5
四川交通职业技术学院毕业设计(论文)
1.2 挖掘机电控起动系统概述
发动机由静止状态转为运转状态的过程称为起动，发动机进入正常工作循环之前，必
须借助外力来起动，常见的起动方式有人力起动和电力起动两种。人力起动简单，但是不方便，并且在操作上有一定的危险性，目前只是作为备用方式保留；而电力起动操作方便、迅速且可靠，在现代工程机械上广泛采用。
现代工程机械发动机的起动任务普遍由电磁控制式起动系统来完成。电磁控制式起动系统主要由起动机、继电器、蓄电池以及点火起动开关等部分组成。在点火开关闭合和起动继电器吸合后，起动机将蓄电池的电能转化为化学能，通过离合器将起动机的电磁转矩传递给发动机的飞轮齿圈，从而使曲轴转动，完成发动机的起动。
6
四川交通职业技术学院毕业设计(论文)
2.起动机的组成及工作原理
2.1起动机的组成及其作用
目前常规的起动机由直流发动机、传动机构和控制装置（电磁开关）等三部分组成。直流电动机将电能转换成机械能。单向离合器是传动机构，在发动机起动时使起动机的小齿轮与飞轮齿圈啮合，将直流电动机的电磁转矩传递给发动机的飞轮齿圈，从而使曲轴转动；并在发动机起动后，使起动机自动脱开飞轮齿圈。控制装置则控制起动电路的开闭。起动机结构图和实物图如图2-1（a）、（b）所示。
2.2 起动机的常见分类
2.2.1 结构分类与特点：
按照总体结构的不同，起动机分为以下几种： （1) 电磁式起动机。（常规起动机）
电磁式起动机的磁极采用电磁铁，传动机构中一般只是由简单的驱动齿轮、单向离合器和拨叉等组成，无特殊结构和装置，是目前使用最普遍的起动机。 （2) 减速起动机
在起动机的电枢轴与驱动齿轮之间装有齿轮减速器的起动机，减速起动机采用了高速、小型、低力矩电动机，在传动机构中设有减速装置。质量和体积比普通起动机都减小30%～35%，但结构和工艺比较复杂。减速起动机的齿轮减速器有外啮合式、内啮合式、行星齿轮式等三种不同形式。还有常规型，减速型，行星型，行星加速部分马达导体型。
①外啮合式减速起动机：其减速机构在电枢轴和起动机驱动齿轮之间利用惰轮作中间传动，且电磁开关铁心与驱动齿轮同轴心，直接推动驱动齿轮进入啮合，无需拨叉。因此，起动机的外形与普通的起动机有较大的差别。通常分有惰轮外啮合式减速起动机和
7
四川交通职业技术学院毕业设计(论文)
无惰轮外啮合式减速起动机。外啮合式减速机构的传动中心距较大，因此受起动机构的限制，其减速比不能太大，一般不大于5，多用在小功率的起动机上。
②内啮合式减速起动机：其减速机构传动中心距小，可有较大的减速比，故适用于较大功率的起动机。但内啮合式减速机构噪声较大，驱动齿轮仍需拨叉拨动进入啮合，因此，起动机的外形与普通起动机相似。
③行星齿轮式减速起动机：减速机构结构紧凑、传动比大、效率高。由于输出轴与电枢轴同轴线、同旋向，电枢轴无径向载荷，振动轻，整机尺寸减小。另外，负载平均分配在三个行星齿轮上，可以采用塑料内齿圈和粉末冶金的行星齿轮，使质量减轻、噪声降低。尽管增加行星齿轮减速机构，但是起动机的轴向其他结构与普通起动机相同，故配件可以通用。 （3) 永磁起动机
以永磁材料作为磁极的起动机，称为永磁起动机。它取消了传统起动机中的励磁绕组和磁极铁心，使起动机的结构简化，体积和质量大大减小，可靠性提高，并节省了金属材料。
2.2.2 传动机构啮入方式分类与特点：
按传动机构啮入方式不同，起动机分为以下几种： （1） 强制啮合式
起动机在接通电源后利用电磁力拉动杠杆机构，进而使驱动齿轮强制啮入飞轮齿圈。强制啮合的起动机，是目前应用最多的起动机。其最主要的特征就是啮合机构中有啮合弹簧，大多数的啮合弹簧装在单向器上， （2） 电枢移动式
靠磁极产生的电磁力使电枢作轴向移动，带动固定在电枢轴上的驱动齿轮与飞轮齿环啮合。电枢移动式启动机其结构较为复杂， （3） 同轴齿轮式
起动机利用电磁开关推动电枢轴孔内的啮合推杆移动，使驱动齿轮啮入飞轮齿圈的起
8
四川交通职业技术学院毕业设计(论文)
动机。
（4） 惯性啮合式
启动时，依靠驱动齿轮自身旋转的惯性与飞轮齿环啮合。惯性啮合方式结构简单，但工作可靠性较差，现很少采用。
2.3 电磁式起动机的结构与工作原理
2.3.1 直流电动机
2.3.1.1结构分类与作用特点
直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型： （1）他励直流电机
励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机。 （2）并励直流电机
并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电；作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。 （3）复励直流电机
复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组，若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。若两个磁通势方向相反，则称为差复励。其工作特点有：调速性能好，起动力矩大。 （4）串励直流电机
目前工程机械发动机的起动机主要使用的是直流串励式电动机“串励”是指电枢绕组
9
四川交通职业技术学院毕业设计(论文)
与磁场绕组串联，其作用是产生力矩。 2.3.1.2 主要组成部分
（1） 磁极：磁极又称为定子，其主要作用产生电枢转动时所需要的磁场。电磁式直流电动机的磁场为电磁场，其磁极由铁心和励磁绕组两部分组成，铁心用低碳钢制成，并固定在电动机壳体的内壁，励磁绕组套装在铁心上。如图2-3所示。
图2-3 磁极
（2）电枢：电枢是电机的转子部分，其主要作用是产生电磁转矩，由外圆带槽的硅钢片叠成的铁心和电枢绕组组成，磁场绕组和电枢绕组一般采用矩形断面的裸铜线绕制，换向器装在电枢轴上，它由许多换向片组成。换向片嵌装在轴套上，各换向片之间均用云母绝缘，电枢结构图与实物图如图2-4（a）、（b）所示。
图2-4（a） 电枢结构图
（3）电刷：电刷的作用是将电流引入电枢绕组，电刷主要由电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷和换向器配合使用用来连接磁场绕组和电枢绕组的电路，并使电枢轴上的电磁