Вопросы темы:
1. Аккумуляторная батарея.
2. Генератор.
3. Стартеры.
4. Приборы освещения, сигнализации и контроля.
5. Техническое обслуживание. Возможные неисправности.
Электрическую энергию на тракторах применяют для пуска двигателя, зажигания горючей смеси, звуковой и световой сигнализации, освещения, питания контрольно-измерительных приборов и др.
Приборы, преобразующие различные виды энергии в электрическую, называют источниками электрического тока, а потребляющие ее — потребителями. Последние превращают энергию электрического тока в другой вид энергии (механическую, световую, звуковую, тепловую).
Электрооборудование тракторов можно подразделить на следующие группы:
источники электрической энергии: аккумуляторная батарея, генератор, магнето;
потребители электрической энергии: стартер, фары и подфарники, звуковой сигнал и сигнал поворота, электродвигатели вентилятора, отопителя, а также дополнительное электрооборудование;
контрольно-измерительные приборы: амперметр, термометр, манометр, сигнализаторы;
вспомогательные приборы: предохранители, выключатели и др.
Рис. 1. Схема простейшего аккумулятора:
а и б — в начале и конце разрядки; 1, 3 и 4 — пластины; 2 — электролит; 5 - слабый раствор серной кислоты
Процесс восстановления работоспособного состояния аккумулятора путем пропуска через него постоянного электрического тока называют зарядкой.
При прохождении постоянного электрического тока от постороннего источника через аккумулятор в результате химической реакции на пластине 3, соединенной с положительным полюсом источника тока, образуется перекись свинца, а на пластине 1, соединенной с отрицательным полюсом источника тока, — металлический свинец в виде рыхлой губчатой массы. В электролит выделяется серная кислота, которая увеличивает его плотность. Лампочка, присоединенная к пластинам, после зарядки загорается. Следовательно, накопившаяся в аккумуляторе при зарядке химическая энергия при разрядке превращается в электрическую. В конце разрядки обе пластины 4 превращаются в сернокислый свинец.
Рис. 2. Аккумуляторная батарея:
а — общий вид; б — блок пластин; 1 и 2 — отрицательные и положительные пластины, 3 — ребра; 4 — бак; 5 — пробка; 6 — крышка; 7 — соединительная перемычка; 8 — полюсный штырь; 9 — сепараторы
Пластины аккумулятора изготавливают в виде решеток, заполненных активной массой — порошкообразным свинцом. Для увеличения запаса энергии число парных пластин увеличивают. Количество электричества, которое отдает полностью заряженный аккумулятор при непрерывном разряде постоянной силой тока до определенного конечного напряжения, называют емкостью аккумулятора. Ее измеряют в ампер-часах.
Положительные пластины соединены с полюсным штырем, имеющим знак «+», а отрицательные — с полюсным штырем со знаком «—». Положительная пластина расположена между отрицательными, поэтому отрицательных пластин на одну больше, чем положительных. Пластины разделены пористыми перегородками — сепараторами 9. Они изготовлены из специально обработанного дерева, микропористой пластмассы или стекловолокна. Сепараторы предотвращают короткое замыкание пластин и свободно пропускают через себя электролит. Банку закрывают крышкой 6, в которой предусмотрено отверстие для заполнения банки электролитом.
Заливное отверстие закрывается пробкой 5. В нем расположено вентиляционное отверстие, сообщающее полость аккумулятора с атмосферой, что необходимо для выхода газов, выделяющихся при химических реакциях. После сборки батареи края крышек аккумуляторов заливают специальной кислотостойкой мастикой.
На перемычках, соединяющих отдельные аккумуляторы, указаны дата изготовления и марка батареи, например 6СТ-50ЭМ. Ее расшифровывают следующим образом: 6 — число последовательно соединенных аккумуляторов (номинальное напряжение батареи 12В); СТ — батарея стартерная; 50 — номинальная емкость батареи в ампер-часах при 20-часовом разрядном токе 2,5 А; Э — материал бака — эбонит; М — материал сепараторов — микропористая пластмасса. Сухозаряженные батареи в конце марки обозначают буквой 3. В них используют разные по составу пластины. В отличие от заряженных их проще хранить без подзарядки. Максимальный срок хранения батарей в сухом виде не должен превышать трех лет.
Электролит приготовляют из аккумуляторной серной кислоты и дистиллированной воды. Кислоту и воду смешивают в кислотоупорных сосудах. Кислоту льют тонкой струйкой в воду. В противном случае кислота разбрызгивается и выплескивается из сосуда. При попадании на тело возможны ожоги.
Соотношение кислоты и воды в электролите определяют по его плотности. Плотность замеряют денсиметром (ареометром).
По плотности электролита определяют степень заряженности аккумуляторной батареи. По мере разрядки аккумулятора плотность электролита уменьшается (табл. 1).
Таблица 1 Рекомендуемая плотность электролита в аккумуляторной батарее
С большей точностью степень заряженности батареи под нагрузкой определяют нагрузочной вилкой с включенным сопротивлением. Наконечники нагрузочной вилки поочередно плотно прижимают к зажимам аккумулятора на 5 с и фиксируют показания вольтметра. В этом случае напряжение полностью заряженного аккумулятора не должно падать ниже 1,7 В.
Чтобы не допустить разрушения пластин, запрещается на продолжительное время и много раз подряд включать стартер.
При установке на трактор выводной штырь батареи со знаком «—» присоединяют к «массе» через выключатель, установленный в кабине. «Массу» включают нажатием рукой или ногой на большой шток. Отключают аккумуляторную батарею от электрической цепи малым штоком.
На тракторах устанавливают трехфазные генераторы переменного тока. Магнитный поток в таком генераторе создается обмоткой возбуждения, по которой пропускается постоянный электрический ток. При пуске двигателя постоянный ток используется от аккумуляторной батареи, а при работе двигателя вырабатываемый генератором переменный ток преобразуется выпрямителями в постоянный.
Генератор представляет собой закрытую бесконтактную трехфазную электрическую машину со встроенным выпрямителем и регулятором напряжения. Генератор состоит из статора 2 (рис. 3), ротора 1, выпрямителя 19 и регулятора 13 напряжения.
Рис. 3. Генератор тракторов МТЗ-80 и ЛТЗ-55:
1 - ротор; 2 — статор; 3 и 4 - катушки обмоток статора; 5 - втулка; 6 - ушко; 7 — крыльчатка; 8 - шкив; 9, 11 и 18 — крышки; 10 — лапа; 12 — переключатель посезонной регулировки напряжения; 13 — интегральный регулятор напряжения; 14 — диоды, 15— конденсатор; 16 и 17 — выводы обмотки возбуждения; 19 - блок диодов (выпрямитель); 20 — пластмассовые колодки; Б и Д — клеммы
Статор собран из пластин, изготовленных из электротехнической стали. Он имеет девять полюсов, на которые надеты катушки 3 обмотки статора. Три последовательно соединенные катушки образуют фазу. Начало каждой фазы соединено с концом следующей. Образуется соединение «треугольник».
С обеих сторон к статору закреплены крышки 9 и 11, которые стянуты болтами и образуют корпус генератора. На крышках отлиты лапы для крепления генератора к двигателю. К передней крышке привинчена стальная втулка 5, на которую надета катушка 4 обмотки возбуждения. Эта обмотка питается постоянным током через выводы 16 и 17, выполненные в пластмассовой колодке 20.
Вал ротора установлен в крышках на шариковых подшипниках закрытой конструкции, которые не требуют дополнительного смазывания в условиях эксплуатации. Ротор в поперечнике имеет вид шестилучевой звезды. Пластины ротора набраны из листовой электротехнической стали.
Концы фаз обмотки статора соединены с выпрямителем. Диоды выпрямителя запрессованы в пластины блока 19. Три диода обратной проводимости соединены с «массой», а три диода прямой проводимости имеют общий «+» и вывод к клемме Б, предназначенной для подключения потребителей электрической энергии. Клемму Д используют для подключения реле стартера.
Генератор приводится в действие ремнем через шкив 8, жестко закрепленный на валу ротора. Вал ротора получает вращение от шкива коленчатого вала или вентилятора с помощью ремня. Для натяжения ремня используют планку, которую присоединяют к ушку 6. На валу ротора за приводным шкивом помещена крыльчатка 7, которая гонит воздух через отверстия в крышках и охлаждает выпрямитель, регулятор напряжения и обмотки генератора.
Принцип работы бесконтактного генератора показан на рис. 4. Зуб ротора и часть передней крышки образуют П-образный магнитопровод 4, который вместе с втулкой 6, валом 5 и звездочкой 8 образуют магнитную цепь. На магнитопроводе расположена обмотка статора, концы которой через диоды 9 и 11 соединены один с «массой», а другой с выводом В. К последнему подключены потребители и начало обмотки возбуждения.
Рис. 4. Упрощенная схема генератора переменного тока:
1 — лампа (потребители); 2 — аккумуляторная батарея; 3 — выключатель «массы»; 4 — магнитопровод; 5 — вал; 6 — втулка; 7 — обмотка возбуждения; 8 — звездочка ротора; 9 и 11 — диоды обратной и прямой проводимости; 10 — обмотка статора; В — вывод
При работе генератора по обмотке возбуждения проходит постоянный ток и звездочка намагничивается. Магнитные силовые линии пересекают обмотку 10 статора в противоположных направлениях, наводя в ней переменную ЭДС. Благодаря диодам образуется постоянный ток, который питает потребители.
При пуске двигателя и малой частоте вращения обмотка возбуждения питается от аккумуляторной батареи, а при повышении частоты вращения — от выпрямленного тока генератора. Чтобы аккумуляторная батарея не разряжалась на обмотку возбуждения при неработающем двигателе, ее отключают от «массы» выключателем 3.
Для облегчения работы водителя при пуске применяют электрические стартеры. Различают стартеры для пусковых и основных двигателей.
Стартер пускового двигателя. Он представляет собой электродвигатель постоянного тока закрытого исполнения, который преобразует электрическую энергию аккумуляторной батареи в механическую работу. Стартер состоит из корпуса 11 (рис. 5) с полюсами и обмоткой 12 возбуждения, якоря 13, щеток, тягового реле и механизма пусковой шестерни 14.
Рис. 5. Стартер пускового двигателя:
а — устройство; б и в — схемы муфты свободного хода во включенном и выключенном положениях, г - схема работы стартера; 1 — муфта свободного хода; 2 — рычаг включения; 3 — якорь тягового реле; 4 и 5 — втягивающая и удерживающая обмотки; 6 — стержень контактного диска; 7 — контактный диск; 8 — зажим конца обмотки тягового реле и соединительной шины; 9 — токоподводящие щетки (минусовые); 10 — коллектор; 11 — корпус; 12 - обмотки возбуждения; 13 — якоръ; 14 - пусковая шестерня; 15 и 17 - наружная и внутренняя обоймы; 16 — ролик; 18 - плунжер; 19 — венец маховика; 20 - включатель (замок) стартера; 21 - стартер; 22 - аккумуляторная батарея; 23 — выключатель «массы»
Вал якоря вращается в бронзовых втулках. В пазы якоря уложено несколько секций обмотки из толстой медной ленты. Концы ленты каждой секции присоединены к пластинам коллектора 10, к которому пружинами прижаты щетки 9. Две из них соединены с «массой», а две — с одним концом обмотки возбуждения. Другой конец обмотки возбуждения присоединен к зажиму 8 тягового реле.
Тяговое реле состоит из сердечника с втягивающей 4 и удерживающей 5 обмотками и поджимного якоря 3, соединенного с рычагом пусковой шестерни 14.
Стартер вводится в действие ключом, устанавливаемым в замок 20. Последний находится на щитке приборов. К контактам замка подходят провода от втягивающей обмотки и аккумуляторной батареи.
Двигатель пускают, поворачивая рукоятку ключа по ходу часовой стрелки, т.е. замыкают цепь втягивающей обмотки. Втягивающая обмотка при прохождении по ней тока намагничивает сердечник, который втягивает внутрь себя подвижной якорь. Якорь 3 одним концом передвигает рычаг пусковой шестерни 14, вводя ее в зацепление с венцом маховика пускового двигателя, а другим концом через контактный диск 7замыкает цепь аккумулятор — стартер. В результате взаимодействия двух магнитных полей (одно создается током в обмотках возбуждения, а другое — в обмотках якоря) начинает вращаться якорь 13 стартера, который пусковой шестерней вращает маховик с коленчатым валом. Для удержания подвижного якоря 3 во включенном положении служит удерживающая обмотка 5, которая намотана в одну сторону с втягивающей обмоткой 4, что обеспечивает согласованность действия их магнитных потоков.
С момента пуска двигателя пусковая шестерня начинает вращаться от венца маховика и разъединяется с валом якоря благодаря муфте 1 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.
После пуска двигателя ключ поворачивают в обратную сторону. Цепь втягивающей обмотки размыкается, ее сердечник размагничивается, а пусковая шестерня под действием пружины якоря отходит от маховика.
Стартер основного двигателя. Это четырехполюсный электродвигатель с последовательной обмоткой возбуждения и дистанционным включением с места водителя (рис. 6, а). Стартер отличается от описанного стартера пускового двигателя наличием дополнительных электромагнитных реле Б к В (рис. 6, б). Они предотвращают возможность включения стартера при работающем двигателе.
При включении включателя 18 стартера в положение пуска двигателя ток от аккумуляторной батареи 21 подается на обмотку реле Б, включенную на «массу» через контакты реле В. Реле Б срабатывает, его контакты замыкаются, и через них подается питание на тяговое реле А стартера. Стартер 17 включается и через маховик вращает коленчатый вал двигателя.
С увеличением частоты вращения коленчатого вала возрастает напряжение, подводимое от генератора к выпрямителю реле Б.
Когда напряжение генератора составит 8...9 В, реле блокировки В срабатывает, размыкая контакты. При этом реле Б обесточивается, его контакты под действием пружины размыкаются и отключают стартер.
Во время работы дизеля при любой частоте вращения коленчатого вала контакты реле В разомкнуты, поэтому включить стартер работающего двигателя нельзя.
Рис. 6. Стартер основного двигателя:
а — устройство; б — схема работы; 1 — пусковая шестерня с муфтой свободного хода; 2 — рычаг включения; 3 — якорь тягового реле; 4 и 5 — втягивающая и удерживающая (шунтовая) обмотки; 6 — контактный диск; 7 и 8 — зажимы концов удерживающей и втягивающей обмоток; 9 — зажим провода от аккумуляторной батареи, 10 — токопроводящие щетки; Л — коллектор; 12 — полюсный башмак; 13 — катушки фазных обмоток; 14 — якорь; 15 — вал якоря; 16 — пружина; 17 — стартер, 18, 19 — соответственно включатели стартера и блокировки пуска (устанавливают на КП), 20 — выключатель «массы», 21 — аккумуляторные батареи, А — электромагнитное тяговое реле; Б — реле стартера; В — реле блокировки
Безопасная работа на тракторе невозможна без приборов освещения и сигнализации. В ночное и темное время суток необходимо освещать путь движения, агрегатируемую сельскохозяйственную машину, кабину, щиток приборов, обозначать габариты машины. К приборам освещения относят: фары, фонари, подфарники, лампы освещения приборов, кабины, номерного знака, а также их выключатели.
Фары. Они служат для освещения участка пути, находящегося впереди и сзади движущейся машины. Тракторы снабжены четырьмя фарами (по две впереди и сзади).
Фара состоит из корпуса 5 (рис. 7), отражателя 1, стекла 3, ободка 8, токовыводящих проводов 7 и патрона б с лампой 2. Стекло, отражатель и лампа образуют оптический элемент, который соединен с ободком пружинными защелками. Ободок соединен с корпусом соединительным винтом. Оптический элемент прикреплен к корпусу фары пружинами и регулировочными винтами 4.
Рис. 7. Приборы освещения:
а — фара, б и в — двух- и одноконтактная лампы, г — плафон кабины, д — задний фонарь, е — габаритный фонарь, 1 — отражатель, 2 — лампа, 3 — стекло, 4 — регулировочный винт, 5 — корпус, 6 — патрон, 7 — провода, 8 — ободок, 9 — нити накаливания, 10 — стеклянный баллон, 11 — цоколь, 12 — штифт крепления лампы, 13 — заднее и нижнее стекла
Габаритные фонари. Они служат для светового обозначения габаритов машины в условиях плохой видимости и подачи светового сигнала перед поворотом. Свет габаритных фонарей должен быть виден на расстоянии не менее 100 м.
Указатель поворотов. Он предназначен для предупреждения о предстоящем маневре трактора. В него входят сигнальные лампы, переключатель и прерыватель (реле).
Звуковой сигнал. Он электромагнитный, вибрационного типа, состоит из корпуса Ш-образного сердечника (электромагнита) с обмоткой, стальной мембраны, якоря и прерывателя. Обмотка электромагнита соединена с аккумуляторной батареей через включатель или кнопку.
Пока нажата кнопка сигнала, контакты прерывателя размыкаются и замыкаются, а мембрана колеблется, издавая звук. Тон звука изменяют регулировочным винтом.
Контрольно-измерительные приборы. Они предназначены для контроля за работой смазочной системы и системы охлаждения двигателя, наличия топлива в баке и заряда аккумуляторной батареи. К ним относят указатели давления масла, температуры охлаждающей жидкости, уровня топлива в баке; амперметр; аварийные сигнализаторы пониженного давления масла и перегрева двигателя.
Все указатели смонтированы на щитке приборов. Их датчики расположены в зоне измеряемых показателей.
Амперметр служит для контроля за зарядом аккумуляторной батареи и работой генератора. Амперметр включают в электрическую цепь последовательно. Если стрелка отклоняется к знаку «+», то значит батарея заряжается, а если к знаку «—» - разряжается.
Предохранители применяют для защиты потребителей, источников тока и проводов от тока короткого замыкания и перегрузок. Они объединены в блок, который установлен на щитке приборов. Вставки предохранителей пронумерованы Каждая вставка защищает свою электрическую цепь.
Перегоревший предохранитель заменяют, предварительно сняв крышку блока. На гребешок предохранителя намотана запасная медная проволока сечением 0,26 мм2 для тока силой 10 А и 0,36 мм2 для тока силой 20 А.
Автоматическая защита дизеля служит для включения звукового сигнала с целью предотвращения выхода из строя дизеля из-за перегрева, для его остановки при падении давления масла в смазочной системе ниже допустимого и в случае «разноса».
Возможна установка на тракторе радиоприемника.
Монтажная схема электрооборудования трактора приведена на рис. 8.
На тракторах применяют однопроводную систему, при которой вторым проводом служит «масса» (его металлические части). Все потребители присоединены к источнику тока параллельно, поэтому включение и выключение одних потребителей происходят независимо от других. Принято считать, что ток движется от положительного полюса источника тока к отрицательному.
Ток, идущий от аккумуляторной батареи на потребители, проходит через амперметр (за исключением тока, направленного на стартер и звуковой сигнал). Ток от генератора, поступающий на зарядку аккумуляторной батареи, направляется тоже через амперметр.
Рис. 8. Монтажная схема электрооборудования трактора:
1 — сигнализатор температуры воды, 2 — магнето, 3 — свеча подогревателя, 4 — пульт подогревателя ПЖБ-200, 5 — стартер, 6 — электродвигатель вентиляционной установки, 7 — реле-регулятор, 8 — щиток приборов, 9 — плафон кабины, 10 и 21 — задняя и передняя фары, 11 — звуковой сигнал, 12 — штепсельный соединитель, 13 и 17 — датчики указателя уровней топлива и температуры масла, 14 и 15 — выключатели блокировки пуска пускового двигателя и «массы», 16 — аккумуляторная батарея, 18 и 19 — электродвигатели отопителя кабины и подогревателя, 20 — генератор.
Для соединения всех приборов электрооборудования применяют провода низкого напряжения марки ПГВА различных сечений в полихлорвиниловой изоляции. Для удобства монтажа и защиты проводов от механических повреждений их соединяют в пучки. Концы проводов в пучках снабжены наконечниками под винтовой зажим или штекерное соединение. Для облегчения нахождения проводов в пучке их выпускают различного цвета. При замене приборов электрооборудования необходимо соединить электропровода в строгом соответствии со схемой.
Обслуживание аккумуляторных батарей. Работоспособность аккумуляторной батареи определяют прокручиванием с помощью стартера коленчатого вала с частотой вращения, обеспечивающей пуск двигателя, ее нормальной зарядкой от генератора, отсутствием быстрого саморазряда и механических повреждений. Условия надежной работы аккумуляторной батареи — достаточный уровень электролита, его определенная плотность и постоянная заряженность.
Во время работы двигателя аккумуляторная батарея должна постоянно подзаряжаться от генератора определенной силой зарядного тока. При избыточном заряде электролит выплескивается из батарей и его уровень быстро понижается, а активная масса пластин разрыхляется и выкрашивается.
При ТО-1, но не реже 2 раз в месяц, батареи очищают от пыли, окислившиеся наконечники проводов зачищают, их неконтактные
поверхности смазывают техническим вазелином, наконечники плотно закрепляют на штырях батареи.
Уровень электролита проверяют в каждом аккумуляторе, он должен быть на 12... 15 мм выше уровня пластин. В противном случае доливают только дистиллированную воду. Электролит доливают в случае его утечки. Прочищают отверстия в пробках и протирают крышки чистой ветошью, смоченной в 10%-ном растворе кальцинированной соды.
При ТО-2, но не реже 1 раза в квартал, проверяют плотность электролита.
При хранении тракторов аккумуляторные батареи снимают и сдают на склад.
Обслуживание генераторной установки. Работоспособность генераторной установки характеризуется нормальным зарядом аккумуляторной батареи и работой подключенных к ней потребителей. При средней частоте вращения коленчатого вала двигателя включение фар не вызывает отклонения стрелки амперметра в сторону разрядки.
Техническое обслуживание генераторной установки сводится к наружной очистке, проверке крепления, соединений проводов, натяжению приводного ремня.
При ТО-2 проверяют натяжение ремня привода генератора и соединение проводов с выводами.
При сезонном обслуживании винт посезонной регулировки напряжения устанавливают в соответствующее сезону положение: «Лето» или «Зима».
Меры безопасности и возможные неисправности. При попадании кислоты на кожу место поражения необходимо промыть сначала водой, а потом 10%-ным раствором нашатырного спирта.
При обслуживании генератора запрещается:
промывать генератор струей воды и топливом;
проверять исправность схемы мегаомметром и «на искру».
Перед регулированием зазора между контактами прерывателя необходимо проверить состояние их рабочих поверхностей. Контакты могут загрязниться, замаслиться или обгореть. Загрязненные и замасляные контакты следует очистить замшей, смоченной в бензине.
Обгоревшие контакты зачищают стеклянной наждачной бумагой или надфилем толщиной не более 1 мм. Перед зачисткой контакты полностью разводят или снимают. Поверхности зачищенных контактов должны быть параллельными и плотно соединяться.
Нормальный зазор между полностью разомкнутыми контактами прерывателя 0,25...0,35 мм.
Зазор между контактами регулируют следующим образом. Приводной валик прерывателя-распределителя (или ротор магнето) поворачивают в такое положение, при котором кулачок полностью разведет контакты прерывателя. Ослабляют отверткой стопорный винт и регулируют зазор между контактами, медленно поворачивая винт-эксцентрик 1. Зазор замеряют ленточным щупом. После установки требуемого зазора завертывают стопорный винт до отказа.
Зажигание на пусковом двигателе устанавливают с опережением на 27° до прихода поршня в в.м.т., для чего поршень устанавливают в в.м.т., пользуясь стержнем, опущенным в отверстие для свечи. Повернув коленчатый вал в направлении, противоположном его рабочему вращению, поршень располагают на 5,8 мм ниже в.м.т. с помощью отметок на стержне. Затем ротор магнето поворачивают до момента начала размыкания контактов прерывателя и соединяют магнето с приводом. Уточняют момент начала размыкания контактов прерывателя поворотом корпуса магнето в пределах овальных отверстий на фланце и закрепляют его.
При эксплуатации источников электрической энергии могут возникнуть следующие неисправности (табл. 2).
Таблица 2 Возможные неисправности источников тока
1. Перечислите источники и потребители электрической энергии?
2. На чем основан принцип работы генератора?
3. Как расшифровать марку аккумуляторной батареи 6СТ-50ЭМ?
4. Какова плотность заряженной аккумуляторной батареи в центральных районах?
5. Перечислите возможные неисправности аккумуляторной батареи?