柴油机用起动机强化方案分析

杨芳霞 石峰

广西玉柴机器股份有限公司

摘要：围绕如何降低空载转速，提高啮合可靠性、各部件使用寿命、电机功率等思路，对提高柴油机用起动机的强化方案可行性进行分析。

关键词：起动机；强化方案；可行性

1. 前言

随着技术及经济水平的发展，柴油机在各领域的应用更为广泛，特别是当发动机在高原和高寒地区时，对发动机的低温启动能力及启动系统可靠性提出了更为苛刻的要求。现从如何改善起动机的可靠性及快速启动能力的角度，对目前可采用的技术方案进行探讨。

2. 起动机强化方案分析

2.1强化的目标

1. 高可靠性：寿命比普通起动机多2倍以上，高达6万次以上的热启动循环。

2. 快速启动能力：更短的启动时间，起动可靠，无顶齿，打齿现象。

2.2设计思路及总体方案

围绕以上两个目标，可以通过降低空载转速、提高啮合可靠性、提高起动机各部件使用寿命、适当提高起动机功率等思路，进行起动机的强化。总体方案见图1。

图1 总体思路

2.2技术方案分析

2.2.1降低空载转速

目前减速起动机的空载转速一般在4000-6000 r/min,负载转速在2000r/min,起动机的速比一般为4-4.5，电枢空载转速可高达27000 r/min。若将起动机空载转速控制在3000-4000 r/min，则电枢空载转速可控制在18000 r/min以下，此时换向器与碳刷的磨损量、发热量将大幅降低，换向器的离心力将减至原来的50%，可降低换向器甩排的故障。

如图2所示，可以在定子磁场上增加一附加磁场，则电机励磁方式由串联改为复励，不仅可以限制起动机空载高转速，减少噪音及空载损耗，还可以提高起动机在轻负荷时的机械特性，增加预转扭矩，避免顶齿。

图2 增加附加磁场 图3 增加滚动轴承支撑

2.2.2更平稳的减速机构，降低噪音

如图3所示，在太阳轮端增加一滚动轴承进行固定支撑，可起到的作用有：1、支撑转子重量，避免转子重量直接作用在行星减速轮系上，减少不平衡量。2、减少转子运动中的振动对减速轮系的影响。

2.2.3冲击吸收装置，吸收过大的冲击扭矩

如图4所示，在太阳轮上增加冲击吸收装置，吸收冲击扭矩，减少减速系统磨损。

图4 增加冲击吸收装置 图5 新输出结构示意图

2.2.4新输出机构，滑移更灵活

如图5所示，离合器轴向固定，输出轴单独轴向移动。优点有：1、减轻输出轴移动重量，反应更迅速。2、增加输出轴的刚性。3、因该输出轴两端均有轴承支撑，减少驱动齿轮与飞轮齿圈的啮合摆动对离合器的影响。

2.2.5长寿命滚针轴承

如图6所示，减速机构由无油轴承改为长寿命滚针轴承，可大大提高轴承使用寿命。

图6 长寿命滚针轴承 图7 采用长寿命触点开关

2.2.6开关采用长寿命触点

如图7所示，增加抑制峰值跳动结构，采用长寿命触点。可提高触点寿命，降低触点发热量防止开关过热。

2.2.7采用高耐磨换向器

如图8所示，提高换向器表面硬度和耐磨性，提高换向器寿命。

图8 采用高耐磨换向器 图9 采用双层电刷

2.2.8电刷由单层改双层

如图9所示，采用双层电刷，改善换向，抑制换向火花，提高电刷使用寿命。

4. 结语

（1）本文结合汽车用起动机的使用特征及弱项提出强化目标，从改善起动机工作条件及自身质量提升的角度提出了八项可行性方案，并对各方案的原理、作用及实现方式简单分析。

（2）本文从理论角度提出的解决方案可供相关工程技术人员借鉴，并根据实际生产情况灵活进行验证和推广。

参考文献

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