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启动电动机

发布者:华全动力     TAG标签: 潍坊发电机 潍柴配件 柴油发动机  发布时间:2012-02-20 15:33   阅读:次

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启动电动机

第七节 启动充电系
柴油发动机借助于外力由静止状态转入工作状态的全过程称为柴油机的启动过程。完成
启动过程所需要的一系列装置称为启动系。它的作用是提供启动能量,驱使曲轴旋转,可靠
地实现柴油机启动。
柴油机启动系的工作性能主要是指能否迅速、方便、可靠地启动;低温条件下能否顺利
启动;启动后能否很快过渡到正常运转;启动磨损占柴油机总磨损量的百分数以及启动所消
耗的功率等。这些性能对柴油机工作的可靠性、使用方便性、耐久性和燃料经济性等有很大
影响。在启动系中,动力驱动装置用于克服柴油机的启动阻力,启动辅助装置是为了使柴油
机启动轻便、迅速和可靠。
柴油机启动时,启动动力装置所产生的启动力矩必须能克服启动阻力矩〈包括各运动件
的摩擦力矩,驱动附件所需力矩和压縮汽缸内气体的阻力矩等八启动阻力矩主要与柴油机
结构尺寸、温度状态及润滑油的黏度等有关。柴油机的汽缸工作容积大、压缩比高时,阻力
矩大;机油黏度大,阻力矩也大。
为保证柴油机顺利启动的最低转速称为启动转速。启动时,启动动力装置还必须将曲轴
加速到启动转速。启动转速的大小随柴油机形式的不同而不同。对于柴油发动机,为了保证
柴油雾化良好和压縮终了时的空气温度高于柴油的自燃温度,要求有较高的启动转速,一般
150300r/min。
对于不同类型的柴油机,GB1174规定,不采取特殊措施,柴油机能顺利启动的最低温
度为:一般用途柴油机不低于5℃车用柴油机不低于℃

 

柴油发电机组的启动方法通常有以下四种。
(1)人力启动   小功率柴油机广泛采用人力启动,这是最简单的启动方法。常用的人力
启动装置有拉绳启动和手摇启动。
拉绳启动小型移动式柴油机1~3kw广泛采用拉绳启动。启动绳轮装在飞轮
端,或在飞轮上设有绳索槽,绳轮的边缘开有斜口。启动时,将绳索的一头打成结勾在绳轮
边缘的斜口上,并在绳轮上按曲轴工作时的旋转方向绕23圈,拉动后,绳索自动脱离启
动绳轮。
手摇启动手摇启动一般用于3~12kw的小型柴油发动机。手摇启动装置利用手摇
把直接转动曲轴,使柴油机启动。这种方法比较可靠,但劳动强度大,且操作不便。手摇启
动的小型柴油发动机通常设有减压机构,以减小开始摇转曲轴时的阻力,减压可以用顶起进
气门、排气门或在汽缸顶上设一个减压阀的方法来达到。功率大于12&\^的柴油发动机,难
以用手摇启动的方法启动,所以也没有手摇装置。
(2)电动机启动   直流电动机启动广泛应用于各种车用发动机和中小功率的柴油发电机
组。这种启动方法是用铅酸蓄电池供给直流电源,由专用的直流启动电动机拖动内燃机曲轴
旋转,将内燃机发动。这种启动系统具有结构紧凑、操作方便,并可远距离操作等优点。其
主要缺点是启动时要求供给的启动电流较大(一般为200A以上〉,铅酸蓄电池容量受限,
使用寿命较短,重量大,耐振性差,环境温度低时放电能力会急剧下降,致使电动机输出功
率减小等。因此启动电机每次连续工作时间不应超过158,连续使用不得超过3次,而且每
次启动的间隔时间不少于1min,否则有可能将直流启动电机烧坏。
启动电动机的功率一般为0.6~10kw,电压为12V24V。启动电动机主要由直流电
动机、操纵机构和离合机构三部分组成。其工作原理与一般的直流电动机相同。其操纵机构
有直接操纵和电磁操纵两种。
(3)压缩空气启动 缸径超过150mm的大、中型柴油机常用压缩空气启动。目前主要
采用将高压空气经启动控制阀通向凸轮轴控制的空气分配器,再由空气分配器按柴油机工作
顺序,在做功冲程中将高压空气供给到各缸的启动阀,使启动阀开启,压縮空气流入汽缸,
推动活塞、转动曲轴达到一定转速后,停止供气,操纵喷油泵供油,柴油机就被启动。储气
瓶输出空气压力对低速柴油机为23MPa,对髙速柴油机为2.5101^3。此法的优点是启
动力矩大,可在低温下保证迅速、顺利地启动柴油机,缺点是结构复杂、成本高。
康明斯KTA_2300C型柴油机采用另一种压縮空气启动方法,它利用高压空气驱动叶片
转子式马达,通过惯性传动装置带动柴油机飞轮旋转。
(4小型汽油机启动   某些经常在野外、严寒等困难条件下工作的大、中型工程机械及
拖拉机柴油机,有时采用专门设计的小型汽油机作为启动机。先用人力启动汽油机,再用汽
油机通过传动机构启动柴油机。启动机的冷却系与主机相通,启动机发动后,可对主机冷却
水进行预热;启动机的排气管接到主机进气管中,可对主机进气进行预热。此法可保证柴油
机在较低的环境温度下可靠地启动,且启动的时间和次数不受限制,有足够的启动功率,使
用于条件恶劣的环境下工作。但其传动机构较复杂,操作不方便,柴油机总重及体积也增
大,机动性差。
以上四种常用的启动方法,在柴油发电机组中应用最为普遍的是电动机启动系统。本节
着重先容电启动充电系统(简称启动充电系)。
柴油机的启动充电系主要由启动电动机、蓄电池、充电发电机、调节器、照明设备、各
种仪表和信号装置等组成。本节主要先容直流电动机、蓄电池、充电发电机、调节器及柴油
机的指示仪表。图2-15612V135G型柴油机启动充电系的实物组件和接线原理图。
当电路钥匙JK拨向""位并按下启动按钮KC时,启动电机D的电磁铁线圈接通,
 
                                              

 
 
 
 (b)接线原理图(电路电压为24V双线制,即启动电源的正负极均与机壳绝缘)
2-156 12V135G型柴油机启动充电系的实物组件和线路原理图
电磁开关吸合,蓄电池B1正极通过启动电机D的定子和转子绕组与蓄电池82负极构成回
路。在电磁开关吸合时,启动电机的齿轮即被推出与柴油机启动齿圈啮合,带动曲轴旋转而
使柴油机启动。柴油机启动后,应马上将电路钥匙拨向""位,切断启动控制回路的电
源,与此同时,硅整流充电发电机L正极通过电流表A,一路通过JK和发电机调节器?,
经发电机L的磁场回到发电机的负极;另一路经蓄电池B1正极,再通过蓄电池B2和启动
^电机负极,回到硅整流充电发电机负极,构成充电回路。当柴油机达到1000r/min以上时,
硅整流充电发电机与调节器配合工作开始向蓄电池充电,并由电流表显示出充电电流的大
小。柴油机停车后,由于发电机调节器内无截流装置,应将电路钥匙拨到中间位置,这样能
切断蓄电池与充电发电机励磁绕组的回路,防止蓄电池的电流倒流到充电发电机的励磁
绕组。
一、启动电动机
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,控制启动机和齿轮啮入
飞轮齿圈带动柴油机启动。
启动电动机轴上的啮合齿轮只在启动时才与发动机曲轴上的飞轮齿圈相啮合,而当柴油
机开始运行后,启动机应马上与曲轴分离。否则当发动机转速升高,会使启动电动机大大超
速旋转,产生很大的离心力而损坏。因此,电动机必须安装离合机构。启动电动机由直流电
动机、离合机构及控制开关等组成。
 

 

(一)直流电动机
直流电动机是输出转矩的原动力,它的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。
2-157所示为ST614型直流电动机和电磁开关的结构图。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组成。
2-157ST614型电磁操纵式启动
 

 
1 一电刷;2換向片;3—前端盖;4一换向器罩;5磁极线豳;6机壳;7啮合器滑套
8摩擦片啮合机构;9-啮合^轮;10—糠母;11 一启动机轴;12—后端盖;13—驱动杠杆;
14--
牵引铁芯;15—牵引继电器线睏;16—保持线圏;7—启动幵关接触盘
2-158为电磁操纵机构启动机电气接线然后,按下启动按钮4,电路接通,于是电
流通入牵引电磁铁两个线圈,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,同时与启动开关与并联的牵引线圈被短路推动作用,牵引继电器
由保持线圈所产生磁场吸力保持铁芯位置不动。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,同时与启动开关与并
联的牵引线圈被短路推动作用,牵引继电器由保持线圈所产生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。
(二)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,以保护启动电机不致损坏。离合
 
2-158电磁操纵机构启动机电气连接图
1 一牵引继电器铁芯;2—电流表;3—电路锁钥;4一启动
按钮;5—启动开关;6—启动机;7—蓄电池组;
8…
启动驱动杠杆;9一发电机;10发电机调节器
 

 

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.弹費式离合机构
目前41356135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2-159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作轴向移动,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,有使离合弹簧收縮的趋势,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。
 

 
1 2-159弹赘离合机构
1 一衬套;2启动机驱动&轮;3—限位套;4 -扁形块;5离介弹赘;6护套
7花键简;8弹赘;910
1.庫擦片式离合机构
摩擦片式离合机构的结构如图2-160所示。花键套上,主动片8套在内花键毂9的导槽中,
这种离合机构的内花键毂9装在具有右旋外而从动片6与主动片8相间排列,旋装在花
 

 
(b)分解图
2-160膜片式离合机构
1
一启动机驱动齿轮;2—螺母;3-弹性垫圈;4一压环;5-调整垫片;6—从动片;7—卡环;
8—
主动片;9一内花键毂;10—花键套;11--滑套;12—卡环;13 —弹簧;14—限位套
 

 

键套10上的螺母2与摩擦片之间,装有弹性垫圈3、压环4和调整垫片5。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7,以防止启动机驱动
齿轮1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10按顺时针方向转动,靠内花键壳9与花键套10之间的右旋花键.使
内花键壳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,内花键壳在花键套上右移,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,以改变内花键壳端部与弹性垫圈之间的间
隙,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。
(三)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的吸力带动
拨叉进行启动的,其构造与线路连接如图2-161所示。
 

 
2-161电磁式启动开关
1
一发电机励磁线圈;2—开关,3,4,5,6接线柱;7吸铁线阍;8—动触点
9
一静触点;10—复位弹簧;11 一吸引线圈(粗线豳);12保持线阇(细线劂);
13—活动铁芯;14一拨叉;15—启动齿
 
启动后,松开开关2,吸铁线圈7中的电流被切断,铁芯推动吸力,动触点8跳幵,切
搭铁蓄电池。流经吸铁线圈7的电流使铁芯磁化产生吸力,将动触点8吸下与静,
触点9闭合。此时流经启动开关的电路为:蓄电I接线柱4动触点8静触点9→保持线圈12
吸引线圈11接线柱3→启动机线路(见图2-162,,启动电机的线路为:接通开关后,蓄电池的电流如二
箭头所示经励磁线圈6、碳刷3、整流子2、电枢线11、整流子2和碳刷架4经接地线流回蓄电池负?极。)搭铁蓄电池。此时,电流虽流经直流电动机由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
 

 
2-162启动电机线路
1
一电枢线圈;2—整流子;3—碳刷;
4
一碳刷架;5—磁极;6—励磁线圈
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13吸向左方,并带动拨叉14使启动齿轮15与飞轮齿圈啮合。
与此同时,推动铜片向左压縮复位弹簧10。当活动铁芯移到左边极端位置时,铜片将接线
3和接线柱4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。
启动后,松开开关2,吸铁线圈7中的电流被切断,铁芯推动吸力,动触点8跳幵,切
 
断经动触点8和静触点9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
线柱4→铜片接线柱3→吸引线圈11保持线圈12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
3
和接线柱4间的电路切断,电动机停止工作。

 


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