Инженерные методы исследования, диагностика отказов и анализ дефектов

Техническая экспертиза стартера представляет собой специализированное инженерно- техническое исследование, проводимое аттестованным экспертом- электриком или инженером- механиком с целью установления фактического технического состояния стартерного механизма, выявления дефектов и неисправностей, определения причин их возникновения, а также оценки ремонтопригодности и остаточного ресурса.  Данный вид исследования может проводиться как по инициативе физических или юридических лиц (независимая техническая экспертиза), так и по определению суда (судебная техническая экспертиза).  Техническая экспертиза стартера базируется на строго регламентированных методах неразрушающего и разрушающего контроля, электрических измерениях, вибродиагностике, металлографии и нагрузочных испытаниях, что отличает её от поверхностной сервисной диагностики, которая часто ограничивается заменой узла без выявления истинной причины отказа.

Стартер является электромеханическим узлом системы пуска двигателя внутреннего сгорания, его отказ приводит к полной невозможности запуска двигателя.  С инженерной точки зрения стартер представляет собой электродвигатель постоянного тока последовательного или смешанного возбуждения (либо с возбуждением от постоянных магнитов), дополненный механизмом привода (бендикс — роликовая обгонная муфта с шестерней), электромагнитным тяговым реле (соленоидом), включающим втягивающую и удерживающую катушки, а также силовые и управляющие контакты.  Современные стартеры для дизельных двигателей оснащаются планетарным редуктором.  Техническая экспертиза стартера требует знаний в области электромеханики постоянного тока, теории электрических машин, трибологии, металловедения, а также владения методами неразрушающего контроля и электрических измерений.

Инженерная методология проведения технической экспертизы стартера

Этап 1.  Анализ эксплуатационной документации и сбор анамнеза отказов

Инженер- эксперт изучает техническую документацию на стартер (тип, модель, каталожный номер, электрические параметры:  номинальное напряжение 12 В или 24 В, номинальная мощность, потребляемый ток в режиме холостого хода и в заторможенном режиме, минимальная частота вращения, направление вращения).  Изучается сервисная история автомобиля:  даты технического обслуживания, отметки о замене стартера или его компонентов, данные о наработке в километрах и моточасах.  Обязательно производится опрос владельца о характере отказа:  как именно проявляется неисправность — «не крутит совсем», «крутит, но не проворачивает коленвал», «крутит с трудом, медленно», «слышен скрежет после запуска», «не отключается после запуска»; при каких условиях возникла неисправность (на холодном или горячем двигателе, после мойки, после длительной стоянки, после замены аккумулятора).  Техническая экспертиза стартера на этом этапе формирует первичные гипотезы о механизме отказа.

Этап 2.  Визуальный и инструментальный осмотр

Эксперт производит внешний осмотр стартера (как правило, в демонтированном состоянии) с фиксацией на фотоносители с масштабной линейкой.  Фиксируются:

Состояние корпуса электродвигателя и корпуса тягового реле:  трещины, сколы, вмятины, деформации, следы коррозии (равномерная, очаговая, межкристаллитная), следы термического воздействия (изменение цвета лако- красочного покрытия, побежалость металла, оплавление изоляции проводов).

Состояние электрических выводов:  силовой вывод «B+» (обозначение «30») и управляющий вывод «S» («50») — окисление, оплавление, ослабление крепежных гаек, подгорание контактных поверхностей, следы электродуги (мелкие кратеры, наплывы металла).

Состояние шестерни бендикса:  износ зубьев по передней рабочей поверхности и задней поверхности, профиль износа (равномерный, серповидный, ступенчатый), сколы, забоины, пластическая деформация (замятие металла), следы заедания (задиры на впадинах).

Состояние крепежных элементов:  болты крепления стартера к блоку цилиндров или картеру сцепления — следы неправильной затяжки (перекос), повреждение шлицов, отсутствие шайб, коррозия.

Наличие следов неквалифицированных вскрытий:  срывы шлицов на винтах, неоригинальные винты, следы герметика, несоответствующего заводскому (цвет, консистенция), царапины на посадочных поверхностях.

Для выявления микродефектов (микротрещин, зон электрической эрозии, следов перегрева изоляции) используется оптическая микроскопия при увеличении 50- 200 крат.  Эндоскоп применяется для осмотра внутренних полостей (вентиляционные отверстия) без разборки.

Этап 3.  Электрические измерения и диагностика

3. 1. Мегаомметрия (измерение сопротивления изоляции). Используется мегаомметр на 500 В (для 12 В) или 1000 В (для 24 В).  Измеряется:

Сопротивление изоляции обмотки якоря (между коллектором и валом).  Норма — не менее 0,5 МОм.  Снижение до 0,1- 0,2 МОм — увлажнение или загрязнение токопроводящей пылью; менее 0,05 МОм — пробой изоляции.

Сопротивление изоляции обмоток возбуждения (для стартеров с электромагнитным возбуждением) между выводом «B+» и корпусом (щетки отведены).  Норма — не менее 0,5 МОм.

3. 2. Измерение сопротивления обмоток постоянному току. Проводится микроомметром или 4- проводным методом мультиметром.

Для обмотки якоря измеряется сопротивление между смежными коллекторными пластинами.  Разброс не более 10% от среднего.  Отклонение в меньшую сторону — межвитковое замыкание; в большую сторону — частичный обрыв; бесконечность — полный обрыв секции.

Для обмоток возбуждения (при наличии) измеряется суммарное сопротивление между «B+» и массой.  Типовые значения:  для бензиновых 0,1- 0,5 Ом, для дизельных 0,05- 0,2 Ом.  Слишком низкое (<0,03 Ом) — межвитковое КЗ; слишком высокое (>1 Ом) — плохой контакт или обрыв.

3. 3. Проверка тягового реле.

Сопротивление втягивающей катушки (pull- in) — 1,5- 3 Ом; удерживающей (hold- in) — 0,5- 1,5 Ом.  Обрыв или КЗ — неисправность.

Падение напряжения на силовых контактах при токе 100 А не более 0,2 В (сопротивление <0,002 Ом).  Подгоревшие контакты имеют сопротивление 0,05- 0,5 Ом.

3. 4. Проверка щеточного узла. Длина щеток:  минимальная 5- 7 мм (новые 10- 12 мм).  Усилие прижатия пружин:  2- 4 Н.  Заедания в щеткодержателях не допускаются.

Этап 4.  Механическая дефектация

4. 1. Бендикс (обгонная муфта). Шестерня должна свободно вращаться в одну сторону и блокироваться в другую.  Люфт осевой 1- 2 мм.  Зубья не должны иметь сколов, забоин, неравномерного износа.  Обнаружение вращения в обе стороны — разрушение роликов или пружин муфты.
5. 2. Подшипники и втулки скольжения. Радиальный люфт вала якоря (ИЧТ) не более 0,3 мм.  Увеличенный люфт (>0,5 мм) — износ втулок, задевание якоря о полюса, снижение момента, высокочастотный визг.
6. 3. Редуктор (при наличии). Визуальный осмотр шестерен планетарного редуктора.  Сколы зубьев, питтинг (усталостное выкрашивание), задиры — недопустимы.  Смазка должна присутствовать, без металлических частиц.

Этап 5.  Разборка и углубленная дефектация (при необходимости)

При выявлении скрытых дефектов (межвитковое замыкание, разрушение магнитов, подгорание коллектора) производится полная разборка:

Коллектор якоря:  глубина выработки ламелей не более 0,5 мм; глубина канавок миканита 0,5- 0,8 мм; биение не более 0,05 мм; цвет пластин — медно- красный без черных точек подгара.

Постоянные магниты:  проверка на трещины, сколы, ослабление крепления, остаточную намагниченность (сравнение с эталоном).

Обмотки возбуждения:  целостность изоляции, качество пайки выводов.

Этап 6.  Нагрузочные испытания на стенде

Стартерный стенд позволяет измерить:

Холостой ход:  ток 40- 80 А, частота вращения 5000- 8000 об/мин.

Заторможенный режим:  ток короткого замыкания (4- 6 кратный), максимальный крутящий момент.  Низкий момент при нормальном токе — неисправность бендикса или размагничивание.

Классификация типовых неисправностей стартера по результатам технической экспертизы

Дифференциация неисправностей стартера и смежных систем

Техническая экспертиза стартера должна включать проверку цепей, имитирующих его отказ:

Цепь управления:  падение напряжения на проводе от замка до вывода «S» не более 0,5 В (при 10 А).  Завышенное падение — плохой контакт в замке зажигания, реле, фишках.

Силовые цепи:  падение напряжения на проводе «B+» (от АКБ до стартера) при 200 А не более 0,3 В; на массе (двигатель- кузов- АКБ) не более 0,2 В.

Аккумуляторная батарея:  нагрузочная вилка (100- 200 А, напряжение через 10 с не менее 9- 10 В для 12 В).

Двигатель:  проверка проворачиваемости коленвала вручную (ключом за болт шкива), компрессия (пропуски зажигания, заклинивание).  Если двигатель заклинил (гидроудар, задиры), стартер не сможет его провернуть, но это не дефект стартера.

Практическое значение технической экспертизы

Техническая экспертиза стартера служит основой для:

Досудебного урегулирования споров между автовладельцем и сервисным центром (необоснованная замена, некачественный ремонт).

Страховых выплат (повреждение стартера при ДТП, пожаре, затоплении).

Споров о качестве поставленных запчастей (оригинал/неоригинал, производственный брак).

Предпродажной проверки технического состояния автомобиля.

Техническая экспертиза стартера не касается вопросов идентификации номерных агрегатов, соответствия маркировок, регистрационных действий — фокус направлен строго на техническую неисправность.  Техническая экспертиза стартера концентрируется на установлении физической причины отказа:  производственный дефект (заводской брак обмотки, некачественный металл, нарушение сборки), эксплуатационный износ (естественное старение щеток, подшипников, коллектора), нарушение правил эксплуатации (длительные пуски, перегрузка), некачественный ремонт (неправильный подбор щеток, нарушение зазоров), либо внешнее воздействие (попадание масла, воды, грязи, удар при ДТП).

Только на основе полного набора инструментальных измерений (мегаомметрия, миллиомметрия, осциллография, вибродиагностика), визуального контроля с микроскопией, механической дефектации и нагрузочных испытаний можно дать технически обоснованное заключение.  Техническая экспертиза стартера позволяет отличить, например, изношенные щетки (эксплуатационный дефект, не гарантийный) от разрушения коллектора из- за заводского биения (производственный дефект, гарантийный).  Техническая экспертиза стартера также выявляет скрытые дефекты, такие как микротрещины в контактном диске, которые приведут к отказу через несколько недель.  Техническая экспертиза стартера обеспечивает объективную основу для принятия решений о ремонте или замене, а ее результаты имеют доказательственную силу при рассмотрении споров в суде.  Техническая экспертиза стартера является единственным способом установить истинную причину отказа, когда сервисные центры предлагают замену узла без диагностики.  Наконец, техническая экспертиза стартера способствует повышению безопасности эксплуатации, так как своевременно выявляет критические дефекты, которые могут привести к отказу в самый неподходящий момент — например, в зимний период при отрицательных температурах.