Энегопотребители

Введение

Роль автомобильного транспорта довольно велика в народном хозяйстве  и в Вооруженных Силах. Автомобиль служит для быстрого перемещения грузов и пассажиров по различным типам дорог и местности. Автомобильный транспорт играет важнейшую роль во всех сторонах жизни страны. Без автомобиля невозможно представить работу ни одного промышленного предприятия, государственного учреждения, строительной организации, коммерческой фирмы, предприятия сельского хозяйства,  воинской части. Значительное количество грузовых и пассажирских перевозок приходится на долю этого транспорта. Легковой автомобиль широко вошел в быт трудящихся нашей страны, стал средством передвижения, отдыха, туризма и работы.

Велико значение автомобиля в Вооруженных Силах. Боевая и повседневная деятельность войск непрерывно связана с использованием автомобильной техники. От ее наличия и состояния зависят подвижность, маневренность частей, выполнение боевой задачи. На автомобилях устанавливаются ракетные установки, радиолокационные станции, специальное оборудование; автомобильные тягачи используются для буксировки ракет, артиллерийских систем, минометов, самолетов, специальных прицепов. Созданы специальные машины обеспечения: автотопливозаправщики, кислородозаправщики, пусковые агрегаты, краны, штабные автобусы, ремонтные мастерские, машины химических войск, инженерные, санитарные, пожарные и др. Без участия автомобильной техники ни один самолет не может подняться в воздух. Проверка электрических, гидравлических, пневматических и других систем, заправка горючим, маслом, кислородом, воздухом, боеприпасами, буксировка самолетов, очистка взлетно-посадочных полос все это выполняют автомобили.

Таким образом, автомобиль стал неотъемлемым элементом в сложной деятельности Вооруженных Сил и народного хозяйства.

1. Технологическая часть

Электрические и электромагнитные явления вы изучали в курсе физики. В данном учебнике упоминаются лишь основные сведения из этого раздела с целью применения полученных знаний по физике на конкретных примерах по устройству и работе приборов электрооборудования автомобиля.

Электрическую энергию  на автомобилях применяют для пуска двигателя, зажигания горючей смеси, звуковой и световой сигнализации, освещения, питания контрольно-измерительных приборов и дополнительного оборудования.

Приборы, преобразующие  различные виды энергии в электрическую, называют источниками электрического тока, а потребляющие ее — потребителями. Источники электрического тока преобразуют механическую и химическую энергии в электрическую, потребители превращают энергию электрического тока в другой вид энергии (механическую, световую, звуковую, тепловую).

Электрический ток — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц (электронов).

По способности проводить  электрический ток материалы  делят на проводники и непроводники.

Проводники  — это материалы, создающие незначительное сопротивление прохождению по ним электрического тока. Хорошо проводят электрический ток металлы, уголь, водные растворы щелочей и кислот. В качестве проводников, соединяющих приборы электрооборудования, используют медную или алюминиевую проволоку.

Непроводники {диэлектрики} — материалы, которые практически не проводят электрический ток при нормальных условиях. К ним относят резину, пластмассы, ткани и др. Тела, изготовленные из диэлектриков, называют изоляторами. Их используют в качестве оболочки для токоне-сущих проводов и основания для приборов электрооборудования.

Приборы электрооборудования на автомобилях  рассчитаны на постоянный ток. В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный (+) и отрицательный (—). Условно считают, что во внешней цепи постоянный ток движется от «+» к «—».

1.1. Стартер. Звуковой сигнал

Среди потребителей электрической  энергии наибольшая сила тока используется стартером и звуковым сигналом.

Стартер. Надежный пуск карбюраторного двигателя возможен при вращении коленчатого вала с частотой 1... 1,3 с~¹ (60... 80 мин~¹). Получение такой частоты вращения вручную требует от водителя значительных усилий. Для облегчения работы водителя при пуске применяют электрические стартеры.

Стартер представляет собой  электродвигатель постоянного тока последовательного возбуждения закрытого исполнения, он преобразует электрическую энергию аккумуляторной батареи в механическую.

На современных автомобилях  управление стартером осуществляется дистанционно — из кабины водителя. Двигатель пускают, поворачивая рукоятку ключа включателя 7 (рис. 1) стартера по ходу часовой стрелки, т.е. замыкают цепь втягивающей обмотки 4. Втягивающая обмотка при прохождении по ней тока намагничивает сердечник 5, который втягивается внутрь обмотки, а соединенный с ним рычаг 7 одним концом передвигает шестерню 8 привода, вводя ее в зацепление с венцом 9 маховика, а другим концом через контактный диск 3 замыкает цепь аккумулятор — стартер. В результате взаимодействия двух магнитных полей электродвигателя (одно создается током в обмотках возбуждения, а другое — в обмотках якоря) начинает вращаться якорь стартера, который шестерней привода вращает маховик с коленчатым валом.

Стартер (рис. 2) состоит из корпуса 11 — статора, на котором укреплены четыре сердечника с катушками обмотки возбуждения 10 и якоря/с обмотками, концы которых присоединены к пластинам коллектора 9. К поверхности коллектора пружинами прижаты четыре щетки 8, из которых две соединены с обмотками возбуждения, а две — с «массой» (корпусом стартера). Другие (свободные) концы обмоток возбуждения присоединены к клемме б, установленной на корпусе в изоляционной втулке. Таким образом, обмотки возбуждения статора включены последовательно с обмоткой якоря.

На корпусе стартера укреплено тяговое реле, которое через рычаг 1 передвигает шестерню 15 привода в зацепление с венцом 14 маховика.

Крутящий момент от вала якоря на коленчатый вал двигателя  автомобиля передается через шестерню 7, соединенную с валом якоря муфтой 13 свободного хода.

С момента пуска двигателя шестерня 1 привода начинает вращаться от венца 14 маховика и разъединяется с валом якоря благодаря муфте 13 свободного хода.

Муфта свободного хода предотвращает  разнос якоря стартера после пуска двигателя, так как она передает вращение только в одну сторону:

от вала якоря стартера к пусковой шестерне привода.

Муфта свободного хода состоит из внутренней и наружной обойм.

8 наружной обойме выполнены  клинообразные пазы, в которые  помещены ролики. При вращении якоря стартера ролики заклинивают ведущую и ведомую обоймы муфты и вращающий момент передается через шестерню 1 привода на венец 14 маховика.

После пуска двигателя частота  вращения вала якоря возрастает благодаря ускоренному вращению маховика. В результате действия сил трения вал якоря выводит ролики в расширенную часть пазов. Таким образом муфта свободного хода разобщает вал якоря с шестерней привода.

После пуска двигателя ключ поворачивают в обратную сторону, цепь втягивающей  обмотки размыкается, ее сердечник 2 размагничивается, а шестерня 7 привода вместе с муфтой отходят от маховика при помощи пружины сердечника.

Звуковой сигнал. Сигнал электромагнитный, вибрационного типа, состоит из корпуса, Ш-образного сердечника (электромагнита) с обмоткой 4 (рис. 3), стальной мембраны 8, якоря 7 и прерывателя 6. Обмотка электромагнита соединена с аккумуляторной батареей через кнопку, расположенную на рулевом колесе. В неработающем сигнале контакты прерывателя замкнуты. Параллельно контактам прерывателя установлен конденсатор 2, предупреждающий их подгорание.

Нажимая на кнопку 77 сигнала, замыкают цепь. Электрический ток, проходя по обмотке, намагничивает сердечник 3, который притягивает якорь 7. При перемещении якоря контакты прерывателя размыкаются. Ток перестает поступать в обмотку сердечника. Последний размагничивается, а якорь под действием упругой мембраны 8 занимает прежнее положение. Затем контакты снова замыкаются и ток идет по обмотке сердечника. Пока нажата кнопка сигнала, контакты размыкаются и замыкаются, а мембрана колеблется, издавая звук. Тон звука изменяют регулировочным винтом 5.

На некоторых автомобилях устанавливают  по два сигнала, отрегулированных на различные тона. При одновременном включении они дают мягкий гармоничный звук. Чтобы предохранить контакты кнопки сигнала от обгорания, на этих автомобилях применяют реле сигналов.

1.2. Приборы освещения и световой сигнализации

Безопасная работа на автомобиле невозможна без приборов освещения и сигнализации. В ночное и темное время суток необходимо освещать путь движения, кабину, щиток приборов, обозначать габариты машины.

Приборы освещения. К приборам освещения относят фары, фонари, подфарники, лампы освещения приборов, кабины, номерного знака, а также их выключатели.

Фары служат для освещения участка  пути, находящегося впереди движущегося автомобиля.

Фара состоит из корпуса 5 (рис. 4), отражателя 7, рассеивающего стекла 3, ободка 8, токоподводящих проводов 7 и патрона 6 с лампой 2 Рассеивающее стекло, отражатель и лампа образуют оптический элемент, который соединен с ободком пружинными защелками, а ободок — с корпусом соединительным винтом. Оптический элемент, кроме того, прикреплен к корпусу фары пружинами и регулировочными винтами 4.

Отражатель направляет световой пучок  и отражает свет. Внутренняя поверхность отражателя отполирована, покрыта лаком и тонким слоем алюминия или хрома. Рассеивающее стекло необходимо для уменьшения ослепляющего действия светового пучка, поэтому оно имеет снаружи выпуклую форму, а с внутренней стороны — светопреломляющие выступы. Выступы расположены так, чтобы получающееся световое пятно было эллипсовидной формы и направлено вниз. Пучок света в фарах можно регулировать винтом 4, изменяющим положение оптического элемента, или поворотом фары на сферическом шарнире.

Источником света в приборах освещения служит электрическая лампа, состоящая из металлического цоколя, контактов, стеклянного баллона и вольфрамовых нитей накаливания.

Лампы могут быть одноконтактными и двухконтактными. В фарах преимущественно устанавливают двухнитевые (двухконтактные) лампы для дальнего и ближнего света.В некоторых автомобилях дополнительно установлены противотуман-ные фары с галогеновыми лампами.

Габаритные фонари предназначены для светового обозначения габаритов машины в условиях плохой видимости и для подачи светового сигнала перед поворотом. Свет габаритных фонарей должен быть виден на расстоянии не менее 100 м.

Передний габаритный фонарь, или подфарник, состоит из корпуса 3 (рис. 5, а), рассеивателя 6, ободка 7 и двухнитиевой лампы 4 с патроном. Двухнитиевая лампа имеет нити: одну мощностью 21 Вт, которая служит для подачи светового сигнала перед поворотом, и другую мощностью 6 Вт — габаритного освещения.

Задний габаритный фонарь используют как задний указатель поворота. Он состоит из корпуса, рассеивателя, ободка и двух патронов с лампами. Корпус фонаря разделен перегородкой на две части. В нижней части фонаря установлена лампа 10 (рис. 5, б) мощностью 3 Вт. Она служит для обозначения габаритов машины ночью при стоянках и движении, а также для освещения номерного знака. В верхней части фонаря установлена лампа мощностью 21 Вт.

Она загорается при нажатии  на педаль тормоза и служит для предупреждения водителей сзади идущего транспорта о торможении (свет «Стоп»), а также используется для указания направления поворота машины. Фонарь имеет два рассеивателя — красного и белого цвета, красный одновременно служит еще и отражателем света.

Приборы световой сигнализации. Указатель поворотов предназначен для предупреждения о предстоящем маневре автомобиля. В него входят сигнальные лампы, переключатель и прерыватель (реле). Наибольшее распространение получил электромагнитный прерыватель тока. Прерыватель состоит из сердечника 2 (рис. 6) с обмоткой, струны 3 и резистора 6. Якорек 4 с контактами замыкает и размыкает цепь сигнальных ламп, а дополнительный якорек 1 с контактами подает сигнал на контрольную лампу, расположенную на щитке приборов.

Соответствующие сигнальные лампы в подфарнике и заднем фонаре включаются в цепь переключателем, размещенным на рулевой колонке.

При включении указателя  поворота ток поступает от источника  тока через основной якорек 4, нихромовую струну, резистор и обмотку якоря на сигнальные лампы. Контакты при этом разомкнуты. Поскольку ток проходит через резистор и струну, нити накала сигнальных ламп горят неполным светом.

При прохождении тока по нихромовой струне 3 последняя нагревается и длина ее увеличивается. Это дает возможность магнитному полю сердечника притянуть якорек 4 к сердечнику и замкнуть контакты. При замкнутых контактах ток в цепи контрольных ламп проходит от источника тока через якорек 4 и обмотку 5 сердечника, минуя резистор и струну. Нити ламп при выключенном из цепи резисторе горят полным (ярким) светом. Одновременно магнитное поле сердечника 2 притягивает к себе дополнительный якорек 7, который через дополнительные контакты включает в цепь контрольную лампу 8 указателей поворота. Обесточенная струна 3, охлаждаясь, укорачивается и размыкает контакты. При этом накал нити контрольных ламп уменьшится. Пока включен указатель поворота, контакты будут замыкаться и размыкаться, а следовательно, и лампы будут мигать 70... 100 раз в минуту.

Аварийная световая сигнализация установлена на автомобилях последних выпусков. Она предназначена для использования на дороге при аварийном состоянии автомобиля. При ее включении мигают все правые и левые указатели поворота, установленные на автомобиле и прицепе, а также контрольный сигнализатор. Сигнализаторы указателей поворота в блоке сигнализаторов при этом не горят.

Комбинированный переключатель с в е т а установлен на некоторых автомобилях для удобства пользования осветительными и сигнальными приборами. Он закреплен на рулевой колонке 1 под рулевым колесом.

Левым рычагом 2 переключателя включают указатели поворота и звуковой сигнал, а вращающейся ручкой — дальний и ближний свет фар (сигнализация светом фар). Переключение света фар возможно только после включения фар отдельным выключателем, расположенным на щитке приборов. Переключатель указателя поворота в исходное положение возвращается автоматически при повороте рулевого колеса.

1.3. Система пуска двигателя

Система пуска должна обеспечивать надежный пуск двигателя при различных температурных условиях, малую длительность пуска, возможность повторных пусков и удобство управления. На автомобилях ЗИЛ-130, КамАЗ в систему пуска, кроме стартера и выключателя, входит устройство для предпускового подогрева двигателя и дополнительное устройство для подогрева воздуха во впускном трубопроводе двигателя (у автомобиля КамАЗ).

1.4. Технологическая карта по ремонту электропотребителей

 Неисправности стартеров

Техническая характеристика стартеров содержится в таблице. Надежная работа стартера зависит не только от его технического состояния, но также от состояния аккумуляторной батареи, чистоты и плотности крепления наконечников проводов на зажимах стартера, аккумуляторной батареи и корпуса автомобиля, исправности реле включения, выключателя зажигания, крепления стартера к картеру сцепления двигателя. Признаки неисправности стартеров — невозможность пуска двигателя при включении стартера, уменьшение мощности и скорости вращения

Характеристика  стартеров с четырьмя полюсами

якоря, пробуксовка муфты свободного хода, заклинивание шестерни стартера в венце маховика, сопровождение включения стартера повторяющимися ударами зубьев шестерни стартера о зубья венца маховика.

Мощность и скорость вращения якоря стартера уменьшаются  из-за уменьшения емкости и напряжения аккумуляторной батареи, окисления контактных дисков включателей, зависания и износа щеток, уменьшения упругости пружин щеткодержателей, заедания вала якоря в подшипниках. Изношенные щетки, ослабевшие пружины щеткодержателей заменяют новыми, неисправность аккумуляторной батареи и заедание вала якоря устраняют;

окисленные выводы, зажимы зачищают.

Муфта свободного хода пробуксовывает из-за износа роликов и заедания плунжеров в обойме муфты. В этом случае заменяют изношенные детали.

Заклинивание шестерни стартера в венце маховика вызывается перекосом стартера из-за неплотного крепления к картеру маховика, погнутости вала якоря. Проводят крепежные операции, при необходимости заменяют вал якоря.

Таблица содержит перечень неисправностей, их причины и способы устранения, характерные для герметично выполненного стартера СТ142 и для других моделей.

На автомобиле стартер можно  проверить прибором Э-214 в режиме полного торможения якоря стартера. После подключения Э-214 выключают все потребители на автомобиле, включают прямую передачу и затормаживают колеса. Затем включают стартер на 3...4 с и наблюдают за показаниями амперметра и вольтметра прибора. Стартер считается исправным, если регистрируемая сила тока будет не больше величины, указанной в таблице 26. Вольтметр прибора в данном случае регистрирует напряжение аккумуляторной батареи, оно должно быть не менее 8 В.

В режиме холостого хода стартер проверяют на стенде Э-211, измеряют частоту вращения якоря, силу тока на холостом ходу и сравнивают с данными таблицы.

Муфту свободного хода на пробуксовку проверяют при полном торможении шестерни стартера, если якорь в этом случае не вращается, то муфта не пробуксовывает.

Чтобы проверить стартер  со снятием его с двигателя, снимают  крышку со стороны коллектора и проверяют состояние щеточно-коллекторного узла. При необходимости протирают коллектор, зачищают или протачивают. Далее снимают крышку реле, проверяют состояние контактной системы реле стартера, очищают от пыли и грязи, при необходимости зачищают рабочие поверхности контактных болтов и диска. При значительном износе диска поворачивают его на 180°, а контактные болты заменяют.

В стартере регулируют включающий механизм так, чтобы был согласован момент зацепления шестерни с венцом маховика' и замыкания контактов выключателя. Момент включения стартера регулируют поворотом эксцентриковой оси рычага привода.

Неисправности стартера СТ142, их причины и способы устранения

(СТ142, СТ230-Б2), поворотом  оси рычага включения (СТ230А), -поворотом регулировочного винта якоря (СТ130-А2).

После замыкания контактов  ход штока якорька должен быть не менее 1 мм.

Для нормальной работы стартера при полностью втянутом якоре  реле зазор между шестерней привода и упорным кольцом и расстояние между торцом шестерни привода в выключенном положении и плоскостью фланца крепления должны соответствовать данным таблицы 28.

При проверке и регулировке зазора между шестерней и упорным  кольцом стартера СТ130-А2 плюсовый вывод аккумуляторной батареи соединяют с выводным зажимом обмоток реле стартера, а минусовый—с «массой» стартера, якорь реле при этом втягивается и выдвигает шестерню. Зазор проверяют металлической линейкой; при чрезмерном зазоре регулировочный винт якоря ввертывают, при недостаточном — вывертывают.  При регулировке реле стартера СТ142 соединяют выводную клемму обмоток реле с плюсовым выводом аккумуляторной батареи, а корпус стартера—с минусовым. Для контроля замыкания контактов в цепь между батареей и выводным болтом реле стартера, отсоединенным от плюсового  вывода батареи, включают лампу.

При подаче напряжения 24 В на реле стартера измеряют зазор между шайбой на валу якоря и-втулкой привода, который должен быть равен 0,5...2 мм, при этом контакты реле замыкаются и лампа загорается. На валу якоря между шестерней и шайбой устанавливают прокладку толщиной 23 мм. При подаче напряжения на реле стартера шестерня прижимается к прокладке, контакты реле при этом не должны замыкаться (лампа не горит). Если лампа загорается, регулируют стартер поворотом эксцентриковой оси рычага, на которой установлен фланец с шестью регулировочными отверстиями. Отвернув два винта, крепящие фланцы к крышке со стороны привода, поворачивают фланец до совпадения его отверстия с двумя другими резьбовыми отверстиями в крышке, затем проверяют регулировку реле стартера.

При задевании якоря за сердечники обмоток возбуждения, необходимости замены этих обмоток и при других неисправностях стартер разбирают.

1.5. Неисправности приборов

К неисправностям системы  зажигания относятся: отсутствие искры  между электродами свечей зажигания; двигатель не запускается или запускается с трудом, глохнет после выключения стартера, работает с перебоями, с детонацией.

Основные причины перечисленных неисправностей: разряжена аккумуляторная батарея, окислились выводы батареи, неисправен выключатель зажигания, пробит транзистор коммутатора или конденсатор, пробита изоляция вторичной обмотки катушки зажигания.

Чтобы определить неисправности, проверяют состояние аккумуляторной батареи включением потребителей тока: фар, звукового сигнала или стартера. Если стартер работает, то проверяют электрические цепи высокого и низкого напряжения, для чего отключают поочередно провода от свечей зажигания и располагают их от корпуса двигателя на расстоянии 6...7 мм. При включенном зажигании и вращении коленчатого вала двигателя пусковой рукояткой между проводом и корпусом двигателя у исправной системы зажигания будет бесперебойно создаваться искра. При неисправности цепи низкого напряжения отсутствуют колебания стрелки амперметра в описываемом случае. Исправность этой цепи проверяют контрольной лампой с проводом, один конец которого подключают на «массу», а другой, свободный, поочередно к зажимам включенной первичной цепи.