ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Заданием на письменную экзаменационную работу было предложено описать назначение и конструкцию тягового электродвигателя, технологический процесс ремонта его якоря, изучить безопасные приёмы труда, меры по экономичному расходованию материалов при ремонте, а также начертить чертеж на формате А1, содержащий общий вид тягового электродвигателя ТЛ-2К1.

1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ТЛ-2К

1.1 Назначение тягового двигателя ТЛ-2К.
На электровозе ВЛ10 установлены восемь тяговых электродвигателей типа ТЛ2К. Тяговый электродвигатель постоянного тока ТЛ2К предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую. Вращающий момент с вала якоря электродвигателя передается на колесную пару через двустороннюю одноступенчатую цилиндрическую косозубую передачу. При такой передаче подшипники двигателя не получают добавочных нагрузок по аксиальному направлению. Подвеска электродвигателя опорно-осевая. Электродвигатель с одной стороны опирается моторно-осевыми подшипниками на ось колесной пары электровоза, а с другой на раму тележки через шарнирную подвеску и резиновые шайбы. Система вентиляции независимая, с подачей вентилирующего воздуха сверху в коллекторную камеру и выбросом сверху с противоположной стороны вдоль оси двигателя. Электрические машины обладают свойством обратимости, заключающимся в том, что одна и та же машина может работать как двигатель и как генератор. Благодаря этому тяговые электродвигатели используют не только для тяги, но и для электрического торможения поездов. При таком торможении тяговые двигатели переводят в генераторный режим, а вырабатываемую ими за счет кинетической или потенциальной энергии поезда электрическую энергию гасят в установленных на электровозах резисторах (реостатное торможение) или отдают в контактную сеть (рекуперативное торможение).

1.2 Принцип работы ТЛ-2К.

При прохождении тока по проводнику, расположенному в магнитном поле, возникает сила электромагнитного взаимодействия, стремящаяся перемещать проводник в направлении, перпендикулярном проводнику и магнитным силовым линиям. Проводники обмотки якоря в определенном порядке присоединены к коллекторным пластинам. На внешней поверхности коллектора установлены щетки положительной (+) и отрицательной (-) полярностей, которые при включении двигателя соединяют коллектор с источником тока. Таким образом, через коллектор и щетки получает питание током обмотка якоря двигателя. Коллектор обеспечивает такое распределение тока в обмотке якоря, при котором ток в проводниках, находящийся в любое мгновение времени под полюсами одной полярности, имеет одно направление, а в проводниках, находящихся под полюсами другой полярности, - противоположное.
Катушки возбуждения и обмотка якоря могут получать питание от разных источников тока, т. е тяговый двигатель будет иметь независимое возбуждение. Обмотка якоря и катушки возбуждения могут быть соединены параллельно и получать питание от одного и того же источника тока, т.е тяговый двигатель будет иметь параллельное возбуждение. Обмотка якоря и катушки возбуждения могут быть соединены последовательно и получать питание от одного источника тока, т.е тяговый двигатель будет иметь последовательное возбуждение. Сложным требованием эксплуатации наиболее полно удовлетворяют двигатели с последовательным возбуждением, поэтому их применяют на электровозах.

1.3 Устройство ТЛ-2К.
Тяговый двигатель ТЛ-2К имеет глухие подшипниковые щиты с выбросом охлаждающего воздуха через специальный патрубок.
Он состоит из остова, якоря, щеточного аппарата и подшипниковых щитов (рис.1). Остов двигателя 3 представляет собой отливку из стали марки 25Л цилиндрической формы и служит одновременно магнитопроводом. К нему крепятся шесть главных 34 и шесть дополнительных 4 полюсов, поворотная траверса 24 с шестью щеткодержателями 1 и щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь 5 двигателя. С наружной поверхности остов имеет два прилива 27 для крепления букс моторно-осевых подшипников, прилив и съемный кронштейн для подвески двигателя, предохранительные приливы и приливы с отверстиями для транспортировки. Со стороны коллектора имеются три люка, предназначенные для осмотра щеточного аппарата и коллектора. Люки герметично закрываются крышками. Крышка верхнего коллекторного люка укреплена на остове специальным пружинным замком, крышка нижнего одним болтом М20 и специальным болтом с цилиндрической пружиной и крышка второго нижнего люка четырьмя болтами М12. Для подачи воздуха имеется вентиляционный люк. Выход вентилирующего воздуха осуществлен со стороны, противоположной коллектору, через специальный кожух, укрепленный на подшипниковом щите и остове.

Выводы из двигателя выполнены кабелем марки ПМУ-4000 сечением 120 мм2. Кабели защищены брезентовыми чехлами с комбинированной пропиткой. На кабелях имеются ярлычки из полихлорвиниловых трубок с обозначениями Я, ЯЯ, К и КК. Выводные кабели Я и ЯЯ соединены с обмотками: якоря, дополнительных полюсов и с компенсационной, а выводные кабели К и КК соединены с обмотками главных полюсов.
Сердечники главных полюсов собраны из листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм, скреплены заклепками и укреплены на остове четырьмя болтами М24 каждый. Между сердечником главного полюса и остовом имеется одна стальная прокладка толщиной 0,5 мм. Катушка главного полюса, имеющая 19 витков, намотана на ребро из мягкой ленточной меди МГМ размерами 1,?95 65 мм, изогнута по радиусу для обеспечения прилегания к внутренней поверхности остова. Корпусная изоляция состоит из восьми слоев стекломикаленты марки ЛМК-ТТ 0,13*30 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,2 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты. Межвитковая изоляция выполнена из бумаги асбестовой в два ряда слоя толщиной 0,2 мм и пропитана лаком К-58. Для улучшения рабочих характеристик двигателя применена компенсационная обмотка, расположенная в пазах, проштампованных в наконечниках главных полюсов, и соединенная с обмоткой якоря последовательно. Компенсационная обмотка состоит из шести катушек, намотанных из мягкой прямоугольной медной проволоки МГМ сечением 3,28?22 мм и имеет 10 витков. В каждом пазу расположено по два стержня. Корпусная изоляция состоит из 9 слоев микаленты марки ЛФЧ-ББ 0,1х20 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты. Витковая изоляция имеет один слой микаленты толщиной 0,1 мм, уложенной с перекрытием в половину ширины ленты. Крепление компенсационной обмотки в пазах клиньями из текстолита марки Б.
Сердечники дополнительных полюсов выполнены из толстолистового проката или поковки и укреплены на остове тремя болтами М20 каждый. Для уменьшения насыщения добавочного полюса между остовом и сердечником дополнительных полюсов предусмотрены латунные прокладки толщиной 7 мм. Катушки дополнительных полюсов намотаны на ребро из мягкой медной проволоки МГМ сечением 6х20 мм и имеют 10 витков каждая.
Корпусная и покровная изоляция этих катушек аналогична изоляции катушек главного полюса. Межвитковая изоляция состоит из асбестовых прокладок толщиной 0,5 мм, пропитанных лаком К-58.
Щеточный аппарат тягового электродвигателя состоит из траверсы разрезного типа с поворотным механизмом, шести кронштейнов и шести щеткодержателей. Траверса стальная, отливка швеллерного сечения имеет по наружному ободу зубчатый венец, входящий в зацепление с шестерней поворотного механизма. В остове фиксирована и застопорена траверса щеточного аппарата болтом фиксатора, установленным на наружной стенке верхнего коллекторного люка, и прижата к подшипниковому щиту двумя болтами стопорного устройства: одно – внизу остова, второе – со стороны подвески. Электрическое соединение кронштейнов траверсы между собой выполнено кабелями ПС-4000 сечением 50 мм2.
Кронштейны щеткодержателя разъемные (из двух половин) закреплены болтами М20 на двух изоляционных пальцах, установленных на траверсе. Изоляционные пальцы представляют собой стальные шпильки, опрессованные прессмассой АГ-4, сверху на них насажены фарфоровые изоляторы. Щеткодержатель имеет две цилиндрические пружины, работающие на растяжение. Пружины закреплены одним концом на оси, вставленной в отверстие корпуса щеткодержателя, другим на оси нажимного пальца с помощью регулирующего винта, которым регулируют натяжение пружины. Кинематика нажимного механизма выбрана так, что в рабочем диапазоне обеспечивает практически постоянное нажатие на щетку. Кроме того, при максимально допустимом износе щетки давление нажимного пальца на нее автоматически прекращается. Это позволяет предотвратить повреждение рабочей поверхности коллектора шунтами сработанных щеток. В окна щеткодержателя вставлены две разрезные щетки марки ЭГ-61 размером 2(8х50)х60 мм с резиновыми амортизаторами. Крепление щеткодержателей к кронштейну осуществлено шпилькой и гайкой.
Для более надежного крепления и для регулировки положения щеткодержателя относительно рабочей поверхности по высоте коллектора на корпусе щеткодержателя и кронштейна предусмотрена гребенка.
Якорь двигателя состоит из коллектора обмотки, вложенной в пазы сердечника, набранного в пакет из лакированных листов электротехнической стали марки Э-22 толщиной, 0,5 мм, стальной втулки, задней и передней нажимных шайб, вала, катушек и 25 секционных уравнителей, концы которых впаяны в петушки коллектора. В сердечнике имеется один ряд аксиальных отверстий для прохода вентилирующего воздуха. Передняя нажимная шайба одновременно служит корпусом коллектора. Все детали якоря собраны на общей втулке коробчатой формы, напрессованной на вал якоря, что обеспечивает его замены. Катушка имеет 14 отдельных проводников, расположенных по высоте в два ряда, и по семи проводников в ряду, они изготовлены из ленточной меди размером 0,9?8,0 мм марки МГМ и изолированы одним слоем с перекрытием в половину ширины микаленты ЛФЧ-ББ толщиной 0,075 мм. Корпусная изоляция пазовой части катушки состоит из шести слоев стеклослюдянитовой ленты ЛСК-110тт 0,11х20 мм, одного слоя ленты электроизоляционного фторопласта толщиной 0,03 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты. Уравнители секционные изготавливают из трех проводов сечением 0,90х2,83 мм марки ПЭТВСД. Изоляция каждого провода состоит из одного слоя стеклослюдянитовой ленты ЛСК-110тт 0,11х20 мм, одного слоя ленты электроизоляционного фторопласта толщиной 0,03 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,11 мм. Вся изоляция уложена с перекрытием половины ширины ленты. В пазовой части обмотка якоря крепится текстолитовыми клиньями, а в лобовой части – стеклобандажом. Коллектор тягового двигателя с диаметром рабочей поверхности 660 мм состоит из 525 медных пластин, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками.
От нажимного конуса и корпуса коллектор изолирован миканитовыми манжетами и цилиндром. Обмотка якоря имеет следующие данные: число пазов – 75, шаг по пазам – 1 – 13, число коллекторных пластин – 525, шаг по коллектору – 1 – 2, шаг уравнителей по коллектору – 1 – 176.
Якорные подшипники двигателя тяжелой серии с цилиндрическими роликами типа 8Н2428М обеспечивают разбег якоря в пределах 6,3 – 8,1 мм. Наружные кольца подшипников запрессованы в щиты подшипников, а внутренние кольца напрессованы на вал якоря. Подшипниковые камеры для предотвращения воздействия внешней среды и утечки смазки имеют уплотнения. Подшипниковые щиты запрессованы в остов и прикреплены к нему каждый восемью болтами М24 с пружинными шайбами. Моторно-осевые подшипники состоят из латунных вкладышей, залитых по внутренней поверхности баббитом Б16, и букс с постоянным уровнем смазки. Буксы имеют окно для подачи смазки. Для предотвращения поворота вкладышей предусмотрено в буксе шпоночное соединение.

2 РЕМОНТ ЯКОРЯ В ОБЪЕМЕ ТР-3

2.1 Очистка якоря
Перед осмотром и ремонтом якорь очищают. При работе тягового двигателя для улучшения отвода тепла от нагретой обмотки якорь постоянно обдувается потоком охлаждающего воздуха, подаваемого в двигатель от вентиляторов под некоторым напором. Воздух несет с собой частицы пыли, а также продукты износа электрощеток. С охлаждающим воздухом внутрь двигателя проникает влага, снег. Эти загрязнения и влага попадают в зазоры между шинками секций обмотки у петушков коллектора, в межламельные промежутки коллектора и вентиляционные каналы сердечника якоря, а также скапливаются на поверхности якоря, в углублениях между катушками на выходе их из паза, на изолированном конусе коллектора особенно тогда, когда его глянцевая поверхность обожжена круговым огнем.
Наличие щеточной пыли и других загрязнений на изолированных поверхностях якоря значительно снижает устойчивость двигателя к перебросам, а также электрическую прочность изоляции обмоток и коллектора. Пыль, смешанная с влагой, накапливается также на стенках вентиляционных каналов сердечника; при этом живое сечение каналов уменьшается и ухудшается теплоотвод от сердечника. Это приводит к увеличению нагрева обмоток в эксплуатации, снижению их надежности и срока службы. Пыль и загрязнения при пропитке якорей могут попадать в пропиточный лак и вместе с ним проникать в изоляцию обмотки, что значительно снижает изоляционные характеристики обмоток и способствует их повреждению.
Следовательно, очистку якорей следует рассматривать как одну из важнейших операций при их ремонте и поэтому необходимо следить за тем, чтобы производилась она тщательно. Все щели, в которых возможны скопления загрязнений, продувают и очищают пылесосом, а поверхностные загрязнения удаляют продувкой и протиркой поверхности сначала увлажненными в бензине (изоляционные поверхности, коллектор) или керосине (другие металлические поверхности), а затем сухими техническими салфетками.
Вентиляционные каналы прочищают специальными щетками-ершами. В настоящее время с целью повышения эффективности очистки якорей проводят работы по изысканию составов синтетических моющих средств, а в отдельных депо осуществляют практические шаги по их применению. Такими средствами являются водные растворы «Концентрат-Термос» («Термос-К»), МЛ-80, отходы производства синтамида и др. В состав «Термос-К» и других синтетических моющих средств входят поверхностно-активные вещества, которые способствуют хорошей очистке загрязненных поверхностей. Целесообразно применение этих веществ осуществлять в моечных машинах. Преимуществом этих средств является также возможность их регенерации, т. е. при накоплении в моющих растворах загрязнений сверх установленных норм они могут подвергаться очистке и вновь использоваться. Синтетические моющие средства необходимо применять в соответствии с действующей инструкцией.

2.2 Дефектировка

После очистки для удобства осмотра якорь устанавливают на специальную установку, обеспечивающую возможность его поворота, на которой проверяют состояние его изоляции, выявляют степень износа его
узлов и дефектные детали. Перед тем как приступить к ремонту якоря, измеряют сопротивление его изоляции, активное сопротивление обмотки, обращают внимание на наличие межвитковых замыканий и обрывов витков секций, а также качество пайки обмотки в петушках коллектора.
При замерах сопротивления изоляции один выводной конец мегаомметра прикладывают к коллектору, который предварительно закорачивают проводом, другой - к валу якоря. Сопротивление изоляции якоря при этих измерениях, т. е. в холодном состоянии, должно быть не ниже 5 МОм. Если оно ниже, это означает, что в обмотке якоря или в изоляции коллектора имеются дефекты либо изоляция увлажнена. При пробое изоляции или очень сильном увлажнении мегаомметр покажет 0.
После контроля сопротивления изоляции якоря проверяют на наличие межвитковых замыканий. Межвитковое замыкание, если оно произошло в доступном для осмотра месте, иногда удается обнаружить при внешнем осмотре якоря и коллектора. Более тщательную проверку наличия межвитковых замыканий выполняют специальными приспособлениями.

2.3 Осмотр и ремонт механической части якоря

Магнитный контроль шеек и конусов вала выполняют круглыми магнитно-порошковыми дефектоскопами переменного тока. Каждый конус вала проверяют при двух положениях дефектоскопа, устанавливая его то с одной, то с другой стороны проверяемой поверхности. Шейки вала под якорные подшипники, а также внутренние кольца роликовых подшипников, если их не требуется снимать с вала, проверяют при одном положении дефектоскопа. Наиболее часто трещины появляются в переходных галтелях вала, поэтому при магнитной дефектоскопии эти места проверяют особенно тщательно. Если на шейках вала обнаружены задиры, трещины или другие дефекты, дефектную шейку протачивают до полного удаления дефекта.
Восстановление изношенных поверхностей валов. Перед наплавкой поверхность очищают от загрязнений, обезжиривают и проверяют магнитным дефектоскопом. Если на поверхностях, подлежащих наплавке, имеются вмятины или забоины глубиной до 2 мм, то вал протачивают до удаления этих дефектов. Если наплавку начинают на поверхностях, находящихся от торца вала на расстоянии более 50 мм, то предварительно вал необходимо подогреть до температуры 300-350 °С. Для подогрева используют индукционный нагреватель. Подогрев должен быть равномерным. Если наплавку выполняют с торца, то подогрев необязателен. В этом случае на торец закрепляют специальное кольцо из малоуглеродистой стали шириной 20 мм. С этого кольца начинают наплавку.
После наплавки шов зачищают до металлического блеска. Никакие дефекты в наплавленном металле не допускаются. При наплавке в два слоя первый слой зачищают до металлического блеска, проверяют, затем наплавляют второй слой. Наплавку вала начинают на меньшем диаметре и ведут в направлении к галтели. После прохода галтели обязательно наплавляют еще 2-3 витка на участке большего диаметра.
Наплавленные места валов протачивают, а затем проверяют магнитным дефектоскопом и упрочняют накаткой. Накатке подвергают всю наплавленную поверхность и прилегающие к ней участки вала на длине 30-50 мм, а также переходные галтели. Перед накаткой поверхности вала должны быть обточены и иметь шероховатость по 5-му классу.
Накатку выполняют на токарном станке при помощи двух роликовых приспособлений, оборудованных автоматическим регулятором давления, обеспечивающим постоянное усилие накатки. В приспособлении имеются два ролика - упрочняющий и сглаживающий диаметром 100 мм. Профильный радиус упрочняющего ролика 14 мм, сглаживающего - 50 мм. Усилие накатки 14 кН (1400 кгс), подача станка 0,2-0,3 об/мин, частота вращения вала 250 об/мин.
Уменьшение диаметра вала после накатки должно быть в пределах 0,03-0,05 мм. Накатываемую поверхность смазывают машинным маслом. После накатки вал шлифуют. Размеры и чистота обработки восстановленных шеек и конуса вала должны соответствовать размерам и чистоте обработки, указанным в чертежах и правилах ремонта.
При ремонте тяговых двигателей, и особенно двигателей ТЛ-2К1, необходимо внимательно осматривать якорь, обращая особое внимание на плотность посадки его элементов, и не допускать выпуска в эксплуатацию якорей с указанными дефектами.
Очень тщательно следует проверять плотность установки пакета сердечника на якорях, у которых обнаружены обрывы витков обмотки якоря. Обрывы секций обмотки якоря ухудшают коммутацию тягового двигателя, и часто их можно обнаружить по состоянию коллектора и электрощеток. На коллекторных пластинах, которые были соединены с оборванными секциями, и на коллекторных пластинах, находящихся рядом с ними, обычно имеются подгары и оплавления, наблюдаются также подгары на электрощетках. Можно обнаружить подгары также на коллекторных пластинах, отстоящих от дефектных (с обрывом секции) на двойное полюсное деление. В отдельных случаях в петушках коллекторов с обрывом секций имеются следы выплавления припоя. Якоря, имеющие ослабление пакета сердечника и задней нажимной шайбы, необходимо отправлять в капитальный ремонт. О наличии таких дефектов следует обязательно указывать в техническом паспорте якоря перед его отправкой на ремонтный завод.

2.4 Осмотр и ремонт коллектора

Конструкция коллектора предусматривает необходимые элементы, обеспечивающие защиту его корпусной изоляции от проникновения к ней влаги и загрязнений. В случаях когда эти уплотнения выполнены неудовлетворительно и внутрь коллектора попадают влага и загрязнения, в эксплуатации могут произойти замыкание между коллекторными пластинами и пробой корпусной изоляции коллектора. Аналогичные неисправности возможны при ослаблении коллекторных болтов. Поэтому при деповском ремонте тщательно осматривают коллектор и проверяют его техническое состояние.
Важной изоляционной поверхностью коллектора является его передний миканитовый конус. Нажимной передний конус коллектора изолирован миканитом и стеклобандажной лентой (два слоя вполуперекрышу) и покрыт электроизоляционной эмалью. Если поверхность конуса имеет закопченность, подгары и другие дефекты, их зачищают до удаления верхнего слоя лака, тщательно протирают.
После очистки конуса его покрывают эмалью НЦ-929 или ГФ-92-ХК не менее двух раз до получения гладкой глянцевой поверхности.
Обстукиванием проверяют плотность затяжки коллекторных болтов. Коллектор, имеющий ослабление болтов или гаек, нагревают до температуры 90 °С, после чего болты подтягивают. Подогрев коллектора для подтягивания болтов целесообразно совмещать с сушкой якоря при режимах пропитки и покрытия его электроизоляционной эмалью. Подтяжку осуществляют равномерным подворачиванием диаметрально противоположных болтов. Для предотвращения перекосов коллектора и повреждения его изоляции болты поворачивают сразу не более чем на половину оборота.
Измеряют диаметр рабочей поверхности коллектора. В случаях когда диаметр коллектора менее установленного размера, якорь отправляют в заводской ремонт для замены коллектора.
Разница чисел коллекторных пластин в полюсных дугах не должна быть больше одной пластины. Если эта разница больше, то якорь рекомендуется отправить на завод в капитальный ремонт, при котором выполняют полную разработку коллектора. В условиях депо такие дефекты исправить нельзя. Отправка на завод необходима особенно в тех случаях, когда есть сведения о том, что до снятия с электровоза тяговый двигатель с этим якорем работал неудовлетворительно (имели место неоднократные отключения защиты вследствие перебросов и кругового огня, заволакивание межламельных канавок, повышенный износ рабочей поверхности и другие дефекты). Если двигатель работал устойчиво, то якорь может быть направлен для сборки со своим остовом, но в его паспорте указывают о неравномерном распределении коллекторных пластин. За работой двигателя, в который будет установлен этот якорь, устанавливают контроль в эксплуатации.
Проверяют состояние пайки обмотки якоря в петушках коллектора. Если при осмотре обнаружены выплавление припоя (или олова) из петушков коллекторных пластин, неудовлетворительное качество пайки обмотки, обмотку в петушках коллектора пропаивают.
Рабочая поверхность коллектора в эксплуатации изнашивается, и в деповской ремонт двигатель обычно поступает с выработкой на поверхности коллектора и повышенным биением, с подгаром пластин, «затягиванием» меди в межламельные канавки. Коллекторы с такими дефектами подлежат ремонту.
Недостаточная чистота обработки коллектора и наличие неровностей на его рабочей поверхности (подгаров, оплавления, износа, повышенного биения) или даже небольшого выступания отдельных пластин - медных или изоляционных - нарушают работу скользящего контакта и приводят к повреждениям двигателей в эксплуатации. Поэтому обработка коллектора - очень ответственная технологическая операция, ее поручают наиболее квалифицированным работникам и проводят под руководством мастера цеха.
В процессе ремонта рабочую поверхность коллектора обтачивают, шлифуют, межламельные канавки продороживают. Торцы пластин со стороны изоляционного конуса закругляют радиусом 3 мм и осуществляют разделку ламелей с обеих сторон.
Последовательность операций при обработке коллектора установлена следующая. Сначала производят продорожку коллектора, затем - его обточку, снятие фасок и, наконец, шлифовку и полировку рабочей поверхности. Обточку, шлифовку, продорожку коллектора целесообразно выполнять на специальном универсальном станке. Якорь устанавливают на станке и центрируют относительно беговой дорожки внутреннего кольца роликового подшипника или (если кольцо снято) относительно шейки вала. Этим достигается концентричность рабочей поверхности коллектора с валом двигателя, а следовательно, минимальное биение коллектора после обточки. Глубина межламельных канавок коллекторов тяговых двигателей принята 1,4-1,6 мм, т. е. несколько большей толщины коллекторного миканита. Более глубокая продорожка нецелесообразна, так как тогда канавка между коллекторными пластинами приобретает вид щели, которая в эксплуатации быстро засоряется угольной пылью, пыль плотно оседает в ней, особенно при увлажнении коллектора, что в дальнейшем вызывает перекрытия и замыкания между соседними пластинами и повышенное искрение на коллекторе.
Минимальная глубина межламельных канавок в эксплуатации установлена 0,5 мм.
После обточки по краю коллекторной пластины вдоль ее рабочей поверхности снимают фаску размером 0,2 мм под углом 45°. Снимать фаску большего размера не рекомендуется, так как это уменьшает рабочую часть пластины, что в свою очередь увеличивает плотность тока под электрощеткой. Целесообразно снимать фаску под углом относительно вертикальной оси пластины, несколько меньшим 45° (~30°). Тогда форма канавки будет способствовать лучшему выдуванию из нее пыли.
После снятия фасок коллектор шлифуют мелким стеклянным полотном, набитым на колодку, обеспечивая шероховатость поверхности по 8-му классу.
После обточки и шлифовки рекомендуется выполнить полировку коллектора или накатку специальным роликом.

2.5 Ремонт обмотки якоря

Около 35% повреждений тяговых двигателей происходит из-за межвитковых замыканий и пробоев изоляции их якорей. Эти повреждения значительно снижают надежность электровозов в эксплуатации, так как они весьма часто требуют их непланового ремонта и обязательной выкатки двигателя и отправки его (или якоря) в капитальный ремонт на завод. В некоторых случаях указанные повреждения приводят к порчам электровозов в пути следования. Повреждения изоляции обмотки якоря являются, как правило, следствием ее старения в процессе эксплуатации или неудовлетворительного качества изготовления, ремонта обмоток и содержания их в эксплуатации. Пробои и межвитковые замыкания обмотки якоря чаще всего обнаруживают на выходе якорных катушек из пазов, т. е. в местах с наибольшей неравномерностью электрического поля, или у петушков коллектора. В соответствии с действующими правилами ремонта обязательная пропитка обмоток якорей электрических машин электровозов с последующим покрытием их электроизоляционной эмалью предусмотрена при среднем ремонте через пробег ~700 тыс. км от начала эксплуатации или предыдущего капитального ремонта. При среднем ремонте пропитку выполняют 2 раза: первый раз вакуум-нагнетательным способом в специальных баках, второй - окунанием.
Большое влияние на состояние изоляции обмоток якорей оказывает прочность их крепления на сердечнике. В тяговых двигателях обмотки на сердечнике якоря укрепляют в лобовых частях бандажами, изготовленными из стеклонитей, покрытых специальным лаком, или из стальной проволоки, скрепленной скобами из жести и пропаянными оловом или оловянистым припоем; в пазах сердечников - текстолитовыми клиньями.
Применение стеклобандажей упрощает технологический процесс укладки бандажа, так как не требуется установка соединительных скобочек, подбандажной изоляции, исключается процесс пайки скобочек и стального бандажа. Значительно снижается расход дорогостоящих и дефицитных материалов - олова, стальной проволоки, белой жести, изоляции. Стеклобандаж является хорошим изоляционным материалом, обладает высокой влагостойкостью и надежно защищает лобовые части обмотки от проникновения в их изоляцию влаги и загрязнений.
При ремонте якоря, замене одних деталей другими, а также в случае утери балансировочных грузов может быть ухудшена балансировка якоря. Наличие неуравновешенности при вращении якоря, особенно при высокой частоте, вызывает повышенную вибрацию двигателя. Износы и повреждения узлов тяговых двигателей при повышенных вибрациях резко возрастают. Особенно ухудшаются условия работы якорных подшипников, щеточно-коллекторного узла, изоляции, обмотки якоря, ослабеваю! крепления основных узлов и деталей. Поэтому после ремонта выполняют динамическую балансировку якоря.
Якорь устанавливают на балансировочный станок с опорой на внутренние кольца роликовых подшипников (или на шейки валов под внутренние кольца роликовых подшипников, если они спрессованы), определяют небаланс для каждой стороны якоря отдельно. После определения небаланса с одной стороны и приварки необходимого для его устранения балансировочного груза якорь балансируют с другой стороны. После установки груза на вторую сторону якоря балансировка первой стороны несколько нарушается. Поэтому ее повторно проверяют и при необходимости подправляют. Балансировочные грузы должны закрепляться прочно, утеря грузов или их перемещение недопустимы.

3 ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РЕМОНТЕ ЭЛЕКТРОМАШИН
1) Слесарь по ремонту ТЭД допускается к работе после медицинского освидетельствования, специального обучения, после инструктажа и последующей проверке знаний, а так же инструктажа на рабочем месте.
2) Приступить к выполнению производственного задания, если известны безопасные способы его выполнения. В случае неясности обратиться к мастеру за распоряжением. При получении новой работы требовать от мастера дополнительного инструктажа по техники безопасности.
3) Находясь на территории завода или депо, цеха, участка – быть внимательным к сигналам, подаваемые водителем транспорта.
4) При работе около электросварки требовать ограждения места сварки.
5) При несчастном случае немедленно обратиться в медпункт, поставив при этом в известность мастера или бригадира.
6) К работе с грузоподъемными механизмами могут быть допущены лица не моложе 18 лет, специально обученные, имеющие удостоверение.
Перед началом работы.
1) Привести в порядок рабочую одежду, застегнуть рукава, подобрать подобрать волосы под плотно облегающий головной убор.
2) Организовать свое рабочее время так, чтобы все необходимое для работы было под руками.
3) Проверить исправность инструмента.
4) На станке проверить зазор между краем подручника и рабочей частью шлифовального круга (не более 3мм).
5) Необходимо убедиться в исправности круга, во время работы станка необходимо стоять сбоку относительно плоскости вращения круга.
Во время работы.
1) Пользоваться исправным инструментом и предусмотренном в тех процессе. 2) При работе на наждачном станке пользоваться защитными очками или защитным экраном.
3) При работе на сверлильном станке: а) не наклоняться близко к сверлу, б) плотно закрепить сверло в патрон, в) сжатые детали удерживать при помощи клещей, г) напряжение переносного электроинструмента должно быть не более 36В.
По окончании работы.
1) Проверить наличие инструмента.
2) Инструмент убрать в шкаф.
3) Привести в порядок рабочее место.
4) Не мыть руки в масле, керосине, не вытирать их обтирочным материалом.
Запрещается.
1) В цехах и на участках проходить по сложенному материалу, детали, а так же под поднятым грузом.
2) Находиться с открытым огнем в близи газовых баллонов и легковоспламеняющихся жидкостей.
3) Включать и останавливать машины, станки, механизмы работа, которая не поручена администрацией.
4) Прикасаться к аппаратам общего освещения и оборванным электропроводом.
5) Наращивать ключи другими предметами.
6) Работать неисправным инструментом.
7) Не курить в цехе, участке, на рабочем месте, курить на специальном оборудованном месте.
8) Соблюдать правила пожарной безопасности.
Наибольшую опасность при осмотре и ремонте электрических машин предоставляет поражения электрическим током пониженного напряжения при шлифовке или обточке коллекторов, сушке изоляции тяговых двигателей током низкого напряжения.
Возможны так же ожоги и травмирования рук при работе на неостывшем двигателе, смене щеткодержателей постановки кронштейнов без применения специального инструмента. Поэтому применяют специальные ключи для смены щеткодержателей и их кронштейнов приспособления с изолированным резцом для коллекторов, колодки с изолированными ручками для шлифовки коллекторов. При осмотре и ремонте необходимо строго выполнять требования техники безопасности. При пропиточных работах и особенно компаундирующих, на ряду с правилами техники безопасности соблюдать так же противопожарные мероприятия. Выполнение работ с деталями из пластмассы, особенно из стекла пластика, требует обязательного соблюдения правил техники безопасности. Стеклянная пыль, стеклопластики, попадая на кожу, вызывает ее раздражение и зуд.
Перед началом работы рекомендуется чистые, сухие руки смазать пастой. Биологические перчатки их просушить на воздухе 5-7 минут. Рабочая одежда должна иметь длинные рукава и глухой воротник.
Во время работы нельзя касаться открытых частей тела руками, загрязненными пылью и эпоксидным компаундом. Остатки компаунда с рук смывают спиртоканифольной смесью и затем моют руки горячей водой с мылом и смазывают глицерином. При испытаниях необходимо исключить возможность соприкосновения с вращающимися частями и особенно касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением, кроме того, необходимо обеспечивать выполнение всех требований промышленной санитарии, предъявляемых к помещению, где ремонтируют и испытывают электрические машины.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения настоящей работы я хорошо изучил конструкцию и принцип действия тягового электродвигателя ТЛ-2К1, установленного на электровозе ВЛ-10. Я ознакомился с правилами их ремонта, как теоретически, по учебникам, так и практически, во время прохождения слесарной практики. Особое внимание я уделил тому узлу двигателя, который обозначен в теме моей работы – якоря. Я научился безопасным приемам труда, соблюдал меры безопасности при нахождении на железнодорожных путях, правила личной гигиены.
Считаю, что работа над ПЭР и производственная практика помогли мне закрепить теоретические знания, полученные в училище, и подготовиться к самостоятельной работе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Правила МПС России от 26.05.2000 № ЦРБ-756 «Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации».
2. Алябьев С.А. и др. Устройство и ремонт электровозов постоянного тока. Учебник для технических школ ж.д. транспорта - М., Транспорт, 1977
3. Дубровский З.М. и др. Электровоз. Управление и обслуживание. - М., Транспорт, 1979
4. Красковская С.Н. и др. Текущий ремонт и техническое обслуживание электровозов постоянного тока. - М., Транспорт, 1989
5. Афонин Г.С., Барщенков В.Н., Кондратьев Н.В. Устройство и эксплуатация тормозного оборудования подвижного состава. Учебник для начального профессионального образования. М.: Издательский центр «Академия», 2005.
6. Кикнадзе О.А. Электровозы ВЛ-10 и ВЛ-10у. М.: Транспорт, 1975
7. Охрана труда на железнодорожном транспорте и в транспортном строительстве. Учебник для учащихся техникумов ж.д транспорта. - М., Транспорт, 1983

Тяговый электродвигатель ТЛ-2К1

Назначение и технические данные. Тяговый электродвигатель постоянного тока ТЛ-2К.1 (рис. 30) предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую. Вращающий момент с вала якоря двигателя передается на колесную пару через двустороннюю одноступенчатую цилиндрическую косозубую передачу. При такой передаче подшипники двигателя не получают добавочных нагрузок по аксиальному направлению.

Подвешивание электродвигателя опорно-осевое. С одной стороны он опирается моторно-осевыми подшипниками на ось колесной пары электровоза, а с другой - на раму тележки через шарнирную подвеску и резиновые шайбы. Тяговый электродвигатель имеет высокий коэффициент использования мощности (0,74) при наибольшей скорости электровоза (рис. 31).

Система вентиляции независимая, аксиальная, с подачей вентилирующего воздуха сверху в коллекторную камеру и выбросом вверх с противоположной стороны вдоль оси двигателя (рис. 32). На электровозе установлено восемь тяговых электродвигателей. Технические данные двигателя ТЛ-2К1 следующие:

Напряжение на зажимах двигателя.... 1500 В

Ток часового режима................480 А

Мощность часового режима.......670 кВт

Частота вращения часового режима, . , 790 об/мин

Ток продолжительного режима. , . . , 410 А

Мощность продолжительного режима.... 575 кВт

Частота вращения продолжительного режима, 830 об/мин

Возбуждение. ......последовательное

Класс изоляции по и нагревостойкости обмотки

Якоря...............В

Класс изоляции по нагревостойкости полюсной системы.............F

Наибольшая частота вращения при среднеизношенных бандажах................1690 об/мин

Подвешивание двигателя опорно-осевое

Передаточное число..........88/23-3,826

Сопротивление обмоток главных полюсов при температуре 20 °С........ 0,025 Ом
Сопротивление обмоток дополнительных полюсов и компенсационной обмотки при температуре 20 °С. 0,0356 »

Сопротивление обмотки якоря при температуре 20C --- 0,0317 Ом

Остов (рис. 34) двигателя представляет собой отливку из стали марки 25Л-П цилиндрической формы и служит одновременно магннтопроводом. К нему прикреплены шесть главных и шесть дополнительных полюсов, поворотная траверса с шестью щеткодержателями и щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь двигателя.

Крышка 7 верхнего коллекторного люка укреплена на остове специальным пружинным замком, крышка 15 нижнего люка - одним болтом М20 и специальным болтом с цилиндрической пружиной, а крышка 11 второго нижнего люка - четырьмя болтами M12.

Сердечники главных полюсов 13 (см. рис. 33) набраны из листовой электротехнической стали марки 1312 толщиной 0,5 мм, скреплены заклепками и укреплены на остове четырьмя болтами М24 каждый. Между сердечником главного полюса и остовом имеется одна стальная прокладка толщиной 0,5 мм. Катушка главного полюса 12, имеющая 19 витков, намотана на ребро из мягкой ленточной меди JIMM размерами 1.95Х Х65 мм, изогнута по радиусу для обеспечения прилегания к внутренней поверхности остова.

Для улучшения рабочих характеристик двигателя применена компенсационная обмотка 14, расположенная в пазах, проштампованных в наконечниках главных полюсов, и соединенная с обмоткой якоря последовательно. Компенсационная обмотка состоит из шести катушек, намотанных из мягкой прямоугольной медной проволоки ПММ размерами 3,28X22 мм, и имеет 10 витков. В каждом пазу расположено по два витка. Корпусная изоляция состоит из шести слоев стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,1i мм ГОСТ 13184-78, одного слоя фторопластовой ленты толщиной 0,03 мм и одного слоя стеклоленты ЛЭС толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты. Витковая изоляция имеет один слой стеклослюдинитовой ленты той же марки, она уложена с перекрытием в половину ширины ленты. Компенсационная обмотка в пазах закреплена клиньями из текстолита марки Б. Изоляция компенсационных катушек на ТЭВЗ выпекается в приспособлениях, на НЭВЗ - в остове.

Новочеркасский электровозостроительный завод изготавливает тяговый двигатель ТЛ-2К1, полюсная система (катушки главных и дополнительных полюсов) которого выполнена на изоляции системы «Монолит 2». Корпусная изоляция катушек. выполнена из стеклослюдинитовой ленты 0,13X25 мм ЛС40Ру-ТТ, катушки пропитаны в эпоксидном компаунде ЭМТ-1 или ЭМТ-2 по ТУ ОТН.504.002-73, причем катушки дополнительных полюсов пропитаны совместно с сердечниками и представляют собой неразъемный моноблок. На моноблоке закреплена диамагнитная прокладка толщиной 10 мм, которая одновременно служит для закрепления катушки. Катушка главного полюса от перемещений на сердечнике уплотнена двумя клиньями в распор по лобовым частям.

Щеточный аппарат тягового электродвигателя (рис. 36) состоит из траверсы 1 разрезного типа с поворотным механизмом, шести кронштейнов 3 и шести щеткодержателей 4.

Щеткодержатель (рис. 38) имеет две цилиндрические пружины /, работающие на растяжение. Пружины закреплены одним концом на оси, вставленной в отверстие корпуса 2 щеткодержателя, другим - на оси нажимного пальца 4 с помощью винта 5, которым регулируют натяжение пружины. Кинематика нажимного механизма выбрана так, что в рабочем диапазоне обеспечивает практически постоянное на-жатне на щетку 3. Кроме того, при наибольшем допустимом износе щетки нажатие пальца 4 на щетку автоматически прекращается. Это позволяет предотвратить повреждение рабочей поверхности коллектора гибкими проводами сработанных щеток. В окна щеткодержателя вставлены две разрезные щетки марки ЭГ-61 размерами 2(8Х50Х Х60) мм с резиновыми амортизаторами. Крепление щеткодержателей к кронштейну осуществлено шпилькой и гайкой. Для более надежного крепления и регулировки положения щеткодержателя относительно рабочей поверхности по высоте при износе коллектора на корпусе щеткодержателя и кронштейна предусмотрены гребенки.

Каждая катушка имеет 14 отдельных проводников, расположенных по высоте в два ряда, и по семь проводников в ряду. Они изготовлены из медной ленты размерами 0,9x8,0 мм марки Л ММ и изолированы одним слоем с перекрытием в половину ширины стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,09 мм ГОСТ 13184-78. Каждый пакет из семи проводников изолирован также лентой стеклослюдинитовой ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,09 мм с перекрытием в половину ширины ленты. На НЭВЗ изготовляют якорные катушки из изолированного провода ПЭТВСД размерами 0,9X7,1 мм без дополнительного наложения витковой изоляции. Корпусная изоляция пазовой части катушки состоит из шести слоев стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл размерами 0,1X20 мм, одного слоя ленты фторопластовой толщиной 0,03 мм и одного слоя стеклоленты ЛЭС толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты.

Коллектор двигателя с диаметром рабочей поверхности 660 мм набран из медных пластин, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками. От нажимного конуса и корпуса коллектор изолирован миканитовыми манжетами и цилиндром.

Обмотка якоря имеет следующие данные: число пазов 75, шаг по пазам 1-13, число коллекторных пластин 525, шаг по коллектору 1-2, шаг уравнителей по коллектору 1 -176.

Якорные подшипники двигателя тяжелой серии с цилиндрическими роликами типа 80-42428М обеспечивают разбег якоря в пределах 6,3-8,1 мм. Наружные кольца подшипников запрессованы в подшипниковые щиты, а внутренние - на вал якоря. Подшипниковые камеры для предотвращения воздействия внешней среды и утечки смазкн имеют уплотнения (рис. 41). Моторно-осевые подшипники состоят из латунных вкладышей, залитых по внутренней поверхности баббитом Б16 ГОСТ 1320-74, и букс с постоянным уровнем смазки. Буксы имеют окно для подачи смазки. Для предотвращения поворота вкладышей предусмотрено в буксе шпоночное соединение.

Конструкция. Тяговый электро­двигатель ТЛ-2К1 состоит из остова, якоря, щеточного аппара­та и подшипниковых щитов.

Остов представляет со­бой отливку из стали марки 25Л-П цилиндрической формы и служит од­новременно магнитопроводом. К не­му прикреплены шесть главных и шесть дополнительных полюсов, по­воротная траверса с шестью щетко­держателями и щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь электродвигателя.

Установку подшипниковых щитов производят в такой последовательно­сти: собранный остов с полюсными и компенсационными катушками ста­вят стороной, противоположной кол­лектору, вверх. Индуктивным нагре­вателем нагревают горловину до тем­пературы 100- 150 °С, вставляют и крепят щит восемью болтами М24 из стали 45. Затем поворачивают остов на 180°, опускают якорь, устанавли­вают траверсу и аналогично описан­ному выше вставляют другой щит и крепят его восемью болтами М24. С наружной поверхности остов имеет два прилива для крепления букс моторно-осевых подшипников, прилив и съемный кронштейн для подвешива­ния электродвигателя, предохра­нительные приливы для транс­портировки.

Со стороны коллектора имеются три люка, предназначенных для осмотра щеточного аппарата и коллектора. Люки герметично за­крываются крышками.

Крышка верхнего коллекторно­го люка укреплена на остове специ­альным пружинным замком, крышка нижнего люка - одним болтом М20 и специальным болтом с цилинд­рической пружиной, а крышка вто­рого нижнего люка - четырьмя бол­тами М12.

Для подвода воздуха имеется вен­тиляционный люк. Вентилирую­щий воздух выходит со стороны, про­тивоположной коллектору, через спе­циальный кожух 5, укрепленный на подшипниковом щите и остове. Выво­ды из электродвигателя выполнены кабелем марки ППСРМ-1-4000 пло­щадью сечения 120 мм 2 . Кабели защи­щены брезентовыми чехлами с ком­бинированной пропиткой. На кабе­лях имеются ярлычки из иолихлорвиниловых трубок с обозначением ЯЯ , К и КК. Выводные кабели Я и ЯЯ соединены с обмотками яко­ря, дополнительных полюсов и с компенсационной, а выводные кабели К и КК соединены с обмотками главных полюсов.

Рисунок 2. Схемы соединения катушек полюсов со стороны коллектора (а ) и противоположной (б ) тягового электродвигателя

Сердечники главных полюсов набраны из рулонной электротехнической стали марки 2212 толщиной 0,5 мм, скреплены за­клепками и укреплены на остове че­тырьмя болтами М24 каждый. Меж­ду сердечником главного полюса и ос­товом имеется одна стальная про­кладка толщиной 0,5 мм. Катушка главного полюса, имеющая 19 вит­ков, намотана на ребро из мягкой ленточной меди Л ММ размерами 1,95X65 мм, изогнута по радиусу для обеспечения прилегания к внутрен­ней поверхности остова. Корпусная изоляция состоит из семи слоев стеклослюдинитовой лен­ты ЛСЭП-934-ТПл 0,13X30 мм (ГОСТ 13184 - 78*) с полиэтилене-рефталагной пленкой на лаке марки ПЭ-934 и двух слоев ленты техниче­ской лавсановой термоусаживающейся толщиной 0,22 мм (ТУ 17 ГССР 88-79). Один слой лавсановой ленты, промазанный лаком КО-919 (ГОСТ 16508 - 70), наматывают в се­редине слоев корпусной изоляции, а второй - в качестве восьмого слоя корпусной изоляции. Ленты наматы­вают с перекрытием в половину ши­рины.

Междувитковая изоляция выпол­нена из асбестовой бумаги в два слоя толщиной 0,2 мм каждый, пропитан­ной лаком КО-919 (ГОСТ 16508 - 70). Витковую и корпусную изоляции полюсных катушек выпекают в при­способлениях согласно разработан­ному технологическому процессу. Для улучшения рабочих характе­ристик электродвигателя применена компенсационная обмотка, распо­ложенная в пазах, проштампованных в наконечниках главных полюсов, и соединенная с обмоткой якоря после­довательно. Компенсационная об­мотка состоит Из шести катушек, на­мотанных из мягкой прямоугольной медной проволоки ПММ размерами 3,28X22 мм, имеет 10 витков. В каж­дом пазу расположено по два витка. Корпусная изоляция состоит из шес­ти слоев стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,11 мм (ГОСТ 13184 - 78*) и одного слоя ленты технической лавсановой термоусаживающейся толщиной 0,22 мм (ТУ 17 ГССР 8-78), уложенных с пере­крытием в половину ширины ленты. Витковая изоляция имеет один слой стеклослюдинитовой ленты той же марки, она уложена с перекрытием в половину ширины ленты. Компенса­ционная обмотка в пазах закреплена клиньями из текстолита марки Б. Изоляция компенсационных кату­шек выпекается в приспособлениях. Сердечники дополнительных по­люсоввыполнены из толстолисто­вого проката или поковки и укрепле­ны на остове тремя болтами М20. Для уменьшения насыщения дополни­тельных полюсов между остовом и сердечниками дополнительных по­люсов предусмотрены диамагнитные прокладки толщиной 7 мм. Катушки дополнительных полюсов намотаны на ребро из мягкой медной проволоки ПММ размерами 6X20 мм и имеют 10 витков каждая. Корпусная и покров­ная изоляции этих катушек аналогич­ны изоляции катушек главного полю­са. Междувитковая изоляция состоит из асбестовых прокладок толщиной 0,5 мм, пропитанных лаком КО-919.

Рисунок 3. Остов тягового электродвигателя ТЛ-2К1:

1- Дополнительный полюс; 2- катушка компенсационной обмотки; 3 – корпус; 4- прилив предохранительный; 5- главный полюс

Щеточный аппарат тягового элек­тродвигателя состоит из тра­версы разрезного типа с поворот­ным механизмом, шести кронштей­нови шести щеткодержателей.

Траверса стальная, отливка швел­лерного сечения имеет по наружному ободу зубчатый венец, входящий в за­цепление с шестерней пово­ротного механизма. В остове фикси­рована и застопорена траверса ще­точного аппарата болтом фиксатора, установленным на наружной стен­ке верхнего коллекторного люка, и прижата к подшипниковому щиту двумя болтами стопорного устройст­ва: один - внизу остова, другой - со стороны подвешивания. Электри­ческое соединение кронштейнов тра­версы между собой выполнено кабе­лями ППСРМ-150. Кронштейны щет­кодержателя разъемные (из двух по­ловин), закреплены болтами М20 на двух изоляционных пальцах, установленных на траверсе. Стальные шпильки пальцев спрессо­ваны пресс-массой АГ-4В, на них на­сажены фарфоровые изоляторы.

Рисунок 4. Щеточный аппарат тягового электродвигателя ТЛ-2К1

1 – траверса; 2- шестерня; 3 – кронштейны; 4 – щеткодержатели

Рисунок 5. Стопорение траверсы тягового электродвигателя ТЛ-2К1. 1 – стопорное устройство; 2 – шестерня; 3 – болт фиксатора

Щеткодержатель имеет две цилиндрические пружины, ра­ботающие на растяжение. Пружины закреплены одним концом на оси, вставленной в отверстие корпусащеткодержателя, другим - на оси нажимного пальца с помощью вин­та, которым регулируют натяжение пружины. Кинематика нажимного механизма выбрана так, что в рабо­чем диапазоне обеспечивается прак­тически постоянное нажатие на щет­ку. Кроме того, при наибольшем допустимом износе щетки нажатие пальцана щетку автоматически прекращается. Это позволяет пред­отвратить повреждение рабочей по­верхности коллектора гибкими про­водами сработанных щеток. В окна щеткодержателя вставлены две раз­резные щетки марки ЭГ-61А разме­рами 2(8X50X56) мм с резиновыми амортизаторами. Щеткодержатели к кронштейну крепятся шпилькой и гайкой. Для более надежного крепле­ния и регулировки положения щетко­держателя относительно рабочей по­верхности по высоте при износе кол­лектора на корпусе щеткодержателя и кронштейне предусмотрены гре­бенки.

Рисунок 6. Щеткодержатель тягового электродвигателя ТЛ-2К1:

1-Цилиндрическая пружина; 2- отверстие корпуса щеткодержателя; 3- щетка; 4-нажимной палец; 5- винты

Якорь электродвига­теля состоит из коллектора, обмотки, вложенной в пазы сердечника, набранного в пакет из рулон­ной электротехнической стали марки 2212 толщиной 0,5 мм, стальной втул­ки, задней и переднейнажимных шайб, вала. В сердечнике имеется один ряд аксиальных отверстий для прохода вентилирующего воздуха. Передняя нажимная шайба 3 одно­временно служит корпусом коллек­тора. Все детали якоря собраны на общей втулке 4 коробчатой формы, напрессованной на вал якоря, что обеспечивает возможностьего за мены.

Якорь имеет 75 катушек 6 и 25 сек­ционных уравнительных соединений. Пайка концов обмотки и уравни­тельных соединений с петушками коллекторных пластин выполнена оловом 02(ГОСТ 860 - 75) на специ­альной установке токами высокой ча­стоты.

Каждая катушка имеет 14отдель­ных проводников, расположенных по высоте в два ряда и по семь проводни­ков в ряду. Они изготовлены из мед­ного провода ПЭТВСД размерами 0,9X7,1/1,32X758 мм. Каждый пакет из семи проводников изолирован также лентой стеклослюдинитовой ЛСЭК-5-ТПл толщиной 0,09 мм с пе­рекрытием в половину ширины лен­ты. Корпусная изоляция пазовой час­ти катушки состоит из пяти слоев стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-ТПл размерами 0,09X20 мм, одного слоя ленты фторопластовой толщи­ной 0,03 мм и одного слоя стеклоленты ЛЭС толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты. Коллектор электродвигателя с ди­аметром рабочей поверхности 660 мм набран из медных пластин, изоли­рованных друг от друга армирован­ным коллекторным слюдопластом марки КИФЭА (ТУ 21-25-17-9-84), число пластин - 525. От нажимного конуса и втулки коллектора корпус коллектора изолирован корпусной изоляцией и изоляционным цилинд­ром, изготовленным из комбинирован­ных материалов. Наружный слой - формовочный миканит марки ФФГ - О, З (ГОСТ 6122 - 75*), внутренний - пленкостеклоткань ГТП-2ПЛ (ТУ 16 503.124-78) толщиной 0,2 мм.

Общая толщина корпусной изоля­ции 3,6 мм, а изоляционного цилинд­ра - 2 мм.

Обмотка якоря имеет следующие данные: число пазов 75, шаг по пазам 1 - 13, число коллекторных пластин 525, шаг по коллектору 1 - 2, шаг уравнителей по коллектору 1 - 176. Якорные подшипники электро­двигателя тяжелой серии с цилинд­рическими роликами типа 80-42428М обеспечивают разбег якоря в пределах 6,3 - 8,1 мм. Наружные кольца подшипников запрессованы в под­шипниковые щиты, а внутренние - на вал якоря. Подшипниковые каме­ры для предотвращения воздействия внешней среды и утечки смазки име­ют уплотнение. Моторно-осевые подшипники состоят из латун­ных вкладышей, залитых по внутрен­ней поверхности баббитом Б16(ГОСТ 1320 - 74*), и букс с постоянным уровнем смазки. Буксы имеют окно для подачи смазки. Для предотвра­щения поворота вкладышей предус­мотрено в буксе шпоночное соедине­ние.

Рисунок 7. Якорь тягового электродвигателя ТЛ-2К1:

1-
Коллекторная пластина; 2- уравнительное соединение; 3- передняя нажимная шайба; 4- стальная втулка; 5-сердечник; 6- катушка; 7- задняя нажимная шайба; 8- вал якоря

Рисунок 8. Схема соединения катушек

якоря и уравнителей с

коллекторными пластинами

Рисунок 9. Подшипниковый узел тягового электродвигателя

Моторно-осевые подшипники состоят из вкладышей и букс с постоянным уровнем смазки, контролируемым по указателю. Каждая букса соединена с остовом специальным замком и закреплена четырьмя болтами М36Х2 из стали 45. Для облегчения завинчивания болты имеют четырехгранные гайки, упирающиеся в специальные упоры на остове. Растачивание горловин под моторно-осевые подшипники производят одновременно с растачи­ванием горловин под подшипниковые щиты. Поэтому буксы моторно-осевых подшипников невзаимозаменяе­мы. Букса отлита из стали 25Л-1. Каждый вкладыш моторно-осевых подшипников состоит из двух поло­вин, в одной из которых, обращенной к буксе, сделано окно для подачи смазки. Вкладыши имеют бурты, фиксирующие их положение в осевом направлении. От проворачивания вкладыши предохраняют шпонками. С целью предохранения моторно-осевых подшипников от пыли и влаги ось между буксами закрыта крыш­кой. Вкладыши отлиты из латуни. Внутренняя их поверхность залита баббитом и расточена по диаметру 205,45+ 0,09 мм. После расточки вкла­дыши подгоняют по шейкам оси ко­лесной пары. Для обеспечения регулировки натяга вкладышей в моторно-осевых подшипниках между бук­сами и остовом установлены сталь­ные прокладки толщиной 0,35 мм, которые по мере износа наружного диаметра вкладышей снимают. Устройство, применяемое для смазывания моторно-осевых подшипников, поддерживает в них посто­янный уровень смазки. В буксе име­ются две сообщающиеся камеры. В смазку камерыпогружена пря­жа. Камера, заполненная смазкой, нормально не сообщается с атмосфе­рой. По мере расходования смазки уровень ее в камере понижается. Когда он станет ниже отверстия труб­ки 6, воздух поступает через эту труб­ку в верхнюю часть камеры, перего­няя из нее смазку через отверстие д в камеру. В результате уровень смаз­ки в камере повысится и закроет нижний конец трубки 6. После этого камера опять будет разобщена с ат­мосферой, и перетекание смазки из нее в камеру прекратится. Таким образом, пока в запасной камере есть смазка, уровень ее в камерене будет понижаться. Для надежной работы этого устройства необходимо обеспе­чить герметичность камеры. Буксу заправляют смазкой по трубе через отверстие д под давлением с по­мощью специального шланга с нако­нечником.

В качестве смазки используют масло осевое ГОСТ 610-72*: в летний период - марки Л; в зимний - марки З.

рисунок 10. Моторно-осевой подшипник с постоянным уровнем смазки.

Технические характеристики двигателя следующие:

Напряжение на зажимах элект­родвигателя, В………………1500

Часовой режим

Ток, А………………………………………………………………...480

Мощность, кВт………………………………………………………670

Частота вращения, об/мин…………………………………………..790

КПД…………………………………………………………………0,931

Продолжительный режим

Ток, А…………………………………………………………………410

Мощность, кВт………………………………………………………..575

Частота вращения, об/мин…………………………………………...830

КПД………………………………………………………………….0,936

Класс изоляции по нагревостойкости…………………………………F

Наибольшая частота вращения при

неизношенных бандажах об/мин…………………………………..1690

Передаточное число…………………………………………..……88/23

Сопротивление обмоток при температуре 20С, Ом:

главных полюсов……………………………………………...…..0,0254

дополнительных полюсов компенсационных катушек…………0,033

якоря………………………………………………………………..0,036

количество вентилирующего м(кубич.)воздуха не менее………….95

Масса без шестерни, кг………………………………….………..5000

Тяговый электродвигатель имеет высокий коэффициент использования мощности (0,74) при наибольшей скорости движения электровоза. Возбуждение электродвигателя в тяговом режиме - последовательное; в рекуперативном – независимое.

Рисунок11. Электромеханические характеристики тягового электродвигателя

ТЛ-2К1 при U=1500B.

Система вентиляции независимая, аксиальная, с подачей вентилирующего воздуха сверху в коллекторную камеру и выбросом вверх с противоположной стороны вдоль оси электродвигателя.

Рисунок 12. Аэродинамические характеристики электродвигателя ТЛ-2К1:

Нп – полный напор; Нст – статический напор

Напряжение на зажимах двигателя... 1500 В

Ток часового режима........ 480 А

Мощность часового режима...... 670 кВт

Частота вращения часового режима 790 об/мин

Ток продолжительного режима..... 410 А

Мощность продолжительного режима 575 кВт

Частота вращения продолжительного режима 830 об/мин

Возбуждение последовательное

Класс изоляции по нагревостойкости обмотки якоря...... В

Класс изоляции по нагревостойкости полюсной системы..р

Наибольшая частота вращения при среднеизношенных бандажах 1690 об/мин

Подвешивание двигателя опорно-осевое

Передаточное число........ 88/23--3,826

Сопротивление обмоток главных полюсов при температуре 20 °С 0,025 Ом

Сопротивление обмоток дополнительных ПОЛЮСОВ и компенсационной обмотки при температуре 20 °С 0,0356

Сопротивление обмотки якоря при температуре 20 "С...0,0317 Ом

Система вентиляции........ независимая

Количество вентилирующего воздуха, не менее 95 м3/мин

К. п. д. в часовом режиме....... 0,931

К. п. д. в продолжительном режиме.... 0І930

Масса без шестерен....... 5000 кг

Сравнительный анализ двигателей ТЛ-2К1 и НБ-418К6

Наибольшее распространение в промышленности получили электрические двигатели двух видов: переменного тока НБ-418К6 и постоянного тока ТЛ-2К1 с различными способами возбуждения.

Двигатели, которые могут быть использованы в качестве тяговых на электровозе, должны удовлетворять как минимум двум требованиям. Прежде всего, они должны допускать возможность регулирования в широких пределах частоты вращения. Это позволяет изменять скорость движения поезда. Кроме того, необходимо иметь возможность регулировать в широком диапазоне силу тяги, т. е. вращающий момент, развиваемый двигателем. Так, двигатели электровоза должны обеспечивать значительную силу тяги во время трогания поезда, его разгона, при преодолении крутых подъемов и т. п. и снижать ее при более легких условиях движения.

С точки зрения организации движения, казалось бы, желательно, чтобы поезда независимо от изменения сопротивления движению перемещались с постоянной скоростью или эта скорость снижалась бы незначительно. В этом случае зависимость между силой тяги Р и скоростью движения и (рис. 4, а) представляла бы в прямоугольных осях координат вертикальную прямую линию 1, параллельную оси Р, или слегка наклонную линию 2. Зависимость между силой тяги, развиваемой двигателями локомотива, и скоростью его движения называют тяговой характеристикой и представляют ее графически, как показано на рис. 4, или в виде таблиц.

Рисунок 4. жесткая (а) и мягкая (б) тяговые характеристики

Изображенные на рис. 4, а тяговые характеристики являются жесткими. В случае жесткой характеристики мощность, потребляемая двигателями и равная произведению силы тяги на скорость, например, на крутых подъемах, возрастает пропорционально увеличению силы тяги. Резкое увеличение потребляемой мощности приводит к необходимости повышения мощности как самих двигателей, так и тяговых подстанций, увеличения площади сечения контактной подвески, что связано с затратами денежных средств и дефицитных материалов. Избежать этого можно, обеспечив характеристику двигателя, при которой с увеличением сопротивления движению поезда автоматически снижалась бы его скорость, т. е. так называемую мягкую характеристику (рис. 4, б). Она имеет вид кривой, называемой гиперболой. Двигатель с такой тяговой характеристикой работал бы при неизменной мощности. Однако при движении тяжелых составов на крутых подъемах, когда необходима большая сила тяги, поезда перемещались бы с очень низкой скоростью, тем самым резко ограничивая пропускную способность участка железной дороги. Примерно такой характеристикой обладают тепловозы, так как мощность их тяговых двигателей ограничена мощностью дизеля. Это относится и к паровой тяге, при которой мощность ограничивается производительностью котла.

Мощность, развиваемая тяговыми двигателями электровоза, практически не ограничена мощностью источника энергии. Ведь электровоз получает энергию через контактную сеть и тяговые подстанции от энергосистем, обычно обладающих мощностями, несоизмеримо большими мощности электровозов. Поэтому при создании электровозов стремятся получить характеристику, показанную на рис. 4, б штриховой линией. Электровоз, оборудованный двигателями с такой характеристикой, может развивать значительную силу тяги на крутых подъемах при сравнительно высокой скорости. Конечно, мощность, потребляемая тяговыми двигателями в условиях больших сил тяги, повышается, но это не приводит к резким перегрузкам питающей системы.

Двигатели ТЛ-2К1 самые распространенные. Достоинства их трудно переоценить: простота устройства и обслуживания, высокая надежность, низкая стоимость, несложный пуск. Однако, как известно, частота вращения асинхронного двигателя почти постоянна и мало зависит от нагрузки, она определяется частотой подводимого тока и числом пар полюсов двигателя. Поэтому регулировать частоту вращения таких двигателей, а, следовательно, и скорость движения поездов можно только изменением частоты питающего тока и числа пар полюсов, что трудно осуществить. Кроме того, как уже отмечалось выше, для питания таких двигателей требуется устраивать сложную контактную сеть.

Благодаря развитию полупроводниковой техники оказалось возможным создать преобразователи однофазного переменного тока в переменный трехфазный и регулировать их частоту.

В какой же степени отвечают требованиям, предъявляемым к тяговым двигателям, электрические машины постоянного тока? Напомним, что эти машины -- генераторы и двигатели -- различаются по способу возбуждения.

Обмотка возбуждения может быть включена параллельно обмотке якоря (рис. 5, а) и последовательно с ней (рис5, б). Такие двигатели называют соответственно двигателями параллельного и последовательного возбуждения. Используют также двигатели, у которых имеются две обмотки возбуждения -- параллельная и последовательная. Их называют двигателями смешанного возбуждения (рис. 5, в). Если обмотки возбуждения включены согласно, т. е. создаваемые ими магнитные потоки складываются, то такие двигатели называют двигателями согласного возбуждения; если потоки вычитаются, то имеем двигатели встречного возбуждения. Применяют и независимое возбуждение: обмотка возбуждения питается от автономного (независимого) источника энергии (рис. 5, г).

Рисунок 5. Схемы, проясняющие способы возбуждения двигателей постоянного тока

Чтобы оценить возможности регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока, напомним, что при вращении в магнитном поле проводников обмотки якоря двигателя в них возникает (индуцируется) электродвижущая сила (э. д. с). Направление ее определяют, пользуясь известным правилом правой руки. При этом ток, проходящий по проводникам якоря от источника энергии, направлен встречно индуцируемой э. д. с. Напряжение, подведенное к двигателю, уравновешивается э. д. с, наводимой в обмотке якоря, и падением напряжения в обмотках двигателя.

Значение э. д. с. пропорционально магнитному потоку и частоте вращения, с которой проводники пересекают магнитные силовые линии. Поэтому без ощутимой ошибки можно считать, порциональность) или магнитный поток возбуждения (обратная пропорциональность).

Как зависит вращающий момент от тока якоря? Если подключить проводники обмотки якоря двигателя к электрической сети, то проходящий по ним ток, взаимодействуя с магнитным полем полюсов, создаст силы, действующие на каждый проводник с током. В результате совместного действия этих сил создается вращающий момент М, пропорциональный току якоря и магнитному потоку полюсов.

Чтобы построить тяговую характеристику двигателя постоянного тока, необходимо установить, как изменяются частота вращения п и момент М в зависимости от тока при разных способах возбуждения двигателей.

Для двигателей с параллельным возбуждением можно считать, что ток возбуждения не изменяется с изменением нагрузки.

Примерно такие же характеристики будут иметь двигатели с независимым возбуждением, если не изменяется ток возбуждения.

Рассмотрим те же характеристики для двигателя с последовательным возбуждением (см. рис. 5, б). У такого двигателя магнитный поток зависит от нагрузки, так как по обмотке возбуждения проходит ток якоря. Частота вращения якоря обратно пропорциональна потоку и при увеличении тока якоря, а значит и магнитного потока, резко уменьшается (рис. 6, б). Вращающий момент двигателя, наоборот, резко возрастает, так как одновременно увеличиваются ток якоря и зависящий от него магнитный поток возбуждения.

В действительности магнитный поток немного уменьшается вследствие размагничивающего действия реакции якоря. В случае небольших нагрузок магнитный поток возрастает пропорционально току, а вращающий момент, пропорционально квадрату тока якоря.

Рисунок 6. Электромеханические характеристики двигателей с параллельным (а) и последовательным (б) возбуждением

Если нагрузка увеличивается значительно, ток двигателя возрастет до такой степени, что наступит насыщение его магнитной системы. Это приведет к тому, что частота вращения будет снижаться уже в меньшей степени. Но тогда начнет более интенсивно возрастать ток, а значит, и потребляемая из сети мощность. При этом скорость движения поезда несколько стабилизируется. Зависимости частоты вращения якоря, вращающего момента и коэффициента полезного действия) от потребляемого двигателем тока называют электромеханическими характеристиками на валу тягового двигателя при неизменном напряжении, подводимом к тяговому двигателю, и постоянной температуре обмоток 115°С (по ГОСТ 2582--81).

По электромеханическим характеристикам двигателя можно построить его тяговую характеристику. Для этого берут ряд значений тока и определяют по характеристикам соответствующие им частоту вращения и вращающий момент. По частоте вращения двигателя несложно подсчитать скорость движения поезда, так как известны передаточное число редуктора и диаметр круга катания колесной пары.

Поскольку в теории тяги пользуются размерностью частоты вращения якоря тягового электродвигателя, выраженной в об/мин, а скорость движения поезда измеряют в км/ч.

Зная вращающий момент на валу двигателя, а также потери при передаче момента от вала тягового двигателя к колесной паре, которые характеризуют к. п. д. передачи, можно получить и силу тяги, развиваемую одной, а затем и всеми колесными парами электровоза.

По полученным данным строят тяговую характеристику (см. рис. 4). На электрических железных дорогах в качестве тяговых в подавляющем большинстве случаев используют двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением НБ418К6, обладающие мягкой тяговой характеристикой. Такие двигатели, как отмечалось выше, при больших нагрузках вследствие снижения скорости потребляют меньшую мощность из системы электроснабжения.

Тяговые двигатели последовательного возбуждения НБ418К6 имеют и другие преимущества по сравнению с двигателями параллельного возбуждения ТЛ-2К1. В частности, при постройке тяговых двигателей устанавливают допуски на точность изготовления, на химический состав материалов для двигателей и т. п. Создать двигатели с абсолютно одинаковыми характеристиками практически невозможно. Вследствие различия характеристик тяговые двигатели, установленные на одном электровозе, при работе воспринимают неравные нагрузки. Более равномерно нагрузки распределяются между двигателями последовательного возбуждения, так как они имеют мягкую тяговую характеристику.

Однако, двигатели последовательного возбуждения НБ418К6 имеют и весьма существенный недостаток -- электровозы с такими двигателями склонны к боксованию, иногда переходящему в разносное. Этот недостаток особенно резко проявился после того, когда масса поезда стала ограничиваться расчетным коэффициентом сцепления. Жесткая характеристика в значительно большей мере способствует прекращению боксования, так как в этом случае сила тяги резко снижается даже при небольшом скольжении и имеется больше шансов на восстановление сцепления. К недостаткам тяговых двигателей последовательного возбуждения НБ418К6 относится и то, что они не могут автоматически переходить в режим электрического торможения: для этого необходимо предварительно изменить способ возбуждения тягового двигателя.

Тяговый электродвигатель «ТЛ-2К»

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Назначение тягового двигателя ТЛ-2К Принцип работы тягового электродвигателя ТЛ-2К Основные неисправности и причины их возникновения Методы диагностирования Обзор и описания методов диагностирования Способы очистки тягового электродвигателя Диагностика тягового электродвигателя...

Введение

Тяговый электродвигатель «ТЛ-2К» установлен на электровозы серии ВЛ, предназначен для индивидуального привода колёсной пары. Крутящий момент передаётся на ось посредством шарнирной муфты. Двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением, 6-полюсные с добавочными полюсами. Двигатели имеют независимую вентиляцию. Тяговые электродвигатели преобразуют поступающую из контактной сети электрическую энергию в механическую работу, затрачиваемую на преодоление всех сил сопротивления движению поезда и силы его инерции при ускоренном движении.

Модель тягового электродвигателя постоянного тока электрического подвижного состава как объекта диагностирования включает в себя электроизоляционную конструкцию, коллекторно-щеточный аппарат и механическую часть. Поэтому отказы тяговых двигателей имеют различную природу и могут происходить вследствие:

– пробоя изоляции и межвитковых замыканий обмоток якоря;

– пробоя изоляции и межвитковых замыканий обмоток главных и дополнительных полюсов;

– пробоя изоляции компенсационной обмотки;

– повреждений выводов катушек полюсов;

– повреждений выводных кабелей, выплавления припоя из петушков коллектора;

– разрушения якорных бандажей;

– повреждения якорных подшипников;

– повреждения пальцев, кронштейнов и щеткодержателей;

– кругового огня по коллектору.

Необходимо отметить, что для определения неисправностей тяговых двигателей электровозов и электропоездов можно использовать одинаковые подходы.

Определению неисправностей в электрических машинах посвящено значительное количество публикаций в периодической печати, имеются научные монографии и патенты.

В последние годы активно внедряется методология диагностирования зарождающихся дефектов роторных узлов, в т.ч. и подшипников. Использование системы диагностирования, ориентированной на обнаружение зарождающихся дефектов и прогнозирование оптимальных сроков проведения технических обслуживаний, позволяет обеспечить максимально возможный экономический эффект за счет снижения трудозатрат, расхода запасных частей и простоев подвижного состава.

Глава I . Назначение и работа тягового электродвигателя ТЛ-2К

1.1 Назначение тягового двигателя ТЛ-2К

На электровозе ВЛ10 установлены восемь тяговых электродвигателей типа ТЛ2К. Тяговый электродвигатель постоянного тока ТЛ2К предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую. Вращающий момент с вала якоря электродвигателя передается на колесную пару через двустороннюю одноступенчатую цилиндрическую косозубую передачу. При такой передаче подшипники двигателя не получают добавочных нагрузок по аксиальному направлению. Подвеска электродвигателя опорно-осевая. Электродвигатель с одной стороны опирается моторно-осевыми подшипниками на ось колесной пары электровоза, а с другой на раму тележки через шарнирную подвеску и резиновые шайбы. Система вентиляции независимая, с подачей вентилирующего воздуха сверху в коллекторную камеру и выбросом сверху с противоположной стороны вдоль оси двигателя. Электрические машины обладают свойством обратимости, заключающимся в том, что одна и та же машина может работать как двигатель и как генератор. Благодаря этому тяговые электродвигатели используют не только для тяги, но и для электрического торможения поездов. При таком торможении тяговые двигатели переводят в генераторный режим, а вырабатываемую ими за счет кинетической или потенциальной энергии поезда электрическую энергию гасят в установленных на электровозах резисторах (реостатное торможение) или отдают в контактную сеть (рекуперативное торможение).

Все тяговые двигатели постоянного тока вагонов метрополитена имеют в основном одинаковое устройство. Двигатель состоит из остова, четырех главных и четырех добавочных полюсов, якоря, подшипниковых щитов, щеточного аппарата, вентилятора.

Остов двигателя

Он выполнен из электромагнитной стали имеет цилиндрическую форму и служит магнитопроводом. Для жесткого крепления к поперечной балке рамы тележки на остов предусмотрены три прилива-кронштейна и два предохранительных ребра. В остове имеются отверстия для крепления главных и добавочных полюсов, вентиляционные и коллекторные люки. Из остова двигателя выходят шесть кабелей. Торцовые части остова закрыты подшипниковыми щитами. В остове укреплена паспортная табличка с указанием завода-изготовителя, заводского номера, массы, тока, частоты вращения, мощности и напряжения.

Главные полюса

Рис.1. Тяговый двигатель ДК-117 в разрезе

Они предназначены для создания основного магнитного потока. Главный полюс состоит из сердечника и катушки. Катушки всех главных полюсов соединены последовательно и составляют обмотку возбуждения. Сердечник набран из листов электротехнической стали толщиной 1,5 мм для Уменьшения вихревых токов. Перед сборкой листы прокрашивают изоляционным лаком, сжимают прессом и скрепляют заклепками. Часть сердечника, обращенная к якорю, выполнена более широкой и называется полюсным наконечником. Эта часть служит для поддержания катушки, а также для лучшего распределения магнитного потока в воздушном зазоре. В тяговых двигателях ДК-108А, установленных на вагонах Е (по сравнению с ДК-104 на вагонах Д ), увеличен зазор между якорем и главными полюсами, что, с одной стороны, дало возможность увеличить скорость в ходовых режимах на 26 %, а с другой стороны, уменьшилась эффективность э лектрического торможения (медленное возбуждение двигателей в генераторном режиме из-за недостаточного магнитного потока). Для увеличения эффективности электрического торможения в катушках главных полюсов кроме двух основных обмоток, создающих основной магнитный поток в тяговом и тормозном режимах, имеется третья — подмагничивающая, которая создает дополнительный магнитный поток при работе двигателя только в генераторном режиме. Подмагничивающая обмотка включена параллельно двум основным и получает питание от высоковольтной цепи через автоматический выключатель, предохранитель и контактор. Изоляция катушек главных полюсов кремнийорганическая. Главный полюс крепится к остову двумя болтами, которые ввертывают в квадратный стержень, расположенный в теле сердечника.

Добавочные полюса

Они предназначены для создания дополнительного магнитного потока, который улучшает коммутацию и уменьшает реакцию якоря в зоне между главными полюсами. По размерам они меньше главных полюсов и расположены между ними. Добавочный полюс состоит из сердечника и катушки. Сердечник выполнен монолитным, так как вихревые токи в его наконечнике не возникают из-за небольшой индукции под добавочным полюсом. Крепится сердечник к остову двумя болтами. Между остовом и сердечником для меньшего рассеяния магнитного потока установлена диамагнитная латунная прокладка. Катушки добавочных полюсов соединены последовательно одна с другой и с обмоткой якоря.

Якорь

Рис.2. Тяговый двигатель ДК-108 в разрезе

Машина постоянного тока имеет якорь, состоящий из сердечника, обмотки, коллектора и вала. Сердечник якоря представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Для уменьшения потерь от вихревых токов, возникающих при пересечении якорем магнитного поля, листы изолируют один от другого лаком. В каждом листе имеется отверстие со шпоночной канавкой для насадки на вал, вентиляционные отверстия и пазы для укладки обмотки якоря. В верхней части пазы имеют форму ласточкиного хвоста. Листы насаживают на вал и фиксируют шпонкой. Собранные листы прессуются между двумя нажимными шайбами. Обмотка якоря состоит из секций, которые укладывают в пазы сердечника и пропитывают асфальтовым и бакелитовым лаками. Чтобы обмотка не выпадала из пазов, в пазовую часть забивают текстолитовые клинья, а переднюю и заднюю части обмотки укрепляют проволочными бандажами, которые после намотки пропаивают оловом. Назначение коллектора машины постоянного тока в различных режимах работы неодинаково. Так, в генераторном режиме коллектор служит для преобразования переменной электродвижущей силы (э.д.с), индуцируемой в обмотке якоря, в постоянную э.д.с. на щетках генератора, в двигательном — для изменения направления тока в проводниках обмотки якоря, чтобы якорь двигателя вращался в какую-либо определенную сторону. Коллектор состоит из втулки, коллекторных медных пластин, нажимного конуса. Коллекторные пластины изолированы друг от друга миканитовыми пластинами, от втулки и нажимного конуса — изоляционными манжетами. Рабочую часть коллектора, имеющую контакт со щетками, протачивают на станке и шлифуют. Чтобы при работе щетки не касались миканитовых пластин, коллектор подвергают «продорожке». При этом миканитовые пластины становятся ниже коллекторных примерно на 1 мм. Со стороны сердечника в коллекторных пластинах предусмотрены выступы с прорезью для впаивания проводников обмотки якоря. Коллекторные пластины имеют клинообразное сечение, а для удобства крепления — форму «ласточкин хвост». Коллектор насаживают на вал якоря прессовой посадкой и фиксируют шпонкой. Вал якоря имеет разные посадочные диаметры. Кроме якоря и коллектора, на вал напрессована стальная втулка вентилятора. Внутренние кольца подшипников и подшипниковые втулки насажены на вал в горячем состоянии.

Подшипниковые щиты

В щитах установлены шариковые или роликовые подшипники — надежные и не требующие большого ухода. Со стороны коллектора стоит упорный подшипник; его наружное кольцо упирается в прилив подшипникового щита. Со стороны тяговой передачи установлен свободный подшипник, который позволяет валу якоря удлиняться при нагреве. Для подшипников применяют густую консистентную смазку. Чтобы смазка при работе двигателей не выбрасывалась из смазочных камер, предусмотрено гидравлическое (лабиринтное) уплотнение. Вязкая смазка, попав в небольшой зазор между канавками-лабич рингами, проточенными в щите, и втулкой, насаженной на вал, под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам лабиринта, где самой смазкой создаются гидравлические перегородки. Подшипниковые щиты крепят к обеим сторонам остова.

Щеточный аппарат

Для соединения коллектора двигателя с силовой цепью вагона используют электрографитные щетки марки ЭГ-2А, которые обладают хорошими коммутирующими свойствами, высокой механической прочностью и способны выдерживать большие перегрузки. Щетки представляют собой прямоугольные призмы размером 16 х 32 х 40 мм. Рабочую поверхность щеток пришлифовывают к коллектору для обеспечения надежного контакта. Щетки устанавливают в обоймы, называемые щеткодержателями, и соединяют с ними гибкими медными шунтами: в каждом щеткодержателе по две щетки, число щеткодержателей — четыре. Нажим на щетку осуществляется пружиной, упирающейся одним концом через палец в щетку, другим — в щеткодержатель. Нажатие на щетку должно быть отрегулировано в строго определенных пределах, так как чрезмерный нажим вызывает быстрый износ щетки и нагрев коллектора, а недостаточный не обеспечивает надежного контакта между щеткой и коллектором, вследствие чего возникает искрение под щеткой. Нажатие не должно превышать 25Н (2,5 кгс) и быть менее 15Н (1,5 кгс). Щеткодержатель укрепляют на кронштейне и с помощью двух шпилек, запрессованных в кронштейн, крепят непосредственно к подшипниковому щиту. Кронштейн от щеткодержателя и подшипникового шита изолируют фарфоровыми изоляторами. Для осмотра коллектора и щеткодержателей в остове двигателя имеются люки с крышками, обеспечивающими достаточную защиту от проникновения воды и грязи.

Вентилятор

В процессе работы необходимо охлаждать двигатель, так как с повышением температуры его обмоток снижается мощность двигателя. Вентилятор состоит из стальной втулки и силуминовой крыльчатки, скрепленных восемью заклепками. Лопатки крыльчатки расположены радиально для выброса воздуха в одном направлении. Вентилятор вращается вместе с якорем двигателя, создавая в нем разрежение. Потоки воздуха засасываются внутрь двигателя через отверстия со стороны коллектора. Часть воздушного потока омывает якорь, главные и добавочные полюса, другая проходит внутри коллектора и якоря по вентиляционным каналам. Воздух выталкивается наружу со стороны вентилятора через люк остова.

1.2 Принцип работы тягового электродвигателя ТЛ-2К

При прохождении тока по проводнику, расположенному в магнитном поле, возникает сила электромагнитного взаимодействия, стремящаяся перемещать проводник в направлении, перпендикулярном проводнику и магнитным силовым линиям. Проводники обмотки якоря в определенном порядке присоединены к коллекторным пластинам. На внешней поверхности коллектора установлены щетки положительной (+) и отрицательной (-) полярностей, которые при включении двигателя соединяют коллектор с источником тока. Таким образом, через коллектор и щетки получает питание током обмотка якоря двигателя. Коллектор обеспечивает такое распределение тока в обмотке якоря, при котором ток в проводниках, находящийся в любое мгновение времени под полюсами одной полярности, имеет одно направление, а в проводниках, находящихся под полюсами другой полярности - противоположное.

Катушки возбуждения и обмотка якоря могут получать питание от разных источников тока, т. е тяговый двигатель будет иметь независимое возбуждение. Обмотка якоря и катушки возбуждения могут быть соединены параллельно и получать питание от одного и того же источника тока, т.е тяговый двигатель будет иметь параллельное возбуждение. Обмотка якоря и катушки возбуждения могут быть соединены последовательно и получать питание от одного источника тока, т.е тяговый двигатель будет иметь последовательное возбуждение. Сложным требованием эксплуатации наиболее полно удовлетворяют двигатели с последовательным возбуждением, поэтому их применяют на электровозах.

1.3 Основные неисправности и причины их возникновения

Неисправности тягового электродвигателя:

1. круговой огонь по коллектору или чрезмерное искрение под щетками, подгар коллектора;
2. потеки смазки внутри тягового двигателя;
3. перегрев подшипника;
4. перекрытие или пробой кронштейна щеткодержателя;
5. пробой изоляции обмоток якорей и полюсов;
6. сильное искрение под щетками и срабатывание токовой защиты;
7. чрезмерное нагревание коллектора;
8. чрезмерное нагревание якоря;
9. порванные сетки в вентиляционных отверстиях или торчащие из них остатки бандажей;
10. На моторном вагоне срабатывает быстродействующий выключатель во время первой поездки после замены двигателя.

Причины их возникновения :

1. щетки плохо притерты к коллекторным пластинам, неплотное прилегание. Изоляция между коллекторными пластинами выступает над ними, коллектор плохо прошлифован. Недопустимый износ щеток, недостаточное или неравномерное нажатие щеток. Биение коллектора, низкое качество щеток, коллектора и изоляторов. Оборван проводник обмотки якоря, короткое замыкание в обмотке дополнительных полюсов. Заклинивание щетки, коллектор загрязнен, межвитковое замыкание или выпаивание секции обмотки якоря из петушков коллектора;
2. избыток смазки, перекос подшипника;
3. недостаточно смазки, повреждение подшипника;
4. попадание влаги в тяговый двигатель, перенапряжение, грязный изолятор или кронштейн щеткодержателя;
5. механические повреждения, резкое снижение сопротивления изоляции при частых перенапряжениях на двигателях, попадании влаги, пыли и т.д;
6. механическое повреждение изоляции, старение изоляции, снижение изоляционных свойств, вследствие частых перенапряжений;
7. щетки слишком сильно прижаты к коллекторным пластинам;
8. замыкание между секциями обмоток якоря или коллекторными пластинами;
9. размотаны бандажи якоря и часть обломков отброшена в сторону вентиляционных отверстий;
10. неправильный монтаж проводов.

Способ устранения неполадок тягового электродвигателя:

1. приработать щетки к коллекторным пластинам при малых скоростях движения, продорожить зачистить и отшлифовать коллектор. Заменить щетки, отрегулировать нажатие щеток, проточить и отшлифовать коллектор. Заменить щетки, изоляторы, отремонтировать обмотку в деповских условиях, отыскать поврежденную катушку дополнительного полюса и заменить её (в депо). Обеспечить свободный ход щетки, очистить коллектор, отремонтировать якорь в деповских условиях;
2. снять потеки и наблюдать за подшипниковым узлом. Если повреждение повториться, снять тяговый двигатель с тележки, разобрать подшипниковый узел и заменить подшипник. Устранить перекос, подтянув болты крышки подшипника;
3. добавить смазку. Снять тяговый двигатель с тележки, разобрать подшипниковый узел, заменить подшипник и смазку;
4. протереть тяговый двигатель чистой салфеткой, смоченной бензином, заменить изолятор или кронштейн щеткодержателя;
5. устранить повреждения в депо;
6. отключить тяговый двигатель, по прибытии в депо устранить повреждение;
7. установить нормальное нажатие щеток;
8. отключить тяговый двигатель, по прибытии в депо отремонтировать якорь;
9. отключить тяговый двигатель, по прибытии в депо отремонтировать;
10. пересоединить концы тягового двигателя.

Глава II . Методы диагностирования

2.1 Обзор и описания методов диагностирования

Для диагностирования тяговых электродвигателей используются основные методы диагностирования: неразрушающий контроль и разрушающий контроль.

Неразрушающий контроль включает в себя: электрический, вихретоковый, тепловой, радиоволновой, ультразвуковой методы, виброакустический.

Неразрушающий контроль – последняя и в ряде случаев единственно возможная технологическая операция, позволяющая выявлять недопустимые дефекты в технических объектах и тем самым предотвращать возникновение чрезвычайных ситуаций на железнодорожном транспорте.

Техническая диагностика – область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов.

Техническое диагностирование - процесс установления технического состояния объекта с указанием места, вида и причин возникновения дефектов и повреждений.

Надёжностью является наиболее полной оценкой качества объектов (изделий). Под надёжностью понимают свойство объекта (изделия) сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, Характеризующих способность его выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надёжность - сложное свойство, состоящее из сочетания таких свойств, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Безотказность - это свойство объекта (изделия) непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Долговечность - свойство объекта (изделия) сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при - установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство объекта (изделия), заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и повреждений, а также поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путём проведения технического обслуживания и ремонтов.

Ультразвуковая дефектоскопия

Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых волн проникать в металл на большую глубину и отражаться от находящихся в нем дефектных участков. В процессе контроля пучок ультразвуковых колебаний от вибрирующей пластины вводится в контролируемый шов. При встрече с дефектным участком ультразвуковая волна отражается от него и улавливается другой пластиной, которая преобразует ультразвуковые колебания в электрические. Эти колебания после усиления подаются на экран электронно-лучевой трубки дефектоскопа, свидетельствуя в виде импульса о наличии дефектов. При контроле щуп перемещают вдоль шва, прозвучивая таким образом различные по глубине зоны шва. По характеру импульсов судят о протяженности дефектов и глубине их залегания.

К преимуществам ультразвуковой дефектоскопии относятся: возможность обнаружения внутренних дефектов, большая проникающая способность, высокая чувствительность, возможность определения места и размера дефекта. Вместе с тем, метод имеет ряд отрицательных особенностей. К ним относится необходимость специальных методик контроля отдельных типов изделий, высокой чистоты поверхности детали в месте контроля, что особенно затрудняет дефектоскопию наплавленных поверхностей. Поэтому указанным методом контролируются детали, для которых разработаны необходимые технологии, регламентирующие зоны и чувствительность контроля; места ввода ультразвуковых волн в изделие; тип дефектоскопа; тип искательной головки.

Вихретоковая дефектоскопия

Метод вихретоковой дефектоскопии дает возможность обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов. Он основан на использовании действия вихревых токов, возникающих в поверхностном слое контролируемой детали от пронизывания его магнитным потоком, на первичную или особую измерительную катушку.

Сущность метода состоит в следующем. Если к контролируемой поверхности приблизить катушку, по которой протекает переменный ток, то в металле возникнут замкнутые вихревые токи. Величина этих токов зависит от частоты возбуждающего тока, электропроводности и магнитной проницаемости материала изделия, относительного расположения катушки и детали, от наличия на поверхности дефектов типа нарушения сплошности. Магнитное поле вихревых токов направлено против основного магнитного потока и несколько гасит его, что может быть измерено величиной полного сопротивления генерирующей катушки. В случае изменения вихревых токов, изменяется и полное сопротивление. Изменение величины вихревых токов может быть обнаружено с помощью другой (измерительной) катушки.

Виброакустический метод

Виброакустическая метод - это наиболее эффективный из известных методов технической диагностики двигателей. Метод позволяет на работающем двигателе вести обнаружение ключевых дефектов, определяющих его надежность и ресурс, проводить локацию местоположения дефектов, контролировать и управлять их развитием.

2.2 Способы очистки тягового электродвигателя

Предварительно двигатель очищают снаружи вручную с помощью скребков и ветоши. Для окончательной очистки двигатель обмывают в специальных моечных (одно- или двухкамерных) машинах.

Двухкамерная моечная машина состоит из двух герметически закрывающихся камер. В камере двигатель обмывают горячей (80— 90 °С) водой, которую насосом подают во вращающееся, от привода душевое устройство. Чтобы внутрь двигателя не попала влага, все вентиляционные и другие отверстия в остове тщательно закрывают специальными заглушками и крышками, а на место крышки верхнего коллекторного люка прикрепляют специальный патрубок, через который в двигатель подают от вентилятора воздух, создавая внутри него избыточное давление. После обмывки поднимают промежуточную дверь и перемещают двигатель на самоходной тележке в камеру 2, где при закрытой двери в течение 15—20 мин сушат его потоком нагретого от калорифера воздуха.

Частота вращения душевого и сушильного устройств 2 об/мин. Обе камеры могут работать одновременно.

Очищенную машину устанавливают на позицию для осмотра, где ее тщательно осматривают

Осмотр по выявлению внешних дефектов осуществляют визуально. Одновременно сверяют номера остова, подшипниковых щитов и шапок моторно-осевых подшипников.

Затем измеряют электрические параметры машины, определяют осевой разбег якоря, биение и износ коллектора, радиальные зазоры якорных подшипников и биение наружных колец.

Для выполнения перечисленных измерений ремонтная позиция оснащена необходимыми измерительными приборами, статическим преобразователем с колонкой выводов и индукционным нагревателем для снятия внутренних колец подшипников и лабиринтных колец.

Сопротивление изоляции тяговых двигателей измеряют мегаомметром на 2,5 кВ. (Для исключения дополнительной погрешности сопротивление изоляции следует измерять мегаомметрами на соответствующее напряжение.)

При измерении сопротивления изоляции соединяют начало (или конец) цепи главных полюсов с началом (или концом) другой цепи — добавочных полюсов и якорной обмотки. К этим выводам подсоединяют зажим «Л» мегаомметра. Второй его зажим «3» соединяют с корпусом машины. В процессе измерения необходимо следить, чтобы выводные концы контролируемых обмоток не касались пола или корпуса двигателя, в противном случае показания прибора будут неправильными. У исправных тяговых двигателей сопротивление изоляции должно быть не менее 5 МОм. Если оно окажется меньше, следует измерить сопротивление отдельных цепей (главных и добавочных полюсов, обмоток якоря) и выявить поврежденное место, имея в виду, что снижение сопротивления могло быть вызвано увлажнением или неисправностью кронштейнов, межкатушечных соединений.

Сопротивление изоляции измеряют до обмывки двигателя.

Сопротивление изоляции вспомогательных машин должно быть не менее 3 МОм. Способы проверки и выявления дефектных мест в изоляции для вспомогательных машин те же, что и для тяговых двигателей.

Активное сопротивление обмоток электрических машин измеряют обычно мостом МД6 (или УМ13) и сравнивают с установленным для машины данного типа значением. Увеличение активного сопротивления может быть вызвано дефектами в полюсных катушках, выплавлением кабелей в патронах или наконечниках, обрывом жил выводных кабелей или межкатушечных соединений и нарушением контакта в этих соединениях.

Для выявления причины увеличения сопротивления подозреваемую обмотку машины подключают к статическому преобразователю и устанавливают в ней ток, равный удвоенному значению ее тока часового режима. Дефектное место выявляют на ощупь по повышенному нагреву.

Затем при вращении двигателя под напряжением 220—400 В без нагрузки проверяют работу якорных подшипников, вибрацию двигателя, биений коллектора и работу щеточного аппарата.

Якорные подшипники проверяют по их нагреву и на слух при вращении якоря двигателя с частотой около 700—750 об/мин в течение 5—10 мин в каждую сторону. Исправный подшипник должен работать без треска, щелчков, заеданий и в режиме холостого хода машины не перегреваться относительно температуры окружающей среды более чем на 10 °С.

Вибрацию двигателя проверяют также при его работе на холостом ходу при частоте вращения 700 об/мин. Измеряют вибрацию ручным вибрографом ВР-1. Место приложения вибрографа к корпусу двигателя может быть любым. Если вибрация двигателя окажется более 0,15 мм, якорь необходимо балансировать.

Биение коллектора измеряют индикаторов, который подводят к коллектору через коллекторный люк и закрепляют струбциной на кромке остова. Биение замеряют по средней части рабочей длины коллектора и на расстоянии 10-20 мм от его наружного среза. Если оно превысит предельно допустимое значение, то коллектор подлежит обточке.

Биение коллектора можно измерять и с помощью приспособления, корпус которого закрепляют на кронштейне щеткодержателя. Переместив ползунок на рабочую часть коллектора, устанавливают индикатор на нуль и при вращении коллектора определяют биение.

Выработку (износ) рабочей части коллектора можно измерить, также используя это приспособление. Для этого ползунок вначале отводят на нерабочую часть коллектора, устанавливают индикатор на нуль, а затем при неподвижном коллекторе перемещают ползунок по всей рабочей части коллектора и фиксируют по индикатору наибольшее значение выработки.

При отсутствии описанного приспособления выработку можно измерить шаблоном или щупом и линейкой.

Шаблон устанавливают на коллектор и удерживают рукой так, чтобы колодка приспособления располагалась строго параллельно коллекторным пластинам, а ее торец совпадал с концом коллектора. Вращая поочередно головки микрометров, определяют выработку в двух точках по длине коллектора.

Для определения выработки щупом и линейкой, линейку устанавливают узким ребром на коллекторную пластину и щупом по всей ее длине измеряют зазор между нижней кромкой линейки и рабочей поверхностью пластины. Такие замеры делают в нескольких местах по окружности коллектора.

Коммутацию машины оценивают по степени искрения под щетками. Если при визуальной оценке искрение под щетками окажется более 1.5 балла, а у щеточно-коллекторного узла дефектов выявлено не будет, то необходима тщательная проверка магнитной системы машины, ее отдельных узлов и настройка коммутации.

Радиальные зазоры якорных подшипников проверяют пластинчатыми щупами на неподвижной машине. Для этого снимают наружные крышки и лабиринтные кольца подшипников щитов и проверяют щупом зазор между роликом и внутренним кольцом подшипника в его нижней части. Для тяговых двигателей большинства типов он должен находиться в пределах 0,09—0,22 мм.

Биение наружных колец подшипников является следствием их перекосов при установке на двигатели. Такие перекосы приводят к значительному повышению напряжений на краю дорожки качения, повышенному износу и повреждениям сепараторов, к радиальному или осевому защемлению роликов, а иногда и к разрушению подшипников.

Выявить перекос колец можно специальным прибором, разработанным ВНИИЖТом. Прибор имеет кольцо, которое надевается на вал двигателя до упора во внутреннее кольцо подшипника и закрепляется на нем тремя центрирующими винтами. На кольце закреплена стойка с индикатором. Шток индикатора должен упираться своим концом в наружное кольцо подшипника.

Для измерения вертикального перекоса прибор закрепляют на валу и устанавливают индикатор в верхнем положении на нуль. Затем поворачивают индикатор относительно вала на 180° и определяют биение торца (с учетом знака отклонения стрелки). Таким же образом определяют биение и в горизонтальной плоскости. Значение биения определяют как максимальную разность в показаниях индикатора. У правильно установленного подшипника биение торца наружного кольца не должно превышать 0,12 мм.

Осевой разбег якоря измеряют индикатором. Для этого якорь сдвигают до упора в одну сторону, а с противоположной стороны закрепляют на специальной стойке индикатор и прижимают его к торцу вала якоря или коробки (на двигателях электровозов ЧС2) так, чтобы стрелка головки стояла на нуле. Затем якорь перемещают до упора в другое крайнее положение. Отклонение стрелки индикатора укажет осевой разбег. У тяговых двигателей с прямо- и косозубой передачами он должен быть соответственно не более 0,2—0,8 и 5,9—8,4 мм, у вспомогательных машин — 0,6—0,15 мм.

Воздушные зазоры между сердечниками полюсов и якорем машины проверяют щупами. Зазоры не должны превышать значения, установленные Правилами ремонта для машин данного типа.

В противном случае нарушится магнитная симметрия машины, изменятся ее характеристики, снизится коммутационная устойчивость. Недопустимые отклонения значений воздушных зазоров при ремонте машины должны быть устранены, а при ее испытании следует провести тщательную отладку коммутации.

Результаты осмотра электрических машин и проведенных измерений вносят в специальный журнал для использования в дальнейшем при определении необходимого объема их ремонта, после чего двигатель передают на позицию его разборки.

Глава III. Диагностика тягового электродвигателя

3.1 Контроль состояния якорных подшипников

Якорные подшипники служат для поддержания вала якоря. Количество порч и неисправностей на 1 млн км пробега колеблется от 0,44 до 3,68 для якорных подшипников электровозов. Большое количество порч и неисправностей якорных подшипников обусловлено тяжелыми условиями их работы. Тяжелые условия работы якорных подшипников определяются сравнительно высокими динамическими нагрузками, большим числом оборотов якоря, перекосами, возникающими вследствие отклонений, допускаемых при монтаже и изготовлении деталей, сопрягаемых с подшипниками, и в результате упругого прогиба вала якоря, а также нагревом деталей, обусловленным внутренним трением в самом подшипнике, притоком тепла от обмоток двигателя и другими факторами.

Важным условием, обусловливающим надежную работу подшипника, является посадка внутреннего кольца на вал с гарантированным натягом. Невыполнение этого условия приводит к тому, что при максимальном натяге внутренних колец на валах радиальный зазор может отсутствовать и возможно появление преднатяга в подшипнике. В этих случаях он греется, изнашивается, происходит разрушение сепаратора и заклинивание подшипника. Также следует учитывать, что на величину потерь трения и на тепловой режим подшипника весьма сильно влияет степень заполнения корпуса при постоянном объеме смазки. Избыток смазки так же, как и ее недостаток, всегда вызывает нагрев подшипников.

В якорных подшипниках некоторые дефекты появляются как следствие изнашивания и развития усталостных микротрещин. Износ возникает из-за проскальзывания тел качения по кольцу, что значительно возрастает при загрязнении, ухудшении качества смазки, ржавлении. Вследствие циклических нагрузок возникает явление усталости металла как на рабочих поверхностях внутреннего и наружного колец, так и на сепараторе подшипника. Периодические деформации приводят к образованию микротрещин и отслаиванию металла.

Для определения состояния подшипников в локомотивных депо используются методы виброакустической диагностики.

Вибрация, возбуждаемая подшипниками качения, обусловлена в первую очередь дефектами изготовления и монтажа, а также дефектами, возникающими в процессе эксплуатации.

Физическим носителем информации о состоянии элементов подшипника в виброакустической диагностике служат упругие волны, которые возбуждаются в подшипнике соударением этих элементов.

Наряду с методами виброакустической диагностики используется способ акустической эмиссии в ультразвуковой полосе частот.

На этом принципе работает индикатор ресурса подшипников ИРП-12 , который предназначен для проверки на работающем оборудовании технического состояния подшипников качения:

– степени износа подшипников в режимах экспресс контроля;

– наличие смазки в подшипниковых узлах;

– правильность сборки подшипниковых узлов при изготовлении и ремонте.

Прибор состоит из пьезоэлектрического датчика, присоединительного кабеля со штекером, измерительного блока, корпус которого изготовлен из алюминиевого сплава. На корпусе измерительного блока имеется гнездо, кнопка «включено - выключено», кнопка ПИК для фиксации наибольших показаний на дисплее, отсек источников питания с крышкой. Масса прибора (без источника питания) не более 0,4 кг. Устройство и принцип работы прибора иллюстрируется функциональной схемой (рис. 3).

Схема обеспечивает обработку ультразвуковых сигналов от дефектов всех частей подшипника и оценку их совокупного значения в виде обобщенного критерия степени износа подшипника в балльной форме. Критерии степени износа подшипников в цифровой форме выводятся на дисплей. Оценка состояния износа определяется путем сравнивания фактического показания дисплея при проверке технического состояния подшипника с данными, полученными экспериментально по различным дефектам якорных подшипников.

Рис. 3. Функциональная схема прибора ИРП-12

Зависимость между техническим состоянием (степенью износа якорного подшипника) и показанием дисплея D прибора ИРП-12 от времени работы при номинальной нагрузке подшипника представлена на рис.4.

Рис. 4. Зависимость между состоянием подшипника и показателями дисплея прибора ИРП-12

Кривая Dm - a - b - c - d - e в координатах D (показания дисплея) и Т (суммарное время работы в часах с момента установки подшипника при рабочей нагрузке оборудования) показывает степень износа подшипника от времени. Точки кривой соответствуют следующим состояниям подшипника (если дефекты смазки и монтажа отсутствуют):

– Dm –– исходное состояние;

– точка a –– накопленные усталостные микротрещины в поверхностном и приповерхностном слоях тел и дорожек качения приводят к микровыкрашиваниям;

– участок а - b –– развитие поверхностных трещин, мелких выкрашиваний, зарождение пятен выкрашивания на телах и дорожках качения;

– участок b - c –– развитие трещин на телах и дорожках качения, приводящих в дальнейшем к выкрашиванию металла с образованием раковин, начало интенсивного износа сепаратора, рост пятен выкрашивания;

– участок c - d –– образование мелких раковин, развитие трещин до сквозных на кольцах подшипника;

– точка e –– работа подшипника с крупными раковинами, трещинами, генерация значительной вибрации до заклинивания с большим тепловыделением;

– точка d –– вероятное разрушение сепаратора.

Oбласть кривой Dm - a определяет зону устойчивой работы подшипника, a - c –– область возможной эксплуатации, а переход показаний прибора в зону c - e сигнализирует о недопустимости дальнейшей эксплуатации. Для каждого конкретного подшипникового узла кривая D (T ) снимается экспериментально. На ней устанавливают границы областей износа.

Прибор работает следующим образом. Пьезодатчик включенного прибора прикладывается к наружной поверхности подшипникового узла в месте нахождения подшипника. Акустико-эмиссионный сигнал от работающего подшипника в полосе частот 20––300 кГц, несущий информацию об износных дефектах подшипника, после обработки в балльной цифровой форме выводится на дисплей.

С использованием компьютерных технологий работает диагностический комплекс ВЕКТОР-2000 .

Программно-методический комплекс виброакустической диагностики ВЕКТОР-2000 предназначены для:

– контроля технического состояния подшипников качения после их монтажа на локомотиве и в процессе эксплуатации;

– раннего обнаружения дефектов подшипниковых узлов с определением вида и величины всех 12 возможных дефектов подшипника;

– контроля за развитием дефектов вплоть до предаварийного состояния или замены подшипника с максимально возможными интервалами между измерениями;

– экспресс-прогноза технического состояния подшипников качения по однократным или периодическим измерениям вибрации для назначения сроков технического обслуживания или ремонта;

– накопления и хранения информации о состоянии подшипников качения в процессе эксплуатации.

Программно-методическое обеспечение виброакустического комплекса позволяет производить:

– автоматическую обработку результатов измерений вибрации виброанализатором с определением значений диагностических параметров и выводом их на экран монитора;

– автоматическую идентификацию всех обнаруженных из 12 основных дефектов подшипников качения с указанием их глубины;

– автоматическое определение гарантированного срока эксплуатации подшипника до 20 % от его среднего ресурса (при отсутствии опасных дефектов);

– диагностирование неограниченного количества подшипников, формирование и корректировку баз данных;

– ввод в базу данных информации о подшипниках с ее автоматической корректировкой;

– автоматический поиск ошибок и проверка совместимости результатов периодических измерений вибрации;

– детальное диагностирование подшипника в автоматическом режиме с выводом промежуточных результатов на экран монитора;

– подробный анализ спектров огибающей в неавтоматическом режиме;

– внесение в базу данных дополнительной информации;

– вывод на экран монитора или печатающее устройство необходимой документации;

– коррекцию данных подшипников с их последующим автоматическим или ручным передиагностированием по имеющимся в базе данных спектрам огибающей вибрации.

Структура программно-методического комплекса виброакустической диагностики представлена на рис.5.

Рис.5. Программно-методический комплекс виброакустической диагностики.

1- испытуемый объект; 2- спектроанализатор; 3- персональный компьютер; 4- акселерометр

3.2. Анализ результатов и принятие решения по организации ремонта

Подшипник , как и любая деталь, не смотря на свою прочность конструкции, и долговечность в работе, имеет свойство ломаться. Преждевременный выход из строя подшипника может случиться по разным причинам. Так, основными причинами могут быть:

Неправильность монтажа подшипника, а именно пережим стяжной конусной муфты при грубом монтаже,

Неправильная регулировка, а также дефекты геометрии, из-за которых появляется люфт и перегрев детали;

Загрязнённость подшипника, попавшие внутрь детали твёрдые или жидкие инородные частицы повреждают герметизирующее уплотнение, что ведёт к утечке смазки;

Плохое качество смазочных материалов;

Использование подшипника при неприемлемых для него нагрузках;

Электрический ток, проходящий через подшипник.

Неустранимые дефекты

Обычно при причинах поломки описанных выше, неисправный подшипник нужно заменять на новый, особенно если при его внешнем осмотре видно следующие неустранимые дефекты:

• сколы или трещины на кольцах, телах качения или сепараторе;
  • забоины или вмятины на поверхности дорожки качения внешнего или внутреннего колец;

Стук или повышенный шум в подшипнике, даже после его промывки;

Глубокие царапины на дорожках качения колец, расположенные поперёк движения тел качения;

Чёткие отпечатки тел качения на дорожках качения колец;

Выкрашивание или шелушение поверхности дорожки колец;

- повреждённые посадочные поверхности подшипника.

В остальных вариантах замену подшипника можно отложить, и неисправности можно отремонтировать. Но для начала необходимо провести диагностику неисправленной детали.

Диагностика при ремонте подшипника осуществляется в такой последовательности:

1. с помощью винтового съёмника необходимо снять с вала внутреннее кольцо;
2. установить дефект подшипника путём его осмотра, проверки его на лёгкость вращения и шум, а также измерив его осевой и радиальный зазор;
3. определить, необходима ли полная замена изношенной детали;
4. выявить степень износа подшипника, замерив зазор между телом качения и дорожкой качения;
5. результаты всех замеров необходимо сравнить с номинальными значениями.

Ремонт подшипника можно разделить на 2 вида:

• без переборки тел качения;
  • с переборкой тел качения.

К первому варианту ремонта прибегают, когда диагностика показывает, что с телами качения неисправленного подшипника всё в порядке, чего не скажешь о других его деталях. Действия при таком ремонте, могут быт различные, в зависимости от дефекта: от замены внешнего и внутреннего колец, шлифовке их бортов или дорожек качения, до расточки и замены сепаратора.

Второй вариант ремонта применяется при выявлении дефектов в телах качения, требующих их ремонта или замены. Например, при повреждении чеканки, из-за чего происходит выпадение отдельных шариков или роликов. При таком варианте ремонта неисправный подшипник необходимо полностью разобрать, после чего проводят осмотр всех деталей. При осмотре особенно нужно обращать внимание на то, есть ли трещины в районе перехода основания к перемычкам. Кольца и тела качения подшипника необходимо хорошо отшлифовать. После чего необходимо провести замену и монтаж новых тел качения. При этом нужно помнить, что все заменяемые тела качения, обязательно должны быть одного диаметра и одной формы с теми, которые были установлены на заводе.

После замены старых дефектных деталей на новые и конечной сборки подшипника, его работу необходимо повторно диагностировать, чтобы убедится в том, что дефекты полностью устранены.

3.3. Техника безопасности

Работы по ТО и ТР, испытанию и наладке электрического и электронного оборудования ТПС необходимо производить в соответствии с требованиями Правил эксплуатации электроустановок потребителей (ПЭЭП). Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТБ) и технологическими процессами.

Перед началом ремонта электрооборудования ТПС должны быть обесточены все силовые электрические цепи, отключены выключатели тяговых электродвигателей, крышевой разъединитель поставлен в положение "Заземлено", выпущен воздух и перекрыты краны пневматической системы электроаппаратов. Кроме того, при необходимости ремонта отдельных аппаратов, должны быть вынуты предохранители данного участка, предусмотренные конструкцией.

Внешние электрические сети питания переносных диагностических приборов напряжением более 42 В переменного или 110 В постоянного тока должны быть оборудованы защитным заземлением ("занулением" или устройством защитного отключения).

Стенд для диагностики и ремонта электронного оборудования должен иметь защитное заземление ("зануление" или устройство защитного отключения).

Испытания электрических машин, аппаратов и счетчиков электрической энергии на электрическую прочность изоляции после ремонта перед установкой на ТПС (кран) должны производиться на специально оборудованной станции (площадке, стенде), имеющей необходимое ограждение, сигнализацию, знаки безопасности и блокирующие устройства.

Перед началом и во время испытаний на станции (площадке) не должны находиться посторонние лица.

Сборка схем на испытательных стендах должна осуществляться при полном снятии напряжения. Питающие кабели для испытания электрических машин и аппаратов высоким напряжением должны быть надежно присоединены к зажимам, а корпуса машин и аппаратов заземлены.

Подачу и снятие напряжения необходимо осуществлять контакторами с механическим или электромагнитным приводом или рубильником, имеющим защитный кожух.

Пересоединение на зажимах испытываемых машин и аппаратов должно производиться после отключения всех источников питания и полной остановки вращающихся деталей.

Измерение сопротивления изоляции, контроль нагрева подшипников, проверка состояния электрощеточного механизма должны производиться после отключения напряжения и полной остановки вращения якоря.

При пайке наконечников на проводе непосредственно на ТПС (кране) должен использоваться надежно закрепленный тигель, исключающий выплескивание из него припоя.

При измерении сопротивления изоляции электрических цепей мегаомметром на напряжение 0,5 и 2,5 кВ выполнение каких-либо других работ на электрооборудовании и электрических цепях ТПС запрещается.

Перед испытаниями высоким напряжением сопротивления изоляции электрических цепей ТПС (крана) все ремонтные работы должны быть прекращены, работники выведены, входные двери на ТПС (кране) закрыты, а с четырех сторон на расстоянии 2 м установлены переносные знаки "Внимание! Опасное место".

Перед подачей высокого напряжения необходимо подать звуковой сигнал и объявить по громкоговорящей связи: "На локомотив (кран), стоящий на такой-то канаве, подается напряжение". Управлять испытательным агрегатом должен руководитель работ, проводить испытания - персонал, прошедший специальную подготовку.

Корпус передвижного трансформатора и рамы испытываемого ТПС необходимо заземлить.

После ремонта ЭПС подъем токоприемника и опробование электровоза или электросекции под рабочим напряжением должно производить лицо, имеющее право управления, в присутствии проводившего ремонт мастера или бригадира, которые до начала опробования должны убедиться в том, что:

• все работники находятся в безопасных местах, и подъем токоприемника не грозит им опасностью
• закрыты люки машин, двери шкафов управления, щиты стенок ВВК, реостатных помещений, крышки подвагонных аппаратных ящиков;
• в ВВК и под кузовом нет людей, инструментов, материалов и посторонних предметов;
• закрыты двери в ВВК, складные лестницы и калитки технологических площадок для выхода на крышу;
• с машин и аппаратов после их ремонта сняты все временные присоединения;
• машины, аппараты, приборы и силовые цепи готовы к пуску и работе.

После этого работник, поднимающий токоприемник, должен громко объявить из окна кабины локомотива: "Поднимаю токоприемник", подать звуковой сигнал свистком локомотива и поднять токоприемник способом, предусмотренным конструкцией данного электровоза или электросекции.

При поднятом и находящемся под напряжением токоприемнике разрешается:

1.заменять перегоревшие лампы в кабине машиниста, в кузове (без захода в ВВК и снятия ограждений), лампы освещения ходовых частей, буферных фонарей, внутри вагонов электросекций при обесточенных цепях освещения;

2.протирать стекла кабины внутри и снаружи, лобовую часть кузова, не приближаясь к токоведущим частям, находящимся под напряжением контактной сети, на расстояние менее 2 м и не касаясь их через какие-либо предметы:

• заменять предохранители в обесточенных цепях управления;
• заменять прожекторные лампы при обесточенных цепях, если их смена предусмотрена из кабины машиниста:
• осматривать тормозное оборудование и контролировать выходы штоков тормозных цилиндров: на электровозах типа ЧС - только на смотровой канаве, на электросекциях - не залезая под кузов:
• проверять на ощупь нагрев букс;
• настраивать электронный регулятор напряжения;
• продувать маслоотделители и концевые рукава тормозной и напорной магистралей;
• заправлять песочные бункера электропоездов;
• контролировать подачу песка под колесную пару;
• вскрывать кожух и настраивать регулятор давления. Кроме того, на электровозах дополнительно разрешается:
• обслуживать аппаратуру под напряжением 50 В постоянного тока, которая находится вне ВВК;
• проверять цепи электронной защиты под наблюдением мастера, стоя на диэлектрическом коврике и в диэлектрических перчатках;
• контролировать по приборам и визуально работу машин и аппаратов, не снимая ограждений и не заходя в ВВК;
• включать автоматы защиты;
• обтирать нижнюю часть кузова;
• осматривать механическое оборудование и производить его крепление, не залезая под кузов;
• проверять давление в масляной системе компрессора;
• регулировать предохранительные клапаны воздушной системы;
• производить уборку (кроме влажной) кабины, тамбуров и проходов в машинном отделении.

Другие работы на ЭПС при поднятом и находящемся под напряжением токоприемнике запрещаются.

Заключение

В данной курсовой работе я рассмотрел методы диагностики тягового электродвигателя (ТЭД), среди которых был описан виброакустический метод диагностирования, на этом методе работают приборы ИРП-12 и ВЕКТОР-2000, способные выявить различные дефекты и нарушения рабочих характеристик тягового электродвигателя. Во время написания работы я придерживался методических рекомендаций.

Список использованной литературы

1. ВЛ80с: Руководство по эксплуатации /Н.М.Васько, А.С. Девятков, А.Ф.Кучеров и др. - М.: Транспорт, 1990
2. Николаев А.Ю., Сесявин Н.В. Устройство и работа электровоза ВЛ80с – М.: Маршрут, 2010
3. Грузовые электровозы переменного тока: Справочник/ З.М.Дубровский, В.И.Попов, Б.А.Тушканов – М.: Транспорт, 1998
4. Находкин В.М., Яковлев Д.В., Черепашенец Р.Г. Ремонт электроподвижного состава – М.: Транспорт, 2009
5. Правила текущего ремонта и технического обслуживания электровозов переменного тока.
6. Жуков В.И. Охрана труда на железнодорожном транспорте. Учебное пособие для средних профессионально-технических училищ. - М.: Транспорт, 2008.

Дополнительные источники информации

1. Сайт « Железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть »

Доступ к сайту: открытый

Адрес сайта: www .сцибист. ru

1. Сайт « Помощник машиниста электровоза или тепловоза »

Доступ к сайту: открытый

Адрес сайта: www.pomogala.ru