新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)馬達(dá)故障現(xiàn)象和原因解析

 

摘要：起動(dòng)機(jī)故障是柴油發(fā)電機(jī)使用中一直較為高發(fā)的故障之一，根據(jù)康明斯公司的市場調(diào)研，2020年柴油發(fā)電機(jī)行業(yè)起動(dòng)電機(jī)故障率約為1.38%?，與2021年起動(dòng)機(jī)故障率約1.13%相比，電機(jī)故障率大幅上升約0.25%，上升幅度高達(dá)22%。起動(dòng)機(jī)使用中的常見故障一般是無法轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)無力，啟動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪與飛輪齒圈無法正常嚙合。起動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障后，就會(huì)引起柴油機(jī)起動(dòng)困難、無法起動(dòng)。

一、啟動(dòng)系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)

 

1、啟動(dòng)系統(tǒng)的定義及工作原理

（1）啟動(dòng)系統(tǒng)的定義

      要使柴油機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須先用外力轉(zhuǎn)動(dòng)柴油機(jī)的曲軸，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的可燃混合氣燃燒膨脹作功，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)使曲軸旋轉(zhuǎn)。柴油機(jī)才能自行運(yùn)轉(zhuǎn)，工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。因此，曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng)到柴油機(jī)開始自動(dòng)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過程，稱為柴油機(jī)的起動(dòng)。完成起動(dòng)過程所需的裝置，稱為柴油機(jī)的啟動(dòng)系統(tǒng)。

（2）柴油機(jī)起動(dòng)原理

      要使柴油機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作狀態(tài)，必須用外力轉(zhuǎn)動(dòng)柴油機(jī)的曲軸，使氣缸內(nèi)吸入（或形成）可燃混合氣并燃燒膨脹，工作循環(huán)才能自動(dòng)進(jìn)行。曲軸在外力作用下開始轉(zhuǎn)動(dòng)到柴油機(jī)開始自動(dòng)地怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過程，稱為柴油機(jī)的起動(dòng)。柴油機(jī)起動(dòng)的方法很多，汽車柴油機(jī)常用的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)是用電動(dòng)機(jī)作為機(jī)械動(dòng)力，當(dāng)將電動(dòng)機(jī)軸上的齒輪與柴油機(jī)飛輪周緣的齒圈嚙合時(shí)，動(dòng)力就傳到飛輪和曲軸，使之旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)本身又用蓄電池作為能源。目前絕大多數(shù)汽車柴油機(jī)都采用電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。

2、啟動(dòng)系統(tǒng)的組成

       啟動(dòng)系統(tǒng)是一種起動(dòng)器，它裝有一只驅(qū)動(dòng)齒輪的小型高速馬達(dá)，使靜止的柴油機(jī)起動(dòng)并轉(zhuǎn)入自行運(yùn)轉(zhuǎn)。它包括起動(dòng)器、起動(dòng)繼電器和防盜系統(tǒng)。汽車啟動(dòng)系統(tǒng)主要由起動(dòng)機(jī)和起動(dòng)控制電路所組成

（1）啟動(dòng)系統(tǒng)的功用：

      提供外力克服柴油機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、滿足柴油機(jī)必須的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速等要求，使柴油機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)過渡到工作循環(huán)狀態(tài)。

（2）啟動(dòng)系統(tǒng)的基本組成：

      主要由主控器、蓄電池、起動(dòng)機(jī)、啟動(dòng)繼電器等組成。

（3）主控器：

      主控器一般設(shè)有啟動(dòng)鍵。啟動(dòng)柴油機(jī)時(shí)，通過扳動(dòng)主控器，接通控制啟動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)電路和相關(guān)部件工作，使起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。

（4）蓄電池：

      在啟動(dòng)柴油機(jī)時(shí)，蓄電池在短時(shí)間（5 ~10 ）內(nèi)向起動(dòng)機(jī)連續(xù)提供強(qiáng)大的啟動(dòng)電流，柴油機(jī)一般在800 ~1000Α。

（5）起動(dòng)機(jī)：

      起動(dòng)機(jī)是啟動(dòng)系的核心部件。起動(dòng)機(jī)由直流電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)裝置三大部分組成。起動(dòng)機(jī)的作用在于將蓄電池的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

（6）啟動(dòng)繼電器：

      啟動(dòng)系的啟動(dòng)開關(guān)一般都設(shè)在主控器上，而在啟動(dòng)柴油機(jī)時(shí)，流過起動(dòng)機(jī)上的電磁開關(guān)的電流較大，在啟動(dòng)時(shí)，如果直接啟動(dòng)開關(guān)控制流經(jīng)該開關(guān)的電流，啟動(dòng)開關(guān)會(huì)因通過的電流過大而被燒蝕。因此一些汽車的起動(dòng)機(jī)控制電路中裝有啟動(dòng)繼電器，由啟動(dòng)繼電器的開閉控制起動(dòng)機(jī)電磁開關(guān)的通斷，啟動(dòng)開關(guān)只控制啟動(dòng)繼電器線圈的通斷，因此減小了通過啟動(dòng)開關(guān)的電流，起到了保護(hù)主控器的作用。

 

 

圖1  柴油機(jī)的啟動(dòng)馬達(dá)軸測圖

圖2  柴油機(jī)的啟動(dòng)馬達(dá)三維圖

 

二、啟動(dòng)系統(tǒng)的檢測

 

      起動(dòng)機(jī)的檢測分為解體檢測和不解體檢測兩種，零件組成如圖3所示。解體檢測隨解體過程一同進(jìn)行；不解體檢測可以在拆卸之前或裝復(fù)以后進(jìn)行。

1、起動(dòng)機(jī)的不解體檢測

（1）吸引線圈性能測試

① 先把勵(lì)磁線圈的引線斷開。

② 連接蓄電池與電磁起動(dòng)開關(guān)。驅(qū)動(dòng)齒輪應(yīng)能伸出，否則表明其功能不正常。

（2）保持線圈性能測試接線方法

      如圖4所示。完成電磁開關(guān)吸引線圈功能測試后，驅(qū)動(dòng)齒輪移出之后從端子C上拆下導(dǎo)線。驅(qū)動(dòng)齒輪仍能保留在伸出位置，則說明電磁開關(guān)保持線圈功能正常，否則表明保持線圈損壞或搭鐵不正確。

（3）復(fù)位功能測試

      完成電磁開關(guān)保持線圈功能測試后，拆除起動(dòng)機(jī)接線柱“-”上的連接線，此時(shí)，若驅(qū)動(dòng)齒輪被拉回，則說明電磁開關(guān)復(fù)位功能正常。

 

圖3  柴油機(jī)起動(dòng)機(jī)控制電路圖

圖4  起動(dòng)機(jī)電磁開關(guān)吸引線圈功能試驗(yàn)

 

2、起動(dòng)機(jī)的解體檢測

（1）直流電動(dòng)機(jī)的檢修

① 磁場繞組的檢測如圖5所示，主要進(jìn)行磁場繞組及外殼檢測。

② 換向器電樞繞組的檢測，如圖6所示。

 

圖5  起動(dòng)機(jī)磁場繞組及外殼檢測

圖6  起動(dòng)機(jī)換向器和電樞繞組的檢測

 

（2）電樞軸跳動(dòng)檢查

      如圖7所示。其跳動(dòng)量不應(yīng)大于0.08 mm，否則應(yīng)進(jìn)行校正或更換電樞。

（3）電刷的檢查

      測量電刷的長度時(shí)要結(jié)合具體的標(biāo)準(zhǔn)，不應(yīng)小于最小長度標(biāo)準(zhǔn)即可，如圖8所示。

 

圖7  起動(dòng)機(jī)電樞軸跳動(dòng)檢查

圖8  柴油機(jī)起動(dòng)機(jī)電刷的檢查

 

（4）電刷架的檢查

      如圖9所示。檢查“+”電刷架A和“-”電刷架B之間不應(yīng)導(dǎo)通，若導(dǎo)通，應(yīng)進(jìn)行電刷架總成的更換。

（5）單向離合器的安裝與檢查

      如圖10所示，將單向離合器及驅(qū)動(dòng)齒輪總成裝到電樞軸上，握住電樞，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)單向離合器外座圈時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒輪總成應(yīng)能沿電樞軸自如滑動(dòng)。檢查小齒輪和花鍵及飛輪齒圈有無磨損或損壞，在確保驅(qū)動(dòng)齒輪無損壞的情況下，握住外座圈，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪，應(yīng)能自由轉(zhuǎn)動(dòng);反轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)鎖住，否則應(yīng)更換單向離合器。

 

圖9  柴油機(jī)起動(dòng)機(jī)電刷架的檢查

圖10  起動(dòng)機(jī)單向離合器的安裝與檢查

 

三、啟動(dòng)系統(tǒng)的使用與維護(hù)

 

1、啟動(dòng)系統(tǒng)的日常使用與維護(hù)

      啟動(dòng)系統(tǒng)主要維護(hù)的是起動(dòng)機(jī)，起動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)柴油機(jī)之后，便不再向柴油機(jī)飛輪齒圈提供驅(qū)動(dòng)力矩，要讓起動(dòng)機(jī)正常工作只需要滿足兩個(gè)條件：一是在啟動(dòng)時(shí)蓄電池能為其提供較大的瞬間脈沖電流；二是起動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境必須干燥潔凈。

      首先要保證蓄電池接線端的夾鉗清潔并且連接牢固，這樣蓄電池才能保證向起動(dòng)機(jī)提供所需的大電流。其次，蓄電池必須能夠通過負(fù)載測試，并具有一定的電壓緩沖能力。此外，在保證起動(dòng)機(jī)安裝支承部件清潔且連接牢固的同時(shí)，還應(yīng)檢查柴油機(jī)與蓄電池間接地線路的狀況是否良好。任何原因引起的起動(dòng)機(jī)正極或者負(fù)極的電壓下降，都會(huì)降低起動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)動(dòng)力。

       如果起動(dòng)機(jī)被冷卻液、機(jī)油或其它粘性液體浸濕，將不能按預(yù)先設(shè)計(jì)的情況正常工作。如果起動(dòng)機(jī)被長期浸泡，它可能會(huì)因長期處于非正常工作狀態(tài)而徹底報(bào)廢。將起動(dòng)機(jī)徹底清潔之后，需要測試起動(dòng)機(jī)與蓄電池之間的線路，以確保起動(dòng)機(jī)是否長期遭受因粘性液體導(dǎo)致的損耗。如果在測試中發(fā)現(xiàn)起動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)處于正常值的邊緣或者已經(jīng)低于正常值，就要將其更換掉。

2、起動(dòng)機(jī)的使用注意事項(xiàng)

（1）起動(dòng)機(jī)每次啟動(dòng)時(shí)間不超過5s，再次啟動(dòng)時(shí)應(yīng)間歇15s，使蓄電池得以恢復(fù)。如果連續(xù)第三次啟動(dòng)，應(yīng)在檢查與排除故障的基礎(chǔ)上停歇2min以后進(jìn)行。

（2）啟動(dòng)柴油機(jī)時(shí)，應(yīng)將變速桿置于空檔位置并踩下離合器踏板，嚴(yán)禁掛擋啟動(dòng)。

（3）柴油機(jī)啟動(dòng)后，必須立即切斷起動(dòng)機(jī)控制電路，使起動(dòng)機(jī)停止工作。

（4）起動(dòng)機(jī)外部應(yīng)經(jīng)常保持清潔，各連接導(dǎo)線，特別是與蓄電池連接的導(dǎo)線，都應(yīng)保證牢固可靠。

（5）柴油機(jī)啟動(dòng)后，如起動(dòng)機(jī)不能停轉(zhuǎn)，應(yīng)立即關(guān)閉電源總開關(guān)或拆下蓄電池搭鐵線并查找故障。

 

四、啟動(dòng)系統(tǒng)的典型故障診斷

 

      以康明斯發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)系統(tǒng)為例，分析啟動(dòng)系統(tǒng)的故障，不同型號(hào)柴油機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的診斷思路和方法大致相同。

1、起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)無力的故障

      柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，曲軸時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)較慢，使柴油發(fā)電機(jī)不能進(jìn)入到自行運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。造成這種故障主要是由于蓄電池電量不足、啟動(dòng)阻力過大或電磁開關(guān)內(nèi)部活動(dòng)觸頭和靜觸頭燒損后出現(xiàn)接觸不良等所致。其檢查方法如下。

① 檢查蓄電池的電量是否充足。

② 檢查電刷與整流子（或換向器）的接觸情況。正常情況下，電刷底部表面與換向器的接觸面應(yīng)在85％以上。若不符合技術(shù)要求，則應(yīng)更換新電刷。

③ 檢查整流子（或換向器）是否有燒損、劃傷、凹坑等現(xiàn)象。若整流子表面污物比較多，則用柴油或汽油清洗干凈。若有嚴(yán)重?zé)龘p、磨損和劃傷，造成表面不光滑或失圓時(shí)，可視情況修理或更換。修理時(shí)，可用車床車削加工整流子，并用細(xì)砂布拋光。

④ 檢查電磁開關(guān)內(nèi)部的活動(dòng)觸頭和兩個(gè)靜觸頭的工作表面。若活動(dòng)觸頭和靜觸頭有燒損現(xiàn)象而導(dǎo)致起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)無力時(shí)，可用細(xì)砂紙將活動(dòng)觸頭和靜觸頭磨平。

2、起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪高速旋轉(zhuǎn)且不能與飛輪齒圈嚙合

      柴油發(fā)電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，能聽到電磁開關(guān)吸合的動(dòng)作響聲和驅(qū)動(dòng)齒輪的高速旋轉(zhuǎn)聲，但柴油發(fā)電機(jī)飛輪不轉(zhuǎn)動(dòng)。這種故障一般是由于驅(qū)動(dòng)齒輪和飛輪齒圈沒有嚙合，或起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪打滑所。

① 若遇到這種故障，應(yīng)再進(jìn)行第二次甚至第三次啟動(dòng)。若不能排除故障，則應(yīng)用平口螺絲刀調(diào)整起動(dòng)機(jī)電磁開關(guān)左下端的調(diào)整螺釘，使驅(qū)動(dòng)齒輪與飛輪齒圈相嚙合。若經(jīng)過上述調(diào)整'故障仍未被排除'則應(yīng)拆卸起動(dòng)機(jī)，對飛輪齒圈、起動(dòng)機(jī)內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)齒輪等零件進(jìn)行檢查。

② 若經(jīng)過檢查，起動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)齒輪和飛輪齒圈質(zhì)量完好，而且在啟動(dòng)時(shí)兩者不能夠嚙合在一起，起動(dòng)機(jī)仍然出現(xiàn)空轉(zhuǎn)且有一種金屬碰撞響聲，則應(yīng)對起動(dòng)機(jī)進(jìn)行分解。若分解后發(fā)現(xiàn)撥叉兩凸塊之間的距離過大而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)無法撥動(dòng)到位時(shí)，應(yīng)用手按壓以減小兩凸塊之間的距離。若凸塊磨損嚴(yán)重或一邊的凸塊損壞時(shí)，可用焊修的方法進(jìn)行處理。

③ 若撥叉距離適當(dāng)，驅(qū)動(dòng)齒輪又能與飛輪齒圈相互嚙合，但起動(dòng)機(jī)仍然出現(xiàn)高速空轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)用一只手握住電樞，另一只手轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪。若順時(shí)針能夠轉(zhuǎn)動(dòng)而逆時(shí)針不能轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則說明驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作良好；若順時(shí)針和逆時(shí)針均能轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則說明驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)損壞，應(yīng)更換新件。

3、起動(dòng)機(jī)無法轉(zhuǎn)動(dòng)的故障

      主要原因如下：

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