Phân tích cơ sở lý thuyết và mô phỏng đặc điểm, nguyên lý làm việc, quy trình tháo lắp hệ thống khởi động động cơ, chương 16 pps

Máy khởi động truyền động cưỡng bức, điều khiển gián tiếp Cấu tạo khớp truyền động gồm ống chủ động 1 được hàn từ 3 chi tiết lại, phía đầu nhỏ của ống 1 có rãnh then hoa để ăn khớp với c

Chương 16:

Máy khởi động loại giảm tốc

a Nguyên lý làm việc

<1> Kéo (Hút

vào)

Khi bật khoá điện lên vị trí START, dòng điện của ắc qui đi vào cuộn giữ và cuộn kéo Sau đó dòng điện đi từ cuộn kéo tới phần ứng qua cuộn cảm làm quay phần ứng với tốc độ thấp Việc tạo ra lực điện từ trong các cuộn giữ và cuộn kéo sẽ làm từ hoá các lõi cực và do vậy píttông của công tắc từ bị kéo vàovào lõi cực của nam châm điện Nhờ sự kéo này mà bánh răng dẫn động khởi động

bị đẩy ra và ăn khớp với vành răng bánh đà đồng thời đĩa tiếp xúc sẽ bật công tắc chính lên

Ắcquy Khóađiện

Cuộn dây phần ứng

Tiếp mát Hình.1.4 Sơ đồ dòng điện trong mạch ở bước kéo vào

Để duy trì điện áp kích hoạt công tắc từ, một số xe có rơle khởi động đặt giữa khoá điện và công tắc từ

<2> Giữ

Khi công tắc chính được bật lên, thì không có dòng điện chạy qua cuộn giữ, cuộn cảm và cuộn ứng nhận trực tiếp dòng điện từ ắc qui Cuộn dây phần ứng sau đó bắt đầu quay với vận tốc cao và động cơ được khởi động ở thời điểm này píttông được giữ nguyên tại vị trí chỉ nhờ lực điện từ của cuộn giữ vì không có lực điện từ chạy qua cuộn hút

Ắcquy Khóa

điện

Cuộ

n giữ

Tiếp

mát

Đĩa tiếp xúc

Cuộn cảm

Cuộn dây phần ứng Tiếpmát

Hình.1.5 Sơ đồ dòng điện chạy trong mạch ở bước "giữ"

<3> Nhả hồi về

Ắc quy Đĩa tiếp xúc Cuộn kéo

Cuộn giữ Tiếp mát

Cuộn cảm

Cuộn dây phần ứng

Tiếp mát

Hình.1.5 Sơ đồ dòng điện chạy trong mạch ở bước nhả về Khi khoá điện được xoay từ vị trí START sang vị trí ON, dòng điện

đi từ phía công tắc chính tới cuộn giữ qua cuộn kéo ở thời điểm này vì lực điện từ được tạo ra bởi cuộn kéo và cuộn giữ triệt tiêu lẫn nhau nên không giữ được píttông Do đó píttông

bị kéo lại nhờ lò xo hồi vị và công tắc chính bị ngắt làm cho máy khởi động dừng

lại

b Ly hợp máy khởi động

Hình.1.6 Ly hợp máy khởi động loại

giảm tốc

Nguyên lý làm việc

Khi động cơ quay khởi động Khi bánh răng li hợp (bên ngoài) quay nhanh hơn trục then (bên trong) thì con lăn li hợp bị đẩy vào chỗ hẹp của rãnh và do đó lực quay của bánh răng li hợp được truyền tới trục then

Sau khi khởi động động cơ Khi trục then (bên trong) quay nhanh hơn bánh răng li hợp (bên ngoài), thì con lăn li hợp bị đẩy ra chỗ rộng của rãnh làm cho bánh răng li hợp quay không tải

3.1.4.4 Máy khởi động truyền động cưỡng bức, điều khiển gián tiếp

Cấu tạo khớp truyền động gồm ống chủ động 1 được hàn từ 3 chi tiết lại, phía đầu nhỏ của ống 1 có rãnh then hoa để ăn khớp với các then hoa trên trục của rôto, phía đầu to của ống (theo mặt cắt AB) được xẻ thành các rãnh không đều ( bốn rãnh) và có khoan lỗ

từ mặt bên để đặt lò xo và cốc chụp lò xo 2, vành bị động 4 liền với bánh răng của khớp truyền động và bên trong có lắp bạc đồng

8 để cho bánh răng có thể tựa lên trục của rôto và quay trơn trên trục Ống chủ động và vành bị động 4 rời nhau và được lắp hờ vào nhau nhờ bao thép mỏng 5, đệm hai nửa 6 và bốn bi 3 cùng cụm lò

xo và cốc chụp lò xo 2 Các viên bi 3 nằm tự do trong các rãnh giữa ống chủ động và vành bị động Trên mặt ngoài của ống nhỏ phần chủ động có lắp lò xo 9, khớp gài 10 gồm 2 nửa và hãm bằng vòng hãm 11

Hình.1.7 Khớp truyền động

1 ống chủ động hàn ghép; 2 lò xo và cốc

chụp; 3 bi đũa

4 vành bị động và bánh răng 5 bao thép; 6 đệm hai

nửa.7,8 bạc đồng;

9 lò xo đẩy; 10 khớp gài;11.vòng hãm

Với kết cấu như vậy nếu ta giữ chặt bánh răng và vành 4 lại rồi quay ống chủ động theo chiều quay như trên hình vẽ ( tức là lúc bánh răng của khớp đã mắc với bánh đà và máy khởi động bắt đầu quay – lúc bắt đầu khởi động) thì viên bi sẽ lăn trên mặt ống 4 rồi

bị kẹt vào chỗ nông hơn giữa 1 và 4, gắn cứng hai phần chủ động và

bị động lại với nhau Muốn quay ống 1 nữa phải thắng lực cản của bánh răng, và cả khớp truyền động lúc đó quay như một khớp liền Nếu ống chủ động quay với một tốc độ nào đó, còn vành bị động quay với một tốc độ lớn hơn ( ứng với trường hợp máy đã nổ nhưng khớp truyền động chưa được tách khỏi bánh răng của bánh đà) thì các viên bi sẽ bị hất ra khỏi vị trí bị kẹt về phía lò xo và cốc chụp Ở đây các viên bi không thể bị kẹt được nên chúng nằm tự do trong các rãnh, và đảm bảo cho ống chủ động vẫn quay theo tốc độ của mình và vành bị động quay với tốc độ riêng, không phụ thuộc

vào nhau.

Rãnh then của ống chủ động có thể là rãnh xoắn như hình 1.7

để tạo điều kiện cho bánh răng của khớp ăn khớp với bánh răng của bánh đà một cách dễ dàng hơn

Cơ cấu điều khiển của máy khởi động gồm hộp tiếp điểm, rơle gài khớp và mạng gài 6

Hình.1.8 Máy khởi động điện

CT-21

1 ốc đồng; 2 lá đồng tiếp điện; 3 thanh đẩy đĩa đồng; 4 lò xo trả

về; 5 lõi thép

6 nạng gạt; 7 vít điều chỉnh; 8 bánh răng; 9 phần chủ yếu của

khớp truyền động

10 lò xo đẩy; 11 lò xo giảm chấn; 12 ống thép từ; 13 các cuộn

dây của rơle gài khớp; 14 đĩa đồn; 15 chốt

quay.

Hộp tiếp điểm gồm các chi tiết chủ yếu là: Hai ốc đồng 1 phần nhô ra ngoài là chỗ để nối đầu dây cáp từ ắcquy tới và thanh đồng nối từ hộp tiếp điểm xuống phần động cơ điện, còn phần nằm trong hộp thì phẳng và là mặt tiếp điện, đĩa đồng 14 được cách điện trên thanh 3 còn thanh 3 lại được chốt vào lõi thép của rơle gài khớp Rơle gài khớp gồm ống thép 12, phần cuối ống thép 12 được tăng cường bằng một khối thép từ có lỗ để cho cần 3 xuyên qua Trên lõi thép 12 có quấn hai cuộn dây 13 với đường kính và số vòng dây khác nhau, được gọi là cuộn hút Wh và cuộn giữ Wg Ngoài cùng là vỏ thép bảo vệ và trên đó có hàn đế để bắt rơle trên

máy khởi động Lõi thép 5 thông qua vít điều chỉnh và thanh giăng được mắc với mạng gài 6 Mạng gài 6 có thể quay tự do quanh chốt 15 ở phần nắp máy khởi động và phần càng cua của nó mắc vào khớp gài của khớp truyền động Lò xo 4 của rơle gài khớp luôn luôn có xu hướng đẩy lõi thép 5 ra khỏi ống 12, đồng thời cũng là đẩy khớp

truyền động về vị trí ban đầu Vị trí này được điều chỉnh nhờ vít điều chỉnh 7 tác động lên mạng gài 6

Nguyên lý hoạt động của máy khởi động (kết hợp giữa hình 1.7

và hình 1.8) Khi muốn khởi động động cơ thì người vận hành vặn khoá điện về vị trí CT (

khởi động), như trên hình 2.3, khi đó máy phát điện chưa quay và điện trở cuộn dây phần ứng nhỏ nên dòng điện chạy trong cuộn dây Wkđ của rơle bảo vệ khởi động theo mạch: (+) ắcquy  ốc đồng 1  (A)  đầu AM  đầu CT của khoá điện  đầu K(*) của cuộn Wkđ  đầu K(.) của cuộn Wkđ  FA  (+)mF  (-)mF  mát  (- ) ắcquy Dòng điện trong cuộn Wkđ sẽ từ hoá lõi thép của rơle bảo vệ khởi động và làm cho tiếp điểm KK’ của nó đóng lại (đây là tiếp điểm mở) Khi KK’ đóng, trong các cuộn dây rơle gài khớp có dòng điện chạy theo mạch: (+) ắcquy  1 đầu 5  khung từ và cần tiếp điểm của rơle bảo vệ khởi động  KK’ đầu

c  điểm nối 4  từ đây dòng điện chia làm hai nhánh: một nhánh qua cuộn Wg rồi về mát về cực âm của ắcquy, nhánh hai Wh  điểm nối 5  ốc đồng 3  cuộn kích thích Wkt và rôto của máy khởi động  mát  (-) ắcquy ( dòng điện chạy trong Wh khoảng 30-40A, dòng trong Wg khoảng 3-4A) Dòng điện trong các cuộn dây sẽ từ hoá ống thép và lõi thép rất mạnh, nên lõi thép bị hút sâu vào trong ống thép Trong khi chuyển động như vậy lõi thép sẽ nén

lò xo 4 lại (hình 1.7) kéo cho nạng gạt 6 quay quanh chốt 15 (hình 1.7) và phần càng cua của nạng gài 6 sẽ đẩy khớp truyền động chạy trên trục máy khởi động về phía bánh đà, đồng thời cần 3 được chốt trên

lõi thép cũng đẩy đĩa đồng về các ốc đồng (xu hướng đóng tiếp

điểm) Khi bánh răng của khớp truyền động đã ăn khớp an toàn với bánh răng của bánh đà thì tiếp điểm chính (gồm hai ốc đồng 1,3 và đĩa đồng) cũng được đóng lại Lúc này sẽ có dòng rất lớn khoảng (200-800A) chạy qua tiếp điểm theo mạch: (+) ắcquy  ốc 1

 đĩa đồng  ốc 3  về cuộn Wkđ và rôto của máy khởi động  mát  (-) ắcquy: Trong khi đó cuộn Wh bị nối tắt (được giải thích như sau)

Dòng điện lớn qua máy khởi động sẽ biến thành mômen cơ học lớn, truyền qua khớp truyền động qua bánh đà, làm cho trục khuỷu động cơ chạy, tạo điều kiện cho động cơ nổ máy nếu các điều kiện khác như là nhiên liệu, đánh lửa…vv bảo đảm Khi động

cơ đã bắt đầu làm việc tự lập, số vòng quay của nó tăng vọt lên và

máy phát điện bắt đầu làm việc để nạp cho ắcquy và cung cấp cho phụ tải Dòng điện của máy phát lúc này sẽ ngược với dòng điện trong cuộn Wkđ ban đầu và trong giai đoạn giao thời đó (giai đoạn máy vừa mới nổ, máy phát điện mới bắt đầu làm việc, còn máy khởi động chưa được tắt) sẽ triệt tiêu nhau, làm cho lực từ hoá của rơle bảo vệ khởi động không đủ giữ tiếp điểm KK’ đóng nữa thì tiếp điểm KK’ mở ra dưới tác dụng của lực lò xo Khi KK’ mở ra, dòng điện trong cuộn Wh lại bắt đầu xuất hiện và ngược với chiều ban đầu ( tiếp điểm chính chưa kịp mở ra, cuộn Wh được nối nối tiếp với cuộn Wg), còn d điện trong cuộn Wg vẫn như cũ Lực từ hoá của chúng ngược nhau, làm tổng lực từ hoá giảm, và dưới tác dụng của lò xo 4 lõi thép được trả về vị trí ban đầu và tách đĩa đồng ra khỏi vít đồng ở hộp tiếp điểm ngắt mạch khởi động

Hình.1.9 Sơ đồ đấu dây của hệ thống khởi động điện điều

khiển gián tiếp.

Như vậy nhờ có rơle bảo vệ khởi động mà máy khởi động tắt tự động khi động cơ cần khởi động đã nổ an toàn, mặc dù người vận hạnh vẫn còn vặn khoá điện về vị trí khởi động (có thể do người vận hành phản ứng chậm, chưa kịp tắt) Điều đó đảm bảo an toàn máy khởi động cũng như khớp truyền động và cũng hoàn toàn phù

hợp với yêu cầu đã đề ra Ngoài ra rơle bảo vệ khởi động còn làm nhiệm vụ “khoá giữ” không cho khởi động khi xe đang chạy Cụ thể khi động cơ máy kéo đang làm việc ở số vòng quay nhất định nào

đó mà tiếp điểm của RLDĐN trong bộ ĐCD đã đóng thì cuộn Wkđ của rơle bảo vệ khởi động sẽ bị nối tắt khi ta vặn khoá điện về vị trí khởi động (vị trí CT) nên việc khởi động không thể thực hiện được

Trường hợp khi răng của bánh răng ăn khớp truyền động

bị trùng vào răng của vành răng bánh đà ( hiện tượng chống răng ) thì lò xo 10 (hình 1.7) cũng như lò xo 9 (hình 1.2) sẽ bị nạng gài nén lại và khi bị nén chúng sẽ tạo ra một mômen xoắn làm cho cả khớp truyền động quay đi một chút, vượt qua khỏi

vị trí chống răng để ăn khớp dễ dàng Ngoài ra các lò xo này còn giảm va đập khi khớp truyền động vào ăn khớp với bánh đà cũng như khi bị hất trả vị trí ban đầu Trong sơ đồ (hình 1.7) rãnh then hoa ở ống chủ động của khớp truyền động được làm xoắn để khi vào ăn khớp với bánh đà khớp truyền động vừa chuyển động tịnh tiến vừa chuyển động quay chậm, Vì vậy mà vấn đề tự lựa vào ăn khớp với bánh đà cũng tốt hơn

Sở dĩ trong rơle gài khớp có hai cuộn dây Wh và Wg vì

ở vị trí ban đầu, lõi thép của rơle còn nằm hờ ở phía ngoài của ống thép 12 (hình 1.3), tức là đầu trong của lõi thép nằm cách

xa mặt đáy của ống thép từ, cho nên hút được lõi thép vào các cuộn đây phải sinh ra một lực từ hoá rất lớn Lực này chủ yếu

do cuộn Wh có dòng điện khá lớn sinh ra, còn cuộn Wg chỉ phụ kèm thêm Song khi lõi thép đã bị hút sâu vào trong lòng ống thép từ (ứng với vị trí ăn khớp an toàn và tiếp điểm chính đã đóng) thì chỉ cần một lực từ hoá tương đối nhỏ của cuộn Wg cũng đủ giữ cho lõi thép nằm ở vị trí này, nên cuộn

Wh trở nên bị thừa, nó bị nối tắt để giảm công suất cho nó

Cuộn Wh nối như vậy nó còn có tác dụng khác là khi chưa bị nối tắt dòng điện chạy qua nó xuống động cơ điện sẽ làm cho rôto của máy khởi động quay lúc lắc một chút Như vậy khớp truyền động sẽ dễ lựa vào ăn khớp với vành răng của bánh đà