起动机结构原理及常见故障分析

2020/6/241起动机结构原理及常见故障分析江苏星耀电机有限公司2020/6/242起动机总论•无论是汽油机还是柴油机，各种内燃机在工作之前是处在静止状态下的。因此必须借助外力拖动并达到一定转速后才能使其发动，然后进入工作状态。起动机的功能就是把电能转变为机械能，并通过电器与机械结构将转矩传递给发动机使其连续转动，一旦起动成功即停止工作。2020/6/243起动机的工作特点•起动机靠螺栓悬空安装在发动机上，因此结构上既要考虑平稳传动，又要保证安装要求。•安装空间尺寸受到很大限制，尤其在车用起动机上限制更多，要求起动机结构必须紧凑。•汽车运行时，道路对汽车一切动力影响都会使起动机承受多方向的冲击和振动，易使零部件损坏，换向恶化，因此起动机中零部件应具有较高的机械强度。2020/6/244起动机的工作特点•起动机的使用环境恶劣，容易受到潮湿、灰尘、污物及温度变化的影响，因此起动机应具有较好的防护能力。•起动机换向条件比普通直流电机困难的多，除机械动力影响外，还需经常过载起动与瞬时超速条件下运行。2020/6/245起动机结构•起动机主要由直流电动机、单向离合器、电磁开关三部分组成•直流电动机是起动机的主要部件，作用是把电能转换为机械能向发动机提供扭矩。•单向离合器的主要作用是通过单向离合器上的驱动齿轮与飞轮齿圈啮合将直流电动机输出的扭矩传递给发动机，当发动机发动后能产生单向打滑，保护电枢不被齿圈反拖带来的高速损坏。•电磁开关的主要作用是产生吸力通过拨叉将单向离合器拉出与发动机飞轮齿圈啮合，并在适当的时间接通主电路。2020/6/246起动机结构——直流电机•直流电动机主要包括定子、电枢、前盖、后盖、刷架等组件。起动机中的直流电机一般为直流串激电动机，其激磁绕组与电枢串联，转速随负载的大小变化很大，机械特性较软。•串激电机特点：起动力矩大、自我调节性能好、功率利用较好、体积小重量轻。2020/6/247起动机结构——直流电机——定子定子磁场线圈磁极机壳2020/6/248定子示意图机壳磁极磁场线圈2020/6/249机壳•机壳主要作用为导磁的磁路和安装电机各零件，同时也是联系各磁极的导磁铁轭。2020/6/2410磁极•磁极是主磁场的磁路，同时与电枢铁心共同形成气隙磁场，完成电能与机械能的转换。2020/6/2411磁场线圈•磁场线圈的主要作用是建立主磁场。2020/6/2412起动机结构——直流电机——电枢电枢地轴电枢绕组铁心换向器2020/6/2413电枢示意图地轴电枢绕组铁心换向器2020/6/2414铁心•铁心是起动机磁路的一部分，也是承受电磁力的部件，铁心圆周上开有槽，槽内嵌电枢绕组。2020/6/2415电枢绕组•电枢绕组通过换向器和电刷与外电路相连，通电后与气隙中的合成磁场相互作用产生转矩。2020/6/2416换向器•换向器是比较重要和复杂的零件，在运行中既要通过很大的电流，又承受各种机械应力。2020/6/2417地轴•地轴主要通过轴上花键将力矩传递出去。2020/6/2418起动机结构——直流电机——前盖•前盖主要作用是通过它将起动机安装在发动机上。材料一般为铸铁，为减轻重量，也有部分车用起动机前盖使用铝合金压铸。•前盖同时也是电磁开关、拨叉、前轴衬等零件安装的基础。2020/6/2419起动机结构——直流电机——后盖•后盖（包括电刷架）作用是与前盖共同支承电枢，使电枢能稳定可靠工作，并保证定转子之间的气隙均匀。•后盖用的材料有铸铝合金、钢板拉伸、铸铁等。•电刷架一般固定在后盖上，电刷装置对起动机的性能也有较大影响。2020/6/2420起动机结构——单向离合器•单向离合器的作用是向发动机飞轮齿圈传递力矩，带动发动机工作，并在发动机爆发后反向打滑，保护起动机。•单向离合器常见结构有弹簧式、滚柱式、棘轮式、摩擦片式等。•由单向离合器引起的故障主要有打滑、铣齿、反拖等。2020/6/2421起动机结构——电磁开关•电磁开关的作用是在通电后把单向离合器齿轮推出与发动机飞轮齿圈啮合，并在合适的时间接通主电路给电机供电，断电后推动单向离合器齿轮回到原位并断开主电路。•电磁开关主要由动铁心、动触片、静触点、始吸线圈、保持线圈、壳体等部件组成。一般有三个接线端子：点火线端、电源端、电机端。•由电磁开关引起的故障主要有不吸合、顶齿、不断电等。2020/6/2422起动机故障分析•1、起动机不运转(1)故障现象将点火钥匙旋至点火开关启动位置时，起动机不运转。(2)故障原因a.蓄电池亏电，或连接导线断路、接头松脱。b.起动继电器触点严重烧蚀或其线圈断路。c.起动机电磁开关的触点严重烧蚀或其吸拉线圈断路。d.起动机直流电动机内部绕组断路或短路。e.起动机电枢轴弯曲，轴与轴承间隙过紧。f.换向器严重烧蚀，电刷磨损过多，电刷在刷架内卡住或压刷弹簧过软。2020/6/2423起动机故障分析•(3)故障诊断按下起动机开关起动机不转时，开大灯或按喇叭，检查电路是否有电。若大灯不亮，喇叭不响，则应检查蓄电池及导线是否无电或断路。若大灯亮、喇叭响，说明蓄电池有电，这时可用螺丝刀将起动机开关两主接柱搭接，若起动机空转，则系起动机电机部分正常；如果起动机不转，并伴有强烈火花，则系起动机内部有短路或搭铁处。如果既不转动，也无火花，则说明起动机内部有断路处。对于电磁操纵式起动机，若点火开关旋至起动位置，起动机不转并且听不到活动铁芯移动的声音，此时应首先检查起动继电器，看继电器几个接柱上的导线是否完好和牢固，然后用“试灯”或“划火”方法检查继电器与蓄电池接线柱是否有电。若无电，则系接至该接线柱上的常通导线断路。如果有电，用螺丝刀把电磁开关电源端与点火线端短接，如果起动机或电磁开关立即工作，则系继电器的电路有故障，但不能接通起动机电磁开关线圈的电路。因此，应进一步检查:把点火开关旋至起动位置，检查继电器的点火接线柱是否有电，如果无电，则说明该接线柱至点火开关的导线断路、接触不良，或点火开关的起动档不通；若有电，用螺丝刀将继电器的电枢接线柱与机壳连接搭铁，如果继电器仍无反应，系内部线圈断路、短路、接触不良；若继电器“嗒”地一声微响，触点闭合，起动机接线柱通电，系继电器线圈搭铁不良，回路不通(如继电器的电枢接线柱至直流发电机电枢的导线断路、接触不良、整流子太脏等)。2020/6/2424起动机故障分析•短接继电器的蓄电池接线柱和起动机接线柱后，如果起动机仍不工作，应对电磁开关连接线进行检查。如果在点火开关旋至超动位置时，起动继电器“嗒”地一声微响，触点闭合并接通起动机接线柱电路，说明继电器电路正常。检查电磁开关时，用一根导线的一端接起动机开关的电池接线柱，另一端接电磁开关的线圈接柱。如果这时起动机工作，说明电磁开关和起动机电路良好，继电器至电磁开关的电路不通；如仍无反应，可用螺丝刀接通起动机主电路，若起动机工作，说明起动机内部电路正常，故障是电磁开关线圈断路、接触不良或活动铁芯卡滞不能移动，应进一步检修或更换开关。若起动机仍不动，说明起动机内部断路(起动机内部断路后，吸拉线圈的回路不通，不产生磁力，吸不动活动铁芯，故电磁开关不工作)，应对起动机解体修理。2020/6/2425起动机故障分析•2、起动机运转无力(1)故障现象将点火钥匙旋至点火开关起动位置时，起动机能起动，但转动缓慢无力，带不动发动机。(2)故障原因a.蓄电池存电不足或起动电路导线接头松动而接触不良。b.电刷与换向器接触不良，电动机绕组局部短路。c.电动机轴转动不灵活或发动机装配过紧而使转动阻力过大。2020/6/2426起动机故障分析•(3)故障诊断在使用中起动机出现无力时，首先检查蓄电池是否充足电；其次检查线路中有无接触不良部位。如果上述均无问题，则系起动机本身的问题。在起动前开大灯，当起动时大灯灯光骤然变暗，则系蓄电池亏电。检验时，用试灯直接搭在蓄电池正、负两极柱上，再次起动，如果此时试灯亮度骤然变暗，则系蓄电池亏电。电路接触不良，一般是由于接触点与连接点松动或锈蚀造成的，使电路之间产生较大的接触电阻。起动时起动电流通过接触电阻产生较大的电压使实际加在起动机上的电压远远低于额定值，导致起动机转速低，运转无力。可用测量电压的方法进行判断。在起动时测量一下起动机主开关电源接柱与发动机壳体间的电压，再测一下蓄电池正、负两极的端电压，正常时两者应相等。如果第二次测量时前者比后者低很多，说明电路中存在较大的接触电阻。假如你身边无电压表也可用试灯如上进行两次检查，正常时试灯亮度应无变化。一般发生此故障是在搭铁支路上，为使电路工作可靠，最好将蓄电池搭铁线直接接在发动机壳体上；其次在蓄电池极柱上形成的结晶物也会使极柱与导线间产生较大的接触电阻。起动时测量起动机主开关电源接柱与发动机壳体间的电压，如果电压在10V左右，起动机转速低，运转无力，则表明起动机内部有故障。2020/6/2427起动机故障分析•3、起动机空转(1)故障现象接通点火开关后，起动机只是高速空转，而不能带动发动机运转。(2)故障原因a.单向离合器打滑或损坏。b.拨叉变形或拨叉联动机构松脱。c.起动机驱动齿轮与发动机齿环行程调整不当，或驱动轮不能自由滑动。2020/6/2428起动机故障分析•(3)故障诊断起动机空转时转速很高，可听到“嗡嗡”的高速旋转声，一般为单向离合器打滑或损坏。可先用手正反向转动驱动齿轮，若均能转动，则证明是离合器失效。为了进一步确认，可检查单向离合器的锁止力矩。滚柱式单向离合器打滑，多因楔形槽和滚柱磨损过多而引起；弹簧式单向离合器打滑，多因弹簧折断或弹簧首未圈的紧缩量消除而引起；摩擦片式单向离合器打滑，常由下述原因引起:外接合鼓定位卡簧脱落，使摩擦片与结合鼓脱开；花键套前端的特殊螺母松动；弹簧圈破裂；从动片表面磨损，减小了与主动片结合的摩擦力；飞轮将变速器或曲轴箱窜人的机油甩人摩擦片间等。若起动时伴有撞击声，应检查拨叉的联动机构是否松脱；起动机固定螺丝是否松动；驱动齿轮的行程是否合适。2020/6/2429起动机故障分析•4、起动机运转不停(1)故障现象当发动机启动后，将点火开关关断，起动机仍然不能停止运转，并发出尖叫声。(2)故障原因a.单向离合器卡死。b.起动机驱动齿轮缓冲弹簧复位力过小或折断。c.起动继电器触点或电磁开关触点烧结焊死。(3)故障诊断出现这种故障应立即切断电源，否则会损坏起动机。在断电熄火后，先检查起动继电器触点和电磁开关触点是否烧结焊死，以排除电路不能断开的故障；再检查单向离合器是否卡死、缓冲弹簧是否折断或过软等机械故障，使驱动齿轮不能退出啃合位置而被飞轮反拖。2020/6/2430起动机故障分析•5、起动机异响(1)故障现象起动机在起动瞬间出现异常的撞击声。(2)故障原因a.齿顶缺损不能正常啃合。b.起动机安装不当，齿侧间隙太小。c.缓冲弹簧过软或折断。2020/6/2431起动机故障分析•(3)故障诊断按下起动机开关有撞击声，则说明起动机驱动小齿轮啮入困难。这时用手摇把将曲轴转一个角度，再按下起动机开关试验。如果此时撞击声消失并能启动发动机工作，则系飞轮齿圈部分齿轮啮入端打坏。若曲轴转过任何角度撞击声都出现，驱动小齿轮始终不能啮入，则就有可能是起动机拨叉行程或电磁开关行程过短，导致驱动小齿轮尚未啮入即高速旋转。此外，起动机固定螺栓或离合器固定螺栓松动，也可出现撞击声。鉴别该故障可在接通起动机开关时观察起动机壳体是否振抖，即可查明。起动机在起动时经常发生金属摩擦声和撞击声，容易被认为是起动机驱动齿轮与飞轮发出的，将两种声音误断为是打齿。起动机打滑时发出的金属摩擦声与打齿撞击声很相似，如没有实际诊断经验，是很难准确地判别出来的。现将起动机打滑声和打齿声判别方法介绍如下:a.冷车时起动机驱动小齿轮打滑发生的次数较多，特别是冬季；而热车时很少发生或没有。而打齿无论是热车和冷车均会发生，但有时稍转发动机的曲轴，此现象会暂时消失。b.起动机起动的一瞬间，若起动机打滑，则水泵风扇叶片会出现微动现象，而打齿则无此现象。c.起动机打滑时，只有起动机旋转发出驱动齿轮离合器的金属摩擦声，虽声音较响