线流回蓄电池负极）→搭铁→蓄电池。
图5 电磁式启动开关电磁式启动开关
此时，电流虽流经直流电动机，但电流很小不能使电动机旋转；而流过吸引线圈和保持线圈的电流方向一致，所产生的磁通方向也一致，因而合成较强的磁力将活动铁芯吸向左方，并带动拨叉使启动齿轮与飞轮齿圈啮合。与此同时，推动铜片向左压缩复位弹簧。当活动铁芯移到左边极端位置时，铜片将接线柱和接线柱间的电路接通。此时，大量电流流入直流电动机线路，电动机旋转，进入启动状态。
图6 启动电机线路
启动后，松开开关，吸铁线圈7中的电流被切断，铁芯推动吸力，动触点跳开，切断经动触点和静触点流过保持线圈和吸引线圈的电流。此时开关中的电路：蓄电池→接线柱→铜片→接线柱→吸引线圈→保持线圈→搭铁→蓄电池。
由于吸引线圈和保持线圈中的电流方向相反，它们所产生的磁通方向也相反，磁力互相抵消，对活动铁芯产生吸力，活动铁芯在复位弹簧作用下带动启动齿轮回到原位，将接线柱和接线柱间的电路切断，电动机停止工作。
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