Модернизация электростартерного двигателя для пуска ДВС легкового автомобиля

Описание

В проекте проведена модернизация электростартерного двигателя для пуска ДВС легкового автомобиля.

 Приведен электромагнитный расчет стартерного двигателя.

При расчете мощности, номинальной емкости и внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи определены значения:

Принята аккумуляторная батарея 6СТ-105ЭМ.

Выполнено определение главных размеров электродвигателя.

Рассчитан диаметр якоря 0,073 м, наружный диаметр корпуса 1,24 м, длина пакета якоря 0,0479 м и основной магнитный поток 0,00108 Вб.

Для обмотки якоря вычислены значения: число – активных проводников 50, пазов пакета якоря 25, витков секции обмотки 1, шаг обмотки по коллектору и результирующий шаг 8, суммарное сопротивление обмоток якоря и возбуждения 0,0107 Ом.

По результатам расчетов принят провод толщиной 0.00181 м, шириной 0.00328 м и сечением 5.73х10^-6 м².

Определены размеры полузакрытого паза прямоугольной формы: ширина паза 3,01х10^-3, прорези 1,086х10^-3, расстояние между проводниками в пазу 0,000594 м, минимальный диаметр зубцовой зоны 0,0552 м.

В ходе расчетов магнитной системы электродвигателя вычислены параметры зубцовой зоны, воздушного зазора, корпуса, полюча и сердечника якоря.

Приведены характеристики намагничивания электродвигателя с определением суммарной МДС для полюса в расчетном рабочем режиме 4196,8528.

Принята схема с последовательным соединением катушек.

Рассчитано уточненное суммарное сопротивление цепи якоря 0,0169 Ом.

Выполнен расчет коллектора и щетки. Вычислены значения: диаметр рабочей поверхности коллектора 0,05 м, коллекторное деление 0,0006 м, ширина – коллекторной пластины 0,0057 м, щетки – 0,0101 м, дина щетки 0,0122 м. Окружная скорость вращения коллектора составляет 3,927 м/с.

Принята щетка шириной 0.0088 м и длиной 0.0192 м.

Приведены рабочие характеристики электродвигателя последовательного возбуждения. Определены полезная мощность 1510,3328 Вт, электромагнитный момент 15,7432 Н×м, полезный момент на валу 14,4237 Н×м.

 В ходе теплового расчета рассчитан коэффициент теплоотдачи с лобовых поверхностей якоря 70 Вт/(м²×⁰С), условная поверхность охлаждения двигателя 0,058 м², среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя 14,1 ⁰С.

Разработан технологический процесс изготовления якоря стартера.

Приведена последовательность выполнения технологических операций: раскрой и резка ЭТС, штамповка листов якоря, их термообработка, сборка и скрепление магнитопровода, сборка сердечника на валу с предварительной механической обработкой вала и обмоткодержателя, напрессование собранного коллектора на вал, укладка обмотки, сварки и бандажировка, пропитка якоря, механическая обработка, сборка машины и индуктора.

Штамповка производится холодным способом. Применяется три метода: однооперационный в многопозиционных штампах последовательного действия, многооперационный в совмещенных штампах, совмещенный. Термообработка включает операции по обжигу, отжигу и оксидированию. В ходе сборки и скрепления магнитопровода выполняется дозирование, центрирование, ориентирование, прессование и скрепление сердечника. Сборка сердечника на валу выполняется посредством пневматического пресса, включающего пневмоцилиндр с полым штоком. Насаживание коллекторов на вал выполняется с натягом прессовой посадки второго класса точности. Пропитка якоря предполагает заполнение обмотки и ее изолирование специальными лаками или составами с последующей запечкой. Применяется метод пропитки погружением. При механической обработке выполняется заделка выступающего края миканитовой манжеты коллектора, роточка и покрытия якоря эмалью, обработка рабочей поверхности.

 Составлена методика испытаний электростартера и мнемосхемы блоков стенда испытаний.

Описано устройство и принцип действия электростартера.

Конструкция электростартера выполнена из стартерного электродвигателя, тягового электромагнитного реле и приводного механизма. Стартерный электродвигатель является четырехполюсным коллекторным двигателем постоянного тока смешанного возбуждения с преобладанием МДС обмотки последовательного возбуждения. Он выполнен из якоря с обмоткой и коллектором, корпуса с полюсами и катушками обмотки возбуждения, щеточного узла и крышек корпуса. Шихтованый сердечник якоря выполнен из пластин электротехнической стали. Он напрессован на вал, который совершает вращение в опорах с бронзографитовыми подшипниками скольжения. Обмотка якоря - простая волновая. Коллектор собран из пластин коллекторной меди, которые изолированы друг от друга, и вала, имеющего так ну поверхность цилиндрической или торцевой формы. Корпус электростартера выполнен в форме сплошной трубы. Он является частью магнитопровода. Крепление полюсов к корпусу выполнено посредством винтов. Установка катушек последовательных и параллельных обмоток возбуждения выполнена на отдельных полюсах. Крепление щёткодержателей выполнено к крышке со стороны коллектора. Тяговое электромагнитное реле смонтировано на технологическом приливе крышки со стороны привода. С его помощью выполняется подключение стартерного электродвигателя к аккумуляторной батарее и ввод шестерен стартера в зацепление с шестерней на венце маховика ДВС. Реле выполнено из сердечника, втягивающей и удерживающей обмотки, якоря и корпуса, возвратной пружины, подвижного штока с контактным диском, крышки. Посредством приводного механизма выполняется соединение валов и передача вращения на маховик в момент пуска ДВС. Состав конструкции включен рычаг, буферная пружина, приводная муфта, шестерня привода и муфта свободного хода.

Принцип действия. В момент включения тягового реле выполняется перемещение якоря под действием магнитного потока, который создаётся намагничивающей силой втягивающей и удерживающей обмотки. Через рычаг включения привода якорь обеспечивает ввод шестерни привода в зацепление с шестерней маховика. Контактный диск в конце хода якоря замыкает силовые контакты тягового реле за счет включения цепи питания стартерного электродвигателя. Замыкание силовых контактов производится раньше входа шестерни привода в зацепление. Под действием осевого усилия, развиваемого в винтовых шлифах вала и направляющей втулки муфты свободного хода, выполняется дальнейшие перемещения шестерни до упорного кольца на валу. Шестерни в зацеплении остаются до момента обесточивания удерживающей обмотки тягового реле стартера. После размыкания цепи питаний удерживающая и втягивающая обмотки подключены к аккумуляторной батарее последовательно через замкнутые контактные болты. Включение обмоток оказывается встречным. Возврат якоря в исходное положение выполняет возвратная пружина. Происходит размыкание контактных болтов реле и вывод рычагом включения привода шестерни стартера из зацепления с шестерней маховика.

Выполнено описание проверки технического состояния стартера.

Составлен раздел по технике безопасности и охране труда.

В экономической части рассчитаны показатели экономической эффективности: отпускная цена 1490,812 руб, капитальные затраты 1516,08 руб, рентабельность производства 0,15.

В дипломной работе выполнено проектирование стартера постоянного тока на базе стартера 42.3708 путем увеличения числа полюсов, разработан технологический процесс изготовления якоря.