Для чего в конструкции некоторых стартеров применяется планетарный редуктор
Планетарный редуктор
Процедура механизации производственной и другой деятельности существенно повысила поставленные задачи. Довольно большое распространение получили механизмы, предназначенные для передачи вращения и распределения создаваемого усилия. Существует довольно большое количество различных редукторов, все они характеризуются своими определенными эксплуатационными характеристиками. Примером можно назвать планетарный редуктор, устройство которого имеет довольно большое количество различных особенностей. Рассмотрим подобный механизм подробнее.
Устройство и принцип работы
Рассматриваемый механизм представлен классическим сочетанием шестерен с различным диаметром, которые обеспечивают передачу вращения с изменением числа оборотов и передаваемого усилия. Особенности механизма определяют возможность применения в самых различных отраслях. Обеспечить работу можно только в случае присоединения вращающего вала к ведомой части.
Рассматривая чертеж классического устройства, следует отметить, что оно состоит из следующих элементов:
Принцип работы планетарного редуктора предусматривает то, что смазывание основных деталей происходит за счет естественного разбрызгивания масла при работе устройства.
Схема классического устройства выглядит следующим образом:
Защита конструкции обеспечивается за счет крышки редуктора. Его фиксация проводится за счет болтов. В целом можно сказать, что устройство достаточно сложное, поэтому провести его ремонт и обслуживание не всегда просто.
Принцип действия агрегата во многом зависит от кинематической схемы привода. Расчет передаточного отношения проводится при применении специальных формул, которые можно встретить в технической литературе.
Основная часть конструкции состоит из следующих деталей:
Принцип действия рассчитывается следующим образом:
Стоит учитывать, что для работы механизма одна из частей должна быть зафиксирована относительно других. В зависимости от выбора ведомого или ведущего элемента зависит показатель передаточного числа. Рассчитать число достаточно сложно, от этого показателя также зависит удельная мощность.
Конструктивные особенности рассматриваемого механизма определили то, что он может применяться для достижения самых различных целей.
Виды планетарных редукторов
Встречается довольно большое количество разновидностей понижающих редукторов. Классификация проводится также по количеству ступеней:
Первый вариант исполнения намного проще, характеризуется меньшими размерами и обеспечивает более широкие возможности по передаче крутящего момента. Создание нескольких ступеней определяет существенное увеличение размеров конструкции, а диапазон передаточных чисел уменьшается.
Также классификация проводится по показателю сложности планетарного редуктора. Выделяют два основных типа:
На сегодняшний день дифференциальный редуктор получил весьма широкое распространение, так как позволяет передавать вращение требуемым образом в конкретном случае.
Выделяют виды в зависимости от формы корпуса, а также применяемым внутри элементам. Классификация выглядит следующим образом:
Их применение позволяет передавать вращение между пересекающимися, перекрещивающимися и параллельными валами. Именно поэтому планетарный редуктор получил широкое распространение.
Двухступенчатые планетарные мотор-редукторы применяются в случае, когда нужно передавать вращение с различной частотой. Некоторые варианты исполнения изготавливаются по схеме 3к, планетарные редукторы большой мощности зачастую имеют крупный размер, а при изготовлении основных частей применяется закаленная сталь, характеризующаяся высокой устойчивостью к износу.
Применение
Сегодня электродвигатель с планетарным редуктором получили весьма широкое распространение, могут применяться в самых различных случаях. Область применения во многом зависит от конструктивных особенностей устройства и его характеристик. Выделяют следующие варианты исполнения:
Несмотря на достаточно сложную конструкцию, она получила весьма широкое распространение. Примером можно назвать машиностроительную область, станкостроение и производство различных механизмов. Примером можно назвать автомобильную коробку передач, которая предназначена для передачи вращения и изменения предаваемого усилия или скорости.
Следует уделить довольно много внимания и подбору наиболее подходящего варианта исполнения. Если установленное устройство не будет обладать требуемыми свойствами, то есть вероятность выхода конструкции их строя при ее применении.
Наиболее важными параметрами выбора можно назвать следующие показатели:
Все наиболее важные параметры указываются в инструкции по эксплуатации, что существенно упрощает процесс выбора подходящего варианта исполнения.
Достоинства и недостатки
Широкая область применения прежде всего связана с основными преимуществами механизма. Многие свойства такие же, как у цилиндрического варианта исполнения, так как в обоих случаях применяются шестерни. Преимущества следующие:
В целом можно сказать, что есть довольно большое количество причин, по которым применяется именно подобный механизм для передачи вращения. КПД планетарного редуктора относительно невысокое, что можно назвать существенным недостатком подобного варианта исполнения. Кроме этого, коэффициент полезного действия существенно падает при непосредственном использовании устройства, так как со временем оно изнашивается.
Кроме этого следует уделить внимание тому, что планетарный редуктор является сложной конструкцией, при изготовлении и установке которой возникают трудности.
Незначительное отклонение в размерах становится причиной уменьшения основных свойств, а также появления серьезных неисправностей.
Обслуживание и ремонт
Сложность рассматриваемого механизма определяет то, что возникает необходимость в своевременном обслуживании и проведении ремонта. Для начала уделим внимание тому, каким образом проводится расчет планетарного редуктора. Среди особенностей этого процесса отметим следующие моменты:
Изготовить самостоятельно рассматриваемую конструкцию достаточно сложно, как и провести ремонт планетарных редукторов. Среди особенностей этой процедуры отметим следующее:
Чаще всего обслуживание предусматривает добавление масла. Смазка планетарного редуктора позволяет существенно продлить срок службы конструкции, так как соприкосновение и трение металла становится причиной его истирания. Рекомендуется смазывать механизм периодически, так как масло выступает еще в качестве охлаждения. В продаже встречаются специальные смазывающие вещества, которые характеризуются определенными эксплуатационными качествами.
Сегодня ремонтом редукторов занимаются компании, которые специализируются на предоставлении соответствующих услуг. Признаком того, что механизм начинает выходить из строя становится появление сильного шума, вибрации, рывков, нагрев и многое другое. Со временем процесс износа существенно ускоряется, так как металл, находящийся в масле попадает в зацепление шестерен. В большинстве случаев ремонт предусматривает замену всех элементов на новые.
В заключение отметим, что планетарный редуктор характеризуется весьма привлекательными свойствами. Примером можно назвать отсутствие большого количества крепежных элементов, а также равномерное распространение нагрузки. Как ранее было отмечено, редуктор применяется при создании различных узлов транспортных средств.
Планетарный редуктор стартера передаточное число
Редукторный стартер
Это устройство автозапуска ДВС автомобиля со встроенным редуктором. Любой редуктор служит для изменения частоты вращения и для облегчения работы ведущего вала. В случае с таким стартером, то редуктор намного облегчает вращение вала стартера. Поэтому составные детали и сами габаритные размеры намного меньше, чем у стартера без редуктора.
Редуктор установлен между якорем и бендиксом. Якорь вращает механизмы редуктора, а они вращают бендикс, который вступает в зацепление с маховиком коленвала ДВС и передает ему вращательное движение.
По устройству, стартеры бывают:
Без редуктора
Редуктор – это промежуточный механизм, основная задача которого – снижения усилий при вращении. В таких моделях коленчатый вал имеет непосредственное сцепление с шестерней. Зажигание происходит быстрее, практически мгновенно, по причине прямого контакта. Среди преимуществ этой конструкции выделяется простота. Дополнительный редуктор внедряется в конструкцию и в случае поломки потребуется его разборка.
Безредукторные стартеры легко ремонтируются обычным ручным инструментом. Из-за сильной упрощенности, схемы подключения и ремонта элементарны. Но основным недостатком моделей без редуктора выступает нестабильность. Во время сильных морозов они могут выходить из строя, не запускать двигатель с первого раза.
С редуктором
Основное отличие от предыдущей версии – наличие планетарного редуктора. Многие специалисты рекомендуют именно редукторные модели, так как они обладают одним выраженным достоинством – возможность запуска автомобиля даже при сильно севшем аккумуляторе. Малое потребление электричества значительно усиливается постоянными магнитами, которые улучшают производительность.
Кроме этого такое сочетание решает возникающие проблемы с обмоткой, которые могут привести к поломке стартера. Единственный недостаток – вероятная поломка шестерни при длительной эксплуатации. Если стартер был сделан с дефектом, что не редкость, их срок работы сильно ограничивается.
Устройство
Устройство и принцип работы стартера просты. Система пуска двигателя напрямую зависит от маховика. Это — механический элемент, который проворачиваясь, заставляет мотор производить энергию. И для пуска мотора от АКБ, требуется промежуточный узел.
Принцип работы стандартного стартера автомобиля обусловлен работой следующих элементов:
Работа стартера, зачастую, обусловлена этим набором элементов, но могут быть и дополнения. Ряд моделей имеет специальную кнопку, которая позволяет запустить автомобиль даже без ключа.
Подробнее об устройстве стартера в видео
Устройство редукторного стартера
Основные детали механизма такие же, как в обычном автомобильном стартере, только присутствует еще редуктор.
Конструкция стартера состоит из:
Хоть основные детали такие же, но расположены они по другому. Бендикс в редукторном стартере сидит на своем валу. Такая конструкция и наличие редуктора облегчает запуск при низком заряде автомобильного аккумулятора.
КПД редукторного стартера в 1,5 раза больше КПД без редукторного стартера.
Принцип работы редукторного стартера:
История вопроса
Любители старинной кинохроники сразу смогут вспомнить видео с первыми автомобилистами, берущими в руки эдакую здоровую кривую штуку и впихивающими её куда-то спереди под двигатель, а затем начинающими её с усилием вращать. Это и есть самый первый автомобильный стартер (правильно он называется «заводной/пусковой рукояткой» или по-бытовому — «кривым стартером») мощностью примерно «в одну человеческую силу» — и пользоваться им на практике достаточно опасно.
Дело в том, что после успешного пуска и при наличие непосредственной механической связи уже ДВС начинает крутить эту рукоятку — и если незадачливый автолюбитель не успевает её вовремя выдернуть обратно, то она вполне в состоянии повредить ему не только руки.
С появлением на авто электрического аккумулятора стало возможным перепоручить хлопотную работу по первому пуску ДВС специальному небольшому электродвигателю, попутно добавив в конструкцию ещё один механический элемент: так называемую обгонную муфту. Это устройство позволяет передавать вращение только от ведущего вращающегося вала к ведомому — то есть уже запущенный двигатель не сможет раскручивать электродвигатель стартера.
Отличия от обычного стартера
Как уже было отмечено, основное отличие — это наличие редуктора и расположение бендикса.
Есть модернизированные редукторные стартеры. В них нет взаимодействующего участка со шлицами. Много деталей в новом модернизированном стартере с редуктором пластиковые. За счет этого и вес не большой, и цена ниже. Стартеры эти не ремонтнопригодны, то есть не ремонтируются. Для активации и работы редукторного стартера требуется намного меньше силы тока. Это выручает, когда в автомобиле АКБ разряжается быстро, например, при сильных морозах.
Устройство и принцип работы стартера редукторного типа
В отличие от обычного стартера, между якорем и бенедиксом располагается зубчатый передаточный механизм. Кроме того, в стартере редукторного типа применяются рабочие детали, изготовленные из пластмассы. Такой подход позволил снизить стоимость производства устройства, а значит, снизить цену на него.
Коротко, работа редукторного стартера заключается в следующем. При повороте ключа в замке зажигания, на специальный электромагнитный выключатель подается ток. После этого, шестерня передвигается по валу и входит в механическое зацепление с маховиком двигателя. После апуска мотора, муфта свободного хода исключает зацепку шестерни, а после полного выключения стартера, шестерня отодвигается в исходное положение.
Главная особенность редукторного стартера основывается на том, что передача вращающего момент от вала якоря к маховику двигателя осуществляется при помощи специального редуктора. Такой способ пуска повышает эффективность работы стартера на 50 процентов и избавляет от долгих и мучительных запусков двигателя.
Плюсы и минусы
Как и любое другое устройство, стартер с редуктором имеет не только преимущества, но и недостатки.
Плюсы:
Минусы:
Особенно эффектны такие стартера с редукторами в районах с холодным климатом.
Отличия стартеров, достоинства и недостатки эксплуатации
После краткого обзора, что такое редукторный стартер и чем он отличается от классического, можно сделать вывод, что эта модель однозначно предпочтительна для автомобилей, эксплуатируемых в черте города, а также в регионах с морозными зимами. Именно такие стартеры устанавливаются на современные легковые и грузовые автомобили: ВАЗ, ГАЗель, а также собираемые в России иномарки.
Обязательно почитайте: Аккумулятор для трактора
Однако в условиях дефицита запчастей и доступа к квалифицированному ремонту безопаснее отдать предпочтение более простому и надёжному варианту. Неслучайно пусковые устройства старого образца до сих пор устанавливаются автовладельцами на классику, используемую за городом и для дальних поездок, особенно в тёплом климате. Такую запчасть при желании легко починить «на коленке», да и выходит из строя она заметно реже современного аналога. Ещё одно достоинство классического стартера – низкая цена. На редукторных же моделях экономить не рекомендуется.
Ремонт редукторного стартера
Поломка редуктора по стоимости примерно будет равна новому редуктору. Другие детали стартера можно менять по единицам.
А на этом фото видно, как изнашиваются шестеренки редуктора, и сколько накапливается стружек и как закоксовывается смазка со временем.
Частые поломки стартера с редуктором:
Если нет опыта хотя бы наблюдения за ремонтом стартером, можно только разобрать и проверить детали на целостность. Обмотку пусть проверяет автоэлектрик.
Зачем вообще нужен стартер
В любом двигателе внутреннего сгорания (ДВС) топливо сжигается внутри специальной камеры (цилиндре), в результате чего двигающийся в цилиндре поршень передаёт своё возвратно-поступательное движение коленвалу, который преобразует его в круговое. В большинстве ДВС с одним коленвалом связано несколько поршней, в один момент времени находящихся в разных положениях в своих цилиндрах: это позволяет увеличить общую мощность двигателя и сделать его ход более равномерным, плавным.
Поскольку топливно-воздушная смесь может оказаться в каждом из цилиндров только в строго определённое время, возникает проблема с начальным запуском двигателя: единичного акта сгорания в одном из цилиндров недостаточно, чтобы «перебороть» общий момент инерции всего двигателя, да и все остальные элементы ДВС начинают работать более-менее правильно только тогда, когда двигатель уже достиг некоторого минимального числа оборотов. Проще говоря, энергия из цилиндров может поддержать движение частей уже работающего двигателя — но вот как раскрутить «стоящий» ДВС в первый раз? Именно для этого и нужен стартер.
Видео
Как заменить редукторный стартер своими руками.
Советы: какой редукторный стартер лучше выбрать для машины ОКА, ОКА 2.
Как проверить работоспособность стартера при помощи АКБ.
В этом видео процесс ремонта стартера.
Для желающих повозиться, есть возможность усовершенствовать редукторный стартер.
Автор публикации
Ремонт редуктора своими руками
Ремонт редуктора своими руками является весьма непростой задачей. Так, данный механизм очень непростой и состоит из множества частей. При ремонте своими руками часто можно даже при разборке не ведая, что внутри просто растерять целую кучу маленьких деталей, например, иголки моментально рассыпаются и теряются. Ремонт планетарного редуктора лучше всего оставить профессионалам.
Стоит отметить, что на сегодняшний день планетарный редуктор весьма распространен и используется в большинстве грузовых автомобилей в ведущих мостах, а также очень часто встречается в роли лебедок.
Как и все редукторы, он может быть как одноступенчатым, так и многоступенчатым. Если Вы собираетесь приобрести механизм данного типа, то лучше всего покупать его у проверенных производителей, так как ремонт своими руками очень затруднен, а если он будет часто выходить из строя, то денег на него будет уходить много. В данной статье мы попытались собрать общую информацию по устройствам планетарного типа использующихся для производства автомобилей. Также нужно сказать, что данный вид устройства очень интенсивно внедряется во многие сферы и отрасли благодаря своим очень весомым преимуществам.
Стартер с планетарным редуктором
Стартер — устройство пусковой системы автомобиля, раскручивающее коленчатый вал двигателя до частоты вращения, необходимой для запуска.
Работы в области совершенствования электродвигателей позволили создать простую и достаточно легкую конструкцию стартера с возбуждением постоянными магнитами и с понижающей передачей.
На рисунке показан якорь и понижающая передача стартера Вosсh DW. Понижающая передача представляет собой планетарный ряд, солнечная (центральная) шестерня которого закреплена на валу якоря, а выходная мощность снимается с водила, на осях которого установлены свободно вращающиеся сателлиты. Шестерни планетарной передачи с наружными зубьями изготовлены из стали, а эпициклическая шестерня (с внутренними зубьями) — полиамидного компаунда с минеральными добавками или методом порошковой металлургии для повышения износостойкости.
Рис. Стартерный электродвигатель с понижающей передачей:
1 – вал водила планетарной передачи с косыми шлицами; 2 – эпицикл планетарной передачи; 3 – сателлиты; 4 – солнечная шестерня, закрепленная на валу; 5 – якорь; 6 – коллектор
На рисунке показано схематичное исполнение стартера.
Рис. Схема стартера Вosсh DW с постоянными магнитами и понижающей передачей:
1 – шестерня; 2 – венец маховика; 3 – обгонная муфта; 4 – управляющий рычаг; 5 – планетарная передача; 6 – постоянный магнит; 7 – якорь; 8 – коллектор с графитовыми щетками; 9 – электромагнитный привод с втягивающей и удерживающими обмотками; 10 – включатель стартера; 11 – аккумулятор
Сателлиты, прессованные из порошка, вращаются на осях в подшипниках скольжения или игольчатых подшипниках. Последние предпочтительнее, так как обеспечивают больший КПД редуктора. Ось сателлита одновременно является внутренней обоймой игольчатого подшипника. Это предъявляет высокие требования к материалу и точности осей. Центральное зубчатое колесо выполняется как одно целое с валом якоря или может быть съемным. Для получения минимальных механических потерь и обеспечения высокого срока службы предъявляются повышенные требования к точности изготовления зубчатых колес и других деталей редуктора. С той же целью применяют высококачественные смазочные материалы. Передаточное отношение редуктора обычно составляет 3…5.
Якорь стартера с редуктором имеет конструктивные особенности. Обмотка якоря пропитана компаундом, уменьшающим вероятность его разноса. В связи с повышенной частотой вращения якорь обязательно подвергается динамической балансировке. Для снижения потерь на гистерезис и вихревые токи пакет якоря собирают из пластин тонколистовой (толщина 0,5 мм) электротехнической стали.
В связи с уменьшенной металлоемкостью и повышенной удельной мощностью стартеры с редуктором обладают большей тепловой напряженностью по сравнению со стартерами без редуктора.
Наиболее ответственным в стартерах с редуктором является щеточно-коллекторный узел. Плотность тока под щетками в режиме максимальной мощности в 1,5…2,5 раза превышает плотность тока у обычных стартеров. В таких условиях требуется применение специальных щеток, имеющих на сбегающем крае повышенное содержание графита. Это увеличивает сопротивление коммутируемой цепи, улучшает коммутацию. Кроме того, применяется сдвиг щеток против направления вращения на 0,3…0,5 коллекторного деления. В итоге обеспечивается снижение интенсивности изнашивания щеток и коллектора до уровня стартеров без редукторов.
В качестве магнитов используются постоянные магниты из феррита стронция, которые имеют повышенную коэрцитивную силу по сравнению с магнитами из феррита бария. Повышенная коэрцитивная сила увеличивает стойкость магнитов против размагничивания реакцией якоря в момент включения стартера, когда действует ток короткого замыкания. Для повышения стойкости к размагничиванию применяют специальную обработку сбегающего участка магнита, приводящую к дополнительному местному повышению коэрцитивной силы, а также увеличивают число полюсов.
Такой стартер на 40% легче стартера обычного исполнения и рассчитан на применение с двигателями объемом до 5 литров.