Принцип работы инерционного стартера
Опубликовано: 05.07.2024
Инерционный стартер принадлежит к типу стартеров, непосредственно действующих на вал двигателя. Энергия, необходимая для проворачивания вала двигателя при запуске, предварительно аккумулируется в быстро вращающемся маховике, а затем через редуктор стартера, фрикционную муфту и механизм сцепления передается на хвостовик коленчатого вала, сообщая последнему необходимую для запуска угловую скорость. Для запуска двигателя маховик должен иметь число оборотов, равное 12 000—16 000 об/мин. Раскрутка маховика может производиться вручную или при помощи электромотора.
На рис.5.9 представлена кинематическая схема стартера РИ. Вращение рукоятки передается маховику через коническую пару и планетарную передачу, шестерню внутреннего зацепления и цилиндрическую пару. При этом общее передаточное число от рукоятки к маховику равно 1 : 152,3.
При раскрутке число оборотов рукоятки доходит до 68—79 об/мин. При раскрутке маховика от электромотора последний соединяется с маховиком непосредственно через муфту свободного хода. Муфта передает момент только от мотора к маховику. Как только число оборотов маховика превысит необходимое, муфта автоматически выключается.
Для раскрутки маховика употребляется электромотор мощностью 1,5 л с, который питается от аккумуляторной батареи в 24 в. Время раскрутки стартера от электромотора зависит от емкости аккумуляторной батареи и лежит в пределах 8—12 сек.
Передача движения от маховика к коленчатому валу мотора происходит через цилиндрическую пару, шестерню внутреннего зацепления, планетарную передачу, фрикционную муфту и храповик. При этом общее передаточное число от маховика к коленчатому валу равно 130,5 : 1.
Для соединения с мотором служит храповик, который включается после того, как число оборотов маховика достигнет нужной величины. Храповик имеет три зуба, которыми он сцепляется с такими же зубьями, только противоположно направленными, на хвостовике коленчатого вала или на приводном валике. Включение производится путем выдвижения храповика при помощи специальной рукоятки. При этом зубья храповика приходят в зацепление с зубьями коленчатого вала. Включение может быть ручное или при помощи реле при электрозапуске.
Между храповиком и редуктором стартера помещается фрикционная муфта. Муфта служит для ограничения величины крутящего момента, передаваемого стартером мотору при запуске. Муфта отрегулирована на крутящий момент, равный 95 ± 5 кгм, и в случае возникновения большего момента проскальзывает, предохраняя детали стартера от поломки.
Крутящий момент больше 95 ± 5 кгм возникает каждый раз при нормальном запуске, когда происходит мгновенное включение стартера к неподвижному мотору.
Фрикционная муфта состоит из 14 бронзовых и 14 стальных дисков, собранных в чередующемся порядке. Бронзовые диски соединены внешними шлицами с корпусом, получающим вращение от редуктора. Стальные диски соединены внутренними шлицами с корпусом механизма сцепления. Сжатие дисков осуществляется при помощи девяти спиральных пружин.
Стартер РИ предназначен для мотора М-25 и крепится на задней крышке мотора, но может быть использован и для других моторов, имеющих на задней крышке стандартный фланец.
При раскрутке маховика необходимо следить, чтобы храповики стартера и коленчатого вала не были соединены. Для этого в момент включения электромотора необходимо следить за лопастью винта. Если лопасть качается, то надо выключить мотор. Ни в коем случае нельзя производить раскрутку маховика при включенном храповике, так как это может привести к перегоранию обмоток электромотора.
Инерционный стартер является безотказно действующим устройством для запуска. Вес стартера с электрооборудованием (без аккумуляторной батареи) составляет около 21,5 кг.
Недостатком стартера является его сложность, что требует особого внимания при эксплуатации. Детали стартера работают с высокими нагрузками, в результате чего наблюдаются заедание дисков фрикционной муфты, износ зубьев храповика и частое загорание щеток электромотора.
Недостатком стартера является также то, что для пользования им необходимо иметь на борту самолета аккумуляторную батарею значительного веса.
Инерционный стартер , выполненный по приведенной схеме, обладает некоторыми преимуществами перед электростартером. Он обеспечивает возможность ручного запуска двигателя. Кроме того, мощность электромотора значительно меньше мощности электростартера, так как накапливание энергии в маховике происходит за сравнительно большой промежуток времени. Это допускает установку аккумуляторной батареи меньшей емкости. [1]
Инерционные стартеры применяют для пуска автомобильных и тракторных двигателей. Принцип действия этих стартеров основан на использовании кинетической энергии специального маховика. Этот маховик перед пуском двигателя раскручивается от руки или от электродвигателя до большого числа оборотов, после чего вращение маховика при помощи механизма включения передается коленчатому валу. [2]
Устройство инерционного стартера с ручным приводом показано на фиг. Привод маховика осуществляется через повышающий планетарный редуктор. [3]
Запуск инерционным стартером основан на использовании кинетической энергии специального маховика, который перед запуском двигателя раскручивается до большого числа оборотов. [4]
В инерционном стартере небольшая мощность, которую в состоянии развить человек ( эта мощность составляет около 0 4 л. с.), используется для раскручивания маховой массы до некоторого высокого числа оборотов, причем эта маховая масса является аккумулятором кинетической энергии. В дальнейшем накопленная кинетическая энергия отдается двигателю в виде короткого, но мощного импульса, и вызывает прокручивание коленчатого вала с достаточно большим числом оборотов, чем и обеспечивается пуск двигателя. В большинстве случаев используют маховую массу небольшого веса, которую раскручивают до определенного числа оборотов ручным приводом через повышающий редуктор; накопленную энергию передают на маховик двигателя через зубчатую передачу шестерня стартера - зубчатый венец маховика с большим понижающим передаточным отношением. [5]
Он имеет инерционный стартер 1, электростартер 2, водомасляный радиатор 3 ( фиг. [6]
Принцип устройства инерционного стартера заключается в следующем. [7]
К существенному недостатку инерционного стартера относится импульсивность крутящего момента, передаваемого на коленчатый вал двигателя. В момент включения храпового устройства крутящий момент имеет значительную величину, затем он быстро падает, вследствие чего коленчатый вал двигателя проворачивается только на несколько оборотов. Если при этом условия запуска двигателя неблагоприятны ( например, низкая температура окружающей среды, недостаточный прогрев двигателя перед запуском), то двигатель не запустится и запуск потребуется повторить. [8]
Применение так называемых инерционных стартеров позволяет снизить потребную мощность электрического стартера и расширяет возможности пуска дизеля от руки. Инерционным стартером называют устройство, в котором в продолжение 5 - 10 мин накапливается кинетическая энергия, получаемая от электродвигателя или вследствие затраты физических усилий человека. Маховичок инерционного стартера раскручивается до 10 - 20 тыс. об / мин, поэтому для привода его от электродвигателя применяется повышающая передача. Накопленная энергия расходуется за короткий период пуска после соединения маховичка муфтой сцепления и понижающей передачей с коленчатым валом дизеля. С помощью инерционного стартера число оборотов коленчатого вала может достигнуть до 200 - 350 в минуту. Применение инерционных стартеров связано с определенными неудобствами, так как на раскручивание маховичка затрачивается относительно большое время. Если для пуска потребуется 2 - 3-кратное проворачивание коленчатого вала, то общее время пуска достигает 30 - 40 мин. [9]
Примером этой конструкции может служить инерционный стартер ( фиг. [10]
Так как накопление кинетической энергии в инерционном стартере происходит постепенно, то для приведения в действие такого стартера достаточна незначительная мощность. [11]
Для дизелей с большим пусковым моментом желательно применять инерционные стартеры с приводом от электромотора ( фиг. Электромотор по своим размерам значительно меньше обычного электростартера, так как раскручивание маховичка растягивается на большее время - 20 сек. [12]
Применяют следующие способы пуска: ручной, ручной с помощью инерционного стартера , инерционным стартером с раскручиванием его массы от электромотора, электростартером, сжатым воздухом, специальным бензиновым двигателем; пуск двигателя на бензине осуществляется также соответствующим уменьшением степени сжатия путем включения дополнительной камеры. [13]
Применяют следующие способы пуска: ручной, ручной с помощью инерционного стартера, инерционным стартером с раскручиванием его массы от электромотора, электростартером, сжатым воздухом, специальным бензиновым двигателем; пуск двигателя на бензине осуществляется также соответствующим уменьшением степени сжатия путем включения дополнительной камеры. [14]
Декомпрессионное устройство применяется обычно при пуске вручную, но иногда используется и при других методах пуска, например, при пуске инерционным стартером и даже бензиновым двигателем. [15]
Во всех стандартных автомобилях требуется соединить стартер с зубчатым венцом маховика двигателя только на время запуска. Если бы связь оставалась постоянной, то чудовищная скорость, с которой запущенный двигатель стал бы вращать стартер, практически немедленно его бы разрушила.
Стартер взаимодействует с кольцевым венцом маховика посредством маленькой шестеренки. Зубчатая шестеренка и спиральный паз на валу якоря связаны резьбовым соединением так, что когда стартер приводится в действие (через реле), якорь заставляет винт вращаться в шестеренке. Шестеренка из-за инерции остается неподвижной и за счет винта, вращающегося внутри шестеренки, смещается и входит в зацепление с зубчатым венцом маховика.
Когда двигатель запускается и продолжает работать за счет собственной мощности, шестерня приводится в более быстрое вращение, чем крутится вал якоря. Это заставляет шестеренку скручиваться назад по спиральному пазу и выходить из зацепления с маховым колесом. Главная пружина действует как буфер, когда шестеренка в начале принимает крутящий момент запуска, и когда двигатель отбрасывает шестеренку назад из зацепления.
Одна из главных проблем этого типа стартеров была связана с агрессивной манерой вхождения в зацепление. Это приводило к тому, что механизм зацепления и кольцевой венец преждевременно изнашивались. В некоторых случаях шестерня стартера имела тенденцию выходить из зацепления при проворачивании вала двигателя до завершения запуска. Шестерня стартера была также подвержена частому загрязнению продуктами износа диска сцепления. Это усугублялось необходимостью обильно смазывать механизм шестеренки, что привлекало ещё больше пыли и, таким образом, шестеренка забивалась, мешая зацеплению.
Электродвигатель стартера с предварительной установкой зацепления в значительной степени преодолел указанные проблемы.
Изобретение относится к транспортному машиностроению и служит для запуска двигателей внутреннего сгорания с большим рабочим объемом, имеющих элементы трансмиссии (большегрузные автомобили, сельскохозяйственная и строительная техника). В инерционном стартере, предназначенном для пуска двигателя, в качестве инерционной массы (маховика) используются элементы трансмиссии, а именно муфта сцепления и вал(ы) коробки передач, что позволяет применять для запуска двигателя как стартер, так и аккумулятор меньшей мощности (себестоимости), при этом достигается значительное увеличение пусковой частоты, что обеспечивает весьма надежный пуск двигателя, а также, в отличие от других инерционных систем, не занимает так называемое подкапотное пространство. Изобретение обеспечивает уменьшение массогабаритных и мощностных показателей стартера и аккумулятора с одновременным повышением пусковой частоты. 2 ил.
Изобретение относится к пусковым устройствам двигателей внутреннего сгорания, в частности к стартерам двигателей большого рабочего объема (литража).
Способ запуска двигателя включает предварительное аккумулирование механической энергии в системе, которая является своеобразным маховиком, и затем передачу ее на коленчатый вал двигателя.
Пусковая инерционная система состоит из обычных, штатных, составляющих трансмиссию частей и включает в себя: маховик двигателя, диск сцепления, прижимной диск, выжимной подшипник, пусковую шестерню, валы коробки передач с шестернями и стартер.
Известно, что мощность стартера зависит от момента сопротивления проворачиванию коленчатого вала и минимальной частоты вращения коленчатого вала, при которой в цилиндрах начинается вспышка (пусковая частота).
Так минимальная пусковая частота современных карбюраторных двигателей равна 40 - 50 об/мин, а дизелей 100 - 250 об/мин.
С возрастанием момента сопротивления растет мощность стартера, вместе с которой растет и мощность аккумуляторной батареи.
Целью изобретения является уменьшение массогабаритных и мощностных показателей стартера и аккумулятора с одновременным повышением пусковой частоты.
Известен инерционный стартер для запуска двигателей внутреннего сгорания, содержащий стартер, маховик, ротор, муфту сцепления магнитного типа, обеспечивающую соединение и разъединение ротора с маховиком (авт.св. СССР N 1588897, кл. F 02 N 5/04), основным недостатком которого является то, что используется определенное количество дополнительных деталей в качестве инерционной массы.
Предлагаемая пусковая инерционная система состоит из обычных, составляющих трансмиссию частей и включает в себя: маховик 1, диск сцепления 2, прижимной диск 3, выжимной подшипник 4, пусковую шестерню 5, расположенную на первичном валу 11, коробки передач 12, шестерни стартера 6, стартера 7, расположенного на коробке передач 12, шестерни 8 первичного вала 11, шестерни 9 вторичного вала 10, которые постоянно находятся в зацеплении между собой (фиг. 1).
Запуск двигателя инерционным стартером осуществляется следующим образом.
Приводной механизм (выжимной подшипник 4, прижимной диск 3, фиг. 2) выжимает сцепление. При этом диск сцепления 2, фиг. 2, перестает быть прижатым к маховику 1, фиг. 2, двигателя.
От аккумуляторной батареи подается напряжение на стартер 7, фиг. 2. Шестерня стартера 6, фиг. 2, входит в зацепление с пусковой шестерней 5 и начинает ее вращать. А так как пусковая шестерня 5 закреплена на первичном валу 11, фиг. 2, то во вращательное движение приходит система, состоящая из неприжатого к маховику 1 диска сцепления 2, первичного вала коробки передач 11, пусковой шестерни 5, шестерни первичного вала 8, и через шестерню 9, вторичный вал 10, с блоком шестерен на нем, фиг. 2.
Через 0,8 - 1,5 секунды, когда вышеуказанная система наберет максимальное количество оборотов, приводным механизмом (выжимной подшипник 4, прижимной диск 3, фиг. 1) диск сцепления 2 прижимается к маховику 1, фиг. 1, и сообщает ему вращательное движение. Происходит пуск двигателя. Стартер отключается.
Возможен также вариант, когда при запуске двигателя инерционным стартером шестерня 9 вторичного вала 10 может выходить из зацепления с шестерней 8 первичного вала 11.
Тогда во вращательное движение будет приходить вышеуказанная система, но без вторичного вала 10, с блоком шестерен на нем.
Мощность стартера, а следовательно, и мощность аккумуляторной батареи в предлагаемом способе запуска достаточно в 3 - 3,5 раза меньшей, чем при прямом пуске.
При этом скорость вращения инерционной системы в 10 - 12 раз превышает минимальную скорость коленчатого вала, при которой в цилиндрах начинается вспышка, а при соединении пусковой инерционной системы к маховику и, следовательно, к коленчатому валу последний мгновенно раскручивается до скорости в 2,5 - 3 раза больше минимальной пусковой частоты, что обеспечивает весьма надежный пуск двигателя.
Преимущества. Надежный пуск, особенно в зимнее время. Большая пусковая частота обеспечивает более чистый выхлоп при пуске. Меньшая себестоимость как стартера, так и аккумулятора.
Недостатки. Незначительное увеличение времени запуска, а также увеличенное количество операций (выжим, отпускание сцепления). Зависимость пуска двигателя от исправности муфты сцепления и коробки передач.
Инерционный стартер для двигателей внутреннего сгорания, содержащий электростартер, расположенный на коробке переменных передач и соединенный пусковой шестерней с элементами трансмиссии, отличающийся тем, что электростартер совместно с пусковой шестерней и элементами трансмиссии выполнен с возможностью образования инерционной системы с массой, достаточной для накапливания механической энергии, позволяющей осуществить запуск двигателя, при этом инерционная система выполнена с возможностью ее плавного соединения с двигателем внутреннего сгорания.
Просматривая журнал «Популярная механика» (сентябрьский выпуск 1935 года, стр.339) , я увидел фотографию какого-то патрона, размером в 3,5 дюйма в статье про авиацию.
О дальнейшем развитии всех событий, связанных с этим «патроном» я и хочу Вам рассказать.
Задумывался ли ты, читатель как происходит запуск двигателей самолета? Нет, не вылизанного «Бройлера-777» в Шереметьево, а обычного самолета-трудяги или самолета-воина? 
А в самом конце 20-ых годов английский инженер Коффман ( Coffman) об этом задумался и придумал пиростартер оригинальной конструкции для запуска авиационных двигателей.
Суть изобретения заключалась в следующем.
В стартерное устройство вставлялся патрон содержащий кордит (бездымный порох), при выстреле газы толкали поршень со штоком, на конце которого находилась коническая резьба, которая в свою очередь входила в зацепление с шестерней на коленчатом валу двигателя или с зубьями маховика двигателя. В результате коленвал проворачивался.
До изобретения Коффмана были пиростартеры, но там газы от выстрела поступали непосредственно в цилиндры двигателя, что на звездообразном авиационном двигателе было технически сложно выполнить, да и не имело бы смысла. В рядном двигателе такое используется и сейчас.
Вот, например, запуск двигателя трактора с помощью пиростартера.
А зачем все это надо спросите Вы?
Дело в том, что стартер Коффмана имеет ряд преимуществ перед другими системами запуска. Для электрического стартера требуются большие, тяжелые, и часто сложнообслуживаемые батареи на борту самолета, или внешний источник электрической энергии, что в аварийных, экспедиционных или военных условиях бывает невозможным. Инерционные стартеры массивны и малоэффективны.
Пневматические системы капризны и требуют установки компрессора, ресивера, фильтров, трубопроводов, клапанов и пр…
Автор этого текста лично имел печальный опыт «общения» с пневмосистемой запуска, когда на показательных выступлениях поступила команда на запуск и взлет первым, мне пришлось изрядно помучиться с заевшим клапаном пневмосистемы. Вылет был сорван((
Стартер же Коффмана не требует какого-либо специального вспомогательного оборудования, что является важной особенностью при работе в отдаленных районах. Прибавьте к этому малый вес и компактность, и Вы получите понимание причин распространения этого вида стартера.
Дождливой осенью 1931 года Министерство авиации Соединенного Королевства выдало техническое задание F.7/30 на новый истребитель, предназначенный на замену устаревшего истребителя «Бристоль Бульдог» и организовало конкурс.
Победителем конкурса стал биплан "Глостер SS 37 - Тип 224". Самолет развивал максимальную скорость 390 км/ч, а высоту 15000 футов набирал за 6,5 минут.
Летом 1935 года самолету "Тип 224" присвоили собственное имя - "Спитфайр". В переводе "spitfire" означает "злобный, нервный, вспыльчивый человек".
Надо ли говорить, что самолет был оснащен версией двигателя Rolls-Royce Merlin со стартером Коффмана.
Во время Второй Мировой стартер Коффмана использовался широко, вот, например, на таком палубном аэроплане..
Работу стартера Коффмана мы могли наблюдать и в отличнейшем остросюжетном фильме «Полет Феникса» (во всех двух версиях).
В ближайшем прошлом, да и в настоящем мы, при наличии мозга и открытых глаз можем видеть продолжение этой истории.
Вот, например, запуск с помощью такого стартера бомбардировщика B-57B. В данном случае шток вращает вал турбокомпрессора.
А знаете ли Вы, что разгон блока стволов для стрельбы из пушки ГШ-6-23М (9А-768) осуществляется пиростартером газопоршневого типа с использованием штатных пиропатронов ППЛ. Такая пушка устанавливается на самолете СУ-24М. Выполнена по многоствольной схеме автоматики с вращающимся блоком стволов. 
А знаете ли Вы. Что были еще и гидравлические системы запуска? Вот, например, гидравлический стартер Брайс-Бергера.
Читайте также: