Тл 2к чертеж общего вида.

Введение

Днем рождения электрической тяги принято считать 31 мая 1879 г., когда на промышленной выставке в Берлине демонстрировалась первая электрическая железная дорога длиной 300 м, построенная Вернером Сименсом. Электровоз, напоминавший современный электрокар, приводился в движение электродвигателем мощностью 9,6 кВт (13 л. с.). Электрический ток напряжением 160 В передавался к двигателю по отдельному контактному рельсу, обратным проводом служили рельсы, по которым двигался поезд - три миниатюрных вагончика со скоростью 7 км/ч, скамейки вмещали 18 пассажиров.

В том же 1879 г. была пущена внутризаводская линия электрической железной дороги протяженностью примерно 2 км на текстильной фабрике Дюшен-Фурье в г. Брейль во Франции. В 1880 г. в России Ф. А. Пироцкому удалось электрическим током привести в движение большой тяжелый вагон, вмещавший 40 пассажиров. 16 мая 1881 г. было открыто пассажирское движение на первой городской электрической железной дороге Берлин - Лихтерфельд.

Рельсы этой дороги были уложены на эстакаде. Несколько позже электрическая железная дорога Эльберфельд - Бремен соединила ряд промышленных пунктов Германии.

Первоначально электрическая тяга применялась на городских трамвайных линиях и промышленных предприятиях, особенно на рудниках и в угольных копях. Но очень скоро оказалось, что она выгодна на перевальных и тоннельных участках железных дорог, а также в пригородном движении. В 1895 г. в США были электрифицированы тоннель в Балтиморе и тоннельные подходы к Нью-Йорку. Для этих линий построены электровозы мощностью 185 кВТ (50 км/ч).

После первой мировой войны на путь электрификации железных дорог вступают многие страны. Электрическая тяга начинает вводиться на магистральных линиях с большой плотностью движения. В Германии электрифицируют линии Гамбург - Альтон, Лейпциг - Галле - Магдебург, горную дорогу в Силезии, альпийские дороги в Австрии.

Электрифицирует северные дороги Италия. Приступают к электрификации Франция, Швейцария. В Африке появляется электрифицированная железная дорога в Конго.

В России проекты электрификации железных дорог имелись еще до первой мировой войны. Уже начали электрификацию линии. С.-Петербург - Ораниенбаум, но война помешала ее завершить. И только в 1926 г. было открыто движение электропоездов между Баку и нефтепромыслом Сабунчи.

16 августа 1932 г. вступил в строй первый магистральный электрифицированный участок Хашури - Зестафони, проходящий через Сурамский перевал на Кавказе. В этом же году в СССР был построен первый отечественный электровоз серии Сс. Уже к 1935 г. в СССР было электрифицировано 1907 км путей и находилось в эксплуатации 84 электровоза.

В настоящее время общая протяженность электрических железных дорог во всем мире достигла 200 тыс. км, что составляет примерно 20% общей их длины. Это, как правило, наиболее грузонапряженные линии, горные участки с крутыми подъемами и многочисленными кривыми участками пути, пригородные узлы больших городов с интенсивным движением электропоездов.

Техника электрических железных дорог за время их существования изменилась коренным образом, сохранился только принцип действия. Применяется привод осей локомотива от электрических тяговых двигателей, которые используют энергию электростанций. Эта энергия подводится от электростанций к железной дороге по высоковольтным линиям электропередачи, а к электроподвижному составу - по контактной сети. Обратной цепью служат рельсы и земля.

Применяются три различные системы электрической тяги - постоянного тока, переменного тока пониженной частоты и переменного тока стандартной промышленной частоты 50 Гц. В первой половине текущего столетия до второй мировой войны применялись две первые системы, третья получила признание в 50-60-х годах, когда началось интенсивное развитие преобразовательной техники и систем управления приводами. В системе постоянного тока к токоприемникам электроподвижного состава подводится ток напряжением 3000 В (в некоторых странах 1500 В и ниже). Такой ток обеспечивают тяговые подстанции, на которых переменный ток высокого напряжения общепромышленных энергосистем понижается до нужного значения и выпрямляется мощными полупроводниковыми выпрямителями.

Достоинством системы постоянного тока в то время была возможность применения коллекторных двигателей постоянного тока, обладающих превосходными тяговыми и эксплуатационными свойствами. А к числу ее недостатков относится сравнительно низкое значение напряжения в контактной сети, ограниченное допустимым значением напряжения двигателей. По этой причине по контактным проводам передаются значительные токи, вызывая потери энергии и затрудняя процесс токосъема в контакте между проводом и токоприемником.

Интенсификация железнодорожных перевозок, увеличение массы поездов привели на некоторых участках постоянного тока к трудностям питания электровозов из-за необходимости увеличения площади поперечного сечения проводов контактной сети (подвешивание второго усиливающего контактного провода) и обеспечения эффективности токосъема.

Все же система постоянного тока получила широкое распространение во многих странах, более половины всех электрических линий работают по такой системе.

Задача системы тягового электроснабжения - обеспечить эффективную работу электроподвижного состава с минимальными потерями энергии и при возможно меньших затратах на сооружение и обслуживание тяговых подстанций, контактной сети, линий электропередачи и т. д. Стремлением поднять напряжение в контактной сети и исключить из системы электрического питания процесс выпрямления тока объясняется применение и развитие в ряде стран Европы (ФРГ, Швейцария, Норвегия, Швеция, Австрия) системы переменного тока напряжением 15000 В, имеющую пониженную частоту 16,6 Гц. В этой системе на электровозах используют однофазные коллекторные двигатели, имеющие худшие показатели, чем двигатели постоянного тока. Эти двигатели не могут работать на общепромышленной частоте 50 Гц, поэтому приходится применять пониженную частоту. Для выработки электрического тока такой частоты потребовалось построить специальные "железнодорожные" электростанции, не связанные с общепромышленными энергосистемами. Линии электропередачи в этой системе однофазные, на подстанциях осуществляется только понижение напряжения трансформаторами. В отличие от подстанций постоянного тока в этом случае не нужны преобразователи переменного тока в постоянный, в качестве которых применялись ненадежные в эксплуатации, громоздкие и неэкономичные ртутные выпрямители. Но простота конструкции электровозов постоянного тока имела решающее значение, что определило ее более широкое использование. Это и обусловило распространение системы постоянного тока на железных дорогах СССР в первые годы электрификации. Для работы на таких линиях промышленностью поставлялись шестиосные электровозы серии Сс (для железных дорог с горным профилем) и ВЛ19 (для равнинных дорог). В пригородном движении использовались моторвагонные поезда серии Сэ, состоявшие из одного моторного и двух прицепных вагонов.

B первые послевоенные годы во многих странах была возобновлена интенсивная электрификация железных дорог. В СССР возобновилось производство электровозов постоянного тока серии ВЛ22. Для пригородного движения были разработаны новые моторвагонные поезда Ср, способные работать при напряжении 1500 и 3000 В.

В 50-е годы был создан более мощный восьмиосный электровоз постоянного тока ВЛ8, а затем - ВЛ10 и ВЛ11. В это же время в СССР и Франции были начаты работы по созданию новой более экономичной системы электрической тяги переменного тока промышленной частоты 50 Гц с напряжением в тяговой сети 25 000 В. В этой системе тяговые подстанции, как и в системе постоянного тока, питаются от общепромышленных высоковольтных трехфазных сетей. Но на них нет выпрямителей.

Трехфазное напряжение переменного тока линий электропередачи преобразуется трансформаторами в однофазное напряжение контактной сети 25 000 В, а ток выпрямляется непосредственно на электроподвижном составе. Легкие, компактные и безопасные для персонала полупроводниковые выпрямители, которые пришли на смену ртутным, обеспечили приоритет этой системы. Во всем мире электрификация железных дорог развивается по системе переменного тока промышленной частоты.

Для новых линий, электрифицированных на переменном токе частотой 50 Гц, напряжением 25 кВ, были созданы шестиосные электровозы ВЛ60 с ртутными выпрямителями и коллекторными двигателями, а затем восьмиосные с полупроводниковыми выпрямителями ВЛ80 и ВЛ80с. Электровозы ВЛ60 также были переоборудованы на полупроводниковые преобразователи и получили обозначение серии ВЛ60к.

В настоящее время основными сериями грузовых электровозов постоянного тока являются ВЛ11, ВЛ10, ВЛ10у и переменного тока ВЛ80к, ВЛ80р, ВЛ80т, ВЛ-80с, ВЛ85. Электровоз ВЛ82М является локомотивом двойного питания. В пассажирском движении эксплуатируются электровозы постоянного тока серий ЧС2,ЧС2Т, ЧС6, ЧС7, ЧС200 и переменного тока ЧС4, ЧС4Т, ЧС8.

На Коломенском и Новочеркасском заводах изготовлен восьмиосный пассажирский электровоз переменного тока ЭП200, рассчитанный на скорость движения 200 км/ч.

Цель работы

Заданием на дипломную работу было предложено описать назначение и конструкцию тягового электродвигателя, технологический процесс ремонта щеточного аппарата, изучить безопасные приёмы труда, меры по экономичному расходованию материалов при ремонте, а также начертить чертеж на формате А1, содержащий вид траверсы и щеткодержателя тягового электродвигателя ТЛ-2К.

Краткая характеристика тягового электродвигателя ТЛ-2К

1.1 Назначение тягового двигателя ТЛ-2К.

На электровозе ВЛ10 установлены восемь тяговых электродвигателей типа ТЛ-2К. Тяговый электродвигатель постоянного тока ТЛ-2К 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.

Рисунок 1 - Тяговый двигатель ТЛ-2К

Выводы из двигателя выполнены кабелем марки ПМУ-4000 сечением 120 мм 2 . 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 (рис.2), 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 мм 2 .

Рисунок 2 - Траверса

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 (рис.3) 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 рахмером2(8х50)х60 мм с резиновыми амортизаторами. Крепление щеткодержателей к кронштейну осуществлено шпилькой и гайкой.

Рисунок 3 - Щеткодержатель

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.

1.4 Технические данные двигателя ТЛ-2К.

Напряжение на зажимах двигателя__________________________ 1500 В

Ток при часовом режиме___________________________________466 А

Мощность при часовом режиме_____________________________650 кВт

Скорость вращения при часовом режиме_____________________770 об/мин.

Ток при длительном режиме________________________________400 А

Мощность_______________________________________________560кВт

Скорость вращения при длительном режиме__________________825 об/мин

Возбуждение_______________________________________последовательное

Изоляция обмотки якоря_________________________________________В

Изоляция обмотки возбуждения___________________________________Н

Максимальная скорость вращения при среднеизношенных бандажах______________________________________________1690 об/мин

Подвеска двигателя___________________________________опорно-осевая

Передаточное число____________________________________88/23 – 3,826.

Сопротивление обмоток главных

Полюсов при 200С_________________________________________0,025 Ом.

Сопротивление обмоток дополнительных

Полюсов и компенсационной обмотки

При 200С________________________________________________0,0365 Ом

Сопротивление обмотки якоря при 200С______________________0,0317 Ом

Система вентиляции_____________________________________независимая

Количество вентилирующего воздуха_________________не менее 95 м3/мин

К. П. Д. ТЛ2К в часовом режиме________________________________0,934

К. П. Д. ТЛ2К в длительном режиме_____________________________0,936

Вес без малых шестеренок____________________________________5000 кг

Ремонт щеточного аппарата

2.1 Осмотр и ремонт траверсы и ее деталей.

Разборку и ремонт траверс производят на специальных приспособлениях - кантователях траверс. На опоре кантователя размещены два механизма вращения с приводами. На кантователе (можно ремонтировать сразу две траверсы) предусмотрены два кольца, на каждом из которых имеется по два прижима для закрепления траверсы. Кольца устанавливают в удобное для работы положение и закрепляют. Поворот колец осуществляется от приводного червячного механизма, угол поворота в вертикальной плоскости 360°.

После установки и закрепления траверсы на кольце приспособления производят ее разборку: отворачивают гайки снимают щеткодержатели 4 (см. рис.2); отвернув болты 7, отсоединяют от кронштейнов перемычки 6 (кабель), и отвернув болты 8, снимают кронштейны 2 с накладками 3; выворачивают изолированные пальцы 9. Перевернув траверсу обратной стороной, сняв крепежные детали, которыми перемычки крепятся к траверсе, освобождают перемычки.

Траверсу осматривают, обнаруженные трещины заваривают; проверяют калибром установленной степени точности резьбу отверстий под пальцы кронштейнов щеткодержателей (М30Х1,5); при необходимости резьбу восстанавливают путем наплавки отверстий и нарезки номинального размера. Осматривают место на траверсе под фиксатор. На траверсах с большим сроком службы место под фиксатор обычно имеет износ. Этот износ необходимо устранить, так как иначе не будет обеспечена правильная без перемещений фиксация траверсы. Изношенное место наплавляют, а затем обрабатывают заподлицо.

После ремонта траверсу покрывают электроизоляционной эмалью (кроме зубьев и поверхности под подшипниковый щит).

Проверяют и при необходимости ремонтируют разжимное устройство, с помощью которого траверса закрепляется в выточке подшипникового щита. Разжимное устройство позволяет путем увеличения или уменьшения зазора между краями траверсы разжимать или сжимать ее. Изменение размера зазора осуществляется шпилькой, которая вкручивается в специальные шарниры разжимного устройства. Шпилька разжимного устройства должна свободно вкручиваться в шарниры и обеспечивать возможность изменения зазора в пределах 2-5 мм. Проверяют резьбу деталей разжимного устройства, неисправные детали заменяют.

2.2 Ремонт кронштейнов

Осматривают и проверяют состояние кронштейнов и накладок к ним. Кронштейны и накладки, в которых обнаружены трещины, заменяют исправными. Резьбовыми калибрами установленной степени точности проверяют резьбу, при необходимости резьбовые отверстия восстанавливают. Проверяют состояние гребенки. При повреждении резьбы гребенки не более 20% ее площади восстановление гребенки производят путем расчистки впадин. Контролируют надежность крепления шпилек. Осматривают перемычки. Перемычки, имеющие дефекты, поврежденную изоляцию, заменяют исправными. Поврежденную изоляцию разрешается восстанавливать.

Особое внимание обращают на состояние деталей фиксирующего я стопорных устройств. Износы на этих деталях должны быть устранены, их размеры должны соответствовать номинальным. Восстановление деталей осуществляют наплавкой и последующей обработкой а соответствии с чертежом. Фиксатор должен плотно устанавливаться в выточке: этим обеспечивается правильная фиксация траверсы на геометрической нейтрали двигателя.

На кронштейнах с исправными изоляционными пальцами осматривают фарфоровые изоляторы и проверяют их состояние. Изоляторы, на которых обнаружены дефекты (трещины, потемневшая глазурь и отколы), заменяют исправными. Проверяют плотность посадки фарфорового изолятора на изоляции пальца и пальца в кронштейне. При попытке поворачивания от руки в ту или другую сторону изолятор и палец кронштейна не должны перемещаться.

Во избежание механических повреждений изоляторов при установке кронштейна в остов и затяжке болтов следят за тем, чтобы после насадки изолятора его торец не доходил до торца пальца на 0,5-3 мм.

В случаях ослабления посадки изоляции на пальце или пальца в кронштейне кронштейн ремонтируют с перепрессовкой пальца. Установка на тяговые двигатели кронштейнов с ослаблением указанных деталей не допускается. Наличие неплотностей между пальцем и изолятором способствует проникновению в изоляцию кронштейна влаги и вызывает повреждения кронштейнов; наличие неплотностей между пальцем и кронштейном приводит к повышенной вибрации щеточных узлов и ухудшению условий работы скользящего щеточно-коллекторного контакта. При необходимости осуществляют механический ремонт корпуса кронштейна. Обнаруженные в его корпусе трещины длиной до 30 мм, если они удалены от отверстий под пальцы на расстояние не менее 30 мм, заваривают.

Проверяют гребенку кронштейна, а также резьбовые отверстия. Если повреждение резьбы гребенки занимает не более 20.% ее площади, то разрешается их ремонтировать расчисткой впадин. Если нарезка повреждена на большей площади, то поверхность гребенки наплавляют и делают нарезку вновь. Резьбовые отверстия кронштейна проверяют калибром установленной степени точности. Отверстия, у которых резьба имеет дефекты, восстанавливают.

Резьбовые отверстия для крепления щеткодержателей, а также отверстия для крепления токоведущих проводов заваривают, затем их рассверливают и нарезают резьбу номинального размера. Резьбовые отверстия пальцев кронштейнов разрешается восстанавливать постановкой в них специальных втулок на резьбе. Для этого дефектное отверстие пальца рассверливают на больший диаметр (при М24 до 27,8 мм) и нарезают в нем резьбу МЗО. Затем вытачивают ремонтную втулку и такую же резьбу МЗО нарезают на ее внешнем диаметре. Втулку вворачивают в отверстие. Затем во втулке просверливают отверстие нужного диаметра и в соответствии с чертежом нарезают резьбу номинального размера. Резьбу на втулке, а также резьбу на пальце под установку втулки проверяют калибром. Втулку изготовляют из стали Ст40. Чтобы установка втулки в пальце кронштейна была прочной, ее дополнительно закрепляют четырьмя установочными винтами МЗХ15. Торец втулки обтачивают заподлицо с торцом пальца. У всех кронштейнов проверяют установочные размеры, которые влияют на правильность расстановки электрощеток на коллекторе.

Для правильной установки кронштейна в остове относительно коллектора необходимо, чтобы плоскость гребенки кронштейна была строго перпендикулярна опорной плоскости пальцев и опорные поверхности пальцев кронштейна находились в одной плоскости.

У отремонтированных кронштейнов проверяют электрическую прочность изоляции. Проверку производят, прикладывая к изоляции напряжение, превышающее на 20.% напряжение, которым испытывается тяговый двигатель в целом после ремонта. Наиболее эффективно испытание отремонтированных кронштейнов на пробой после выдержки их в воде.

2.3 Ремонт щеткодержателей.

В процессе эксплуатации щеткодержатель подвергается механическим нагрузкам, возникающим от собственного веса и динамических ударов, воспринимаемых тяговыми двигателями от неровностей пути и зубчатой передачи, а также воздействию электрического тока, проходящего через щеткодержатель и электрощетки. Поэтому детали щеткодержателей в эксплуатации значительно изнашиваются и теряют первоначальные характеристики. Изнашиваются поверхности щеточных окон корпусов щеткодержателей, валики, втулки и шайбы. Изменяется характеристика пружин, определяющих значения нажатия пальцев на щетки, изнашиваются резьбовые поверхности, появляются трещины в корпусах щеткодержателей и других деталях. Следовательно, при деповском ремонте машин щеткодержатели и их детали требуют тщательной проверки, при необходимости ремонта или замены.

Для обеспечения надежной работы щеточного узла в эксплуатации детали щеткодержателей и щеткодержатель в целом должны удовлетворять ряду требований:

Окна щеткодержателей должны быть обработаны так, чтобы их размеры обеспечивали правильную, без перекосов установку электрощеток на коллекторе.

Противоположные стенки окон должны быть строго параллельны друг другу, а продольная ось окна - параллельна плоскости гребенки щеткодержателя;

Состояние крепежных деталей и всех отверстий (с резьбой и без нее) должно обеспечивать надежное крепление щеткодержателей к кронштейну, а щеточных проводников - к корпусу щеткодержателя, так как неудовлетворительный контакт в местах соединений токоведущих элементов вызывает повышенный нагрев деталей и их повреждения. Следует добиваться того, чтобы оси, шайбы, втулки щеткодержателя не имели выработок и износов сверх установленных норм;

Пружины щеткодержателя должны создавать установленные величины нажатия нажимных пальцев на электрощетки при изменении их положения в пределах рабочего износа электрощеток;

Нажимной палец должен перемещаться относительно оси, на которой он закреплен, без перекоса и заедания. Поперечные перемещения пальца должны быть строго ограничены предусмотренными в конструкции устройствами;

Установочные размеры щеткодержателей должны соответствовать размерам, указанным в чертежах и нормах допусков и износоз правил ремонта, так как только при выполнении этого условия может быть обеспечена правильная расстановка электрощеток на коллекторе по полюсным делениям.

Чтобы выполнить эти требования, при деповском ремонте тяговых двигателей тщательно проверяют все детали щеткодержателей с полной их разборкой. После разборки корпус щеткодержателя осматривают. Выявляют трещины, которые могут быть у щеточного окна и в местах перехода корпуса к гребенке. Замеряют износ окон. Проверяют наличие выработки в отверстиях приливов под ось пружины и резьбовые отверстия для крепления щеточных проводников. Трещины на корпусе после их разделки и подогрева корпуса щеткодержателя заваривают газовой сваркой. Для предотвращения изломов щеткодержателей в эксплуатации заварку трещин у основания прилива для крепления корпуса, а также трещин, которые могут вызвать откол щеточного окна, не производят. Щеткодержатели с такими трещинами бракуют.

Поврежденную поверхность гребенки щеткодержателя восстанавливают так же, как поверхность гребенки кронштейна.

Изношенные окна щеткодержателя наиболее целесообразно восстанавливать методом электролитического меднения. Этот способ позволяет нарастить необходимую толщину слоя на стенки окон, а затем точно обработать их протяжкой на номинальный размер. Перед меднением стенки окон выравнивают по наибольшему износу, после чего подсчитывают необходимую толщину слоя меднения. Подсчет толщины слоя ведется с учетом припуска на обработку протяжкой 0,2 мм.

Разработанные отверстия в корпусе щеткодержателя под оси пружин, болты и винты, у которых обнаружена выработка или износ более 0,5 мм, восстанавливают наплавкой латунью или бронзой с последующей рассверловкой отверстий по чертежу.

Расстояние от гребенки до оси окна щеткодержателя должно быть у двигателей ДПЭ-400, НБ-411 и НБ-406 - 125±0,5 мм; у двигателей ТЛ-2К1, AL-4846eT и AL-4846dT - 45±0,2 мм. Расстояние между осями щеточного окна и отверстия под ось щеткодержателя должно быть: у двигателей ДПЭ-400 и НБ-411 - 70±0,2 мм; НБ-406Б - 75±0,3 мм; AL-4846dT. AL-4846eT и ТЛ-2К1 - 65±0,2 мм.

Параллельность стенок окна щеткодержателя и его гребенки проверяют на контрольном угольнике. Вертикальная стенка угольника имеет гребенку, выполненную по размерам гребенки проверяемого щеткодержателя. Непараллельность стенок окна относительно плоскости гребенки более 0,3 мм не допускается. При установке корпуса щеткодержателя на контрольный угольник, если в его размерах нет нарушений, окна щеткодержателя и угольника совпадут (в пределах установленных норм) и электрощетка (или шаблон) свободно пройдет через окна щеткодержателя и шаблона.

Трещины выявляют тщательным осмотром пружин. Пружины, в которых обнаружены трещины, бракуют.

В конструкциях щеткодержателей с ленточной пружиной нажатие регулируют перестановкой шплинта в отверстие барабана. На щеткодержателях с пружиной, изготовленной из проволоки, нажатие регулируют ввинчиванием или вывинчиванием специального винта. В собранном щеткодержателе обращают внимание на отсутствие заеданий пружины при поворачивании от руки нажимных пальцев вокруг оси. Пальцы при перемещении относительно оси не должны касаться боковыми гранями стенок окна щеткодержателя.

2.4 Электрощетки.

Устойчивая работа щеточно-коллекторного узла тяговых двигателей в большой степени зависит от конструкции и марки электрощеток, соответствия их характеристик - электрических и механических - предъявляемым требованиям, от правильности установки электрощеток в щеткодержателях и на коллекторе.

На всех тяговых двигателях отечественных электровозов применяют разрезные (двойные) электрощетки с резиновым амортизатором 2 (рис. 4) и гибкими выводами 3 (шунтиками). На концы выводов устанавливают наконечники 4, с помощью которых выводы крепят болтами к передней стенке корпуса щеткодержателя. Общее сечение выводов выбирают в соответствии с плотностью тока, проходящего через электрощетку.

Рисунок 4 - Электрощетка тяговых двигателей ТЛ-2К (конструкция):

1 - тело электрощетки; 2 - резиновый амортизатор; 3 - вывод; 4 - наконечник; 5 - медный порошок (конопаточный)

Важной характеристикой электрощеток является переходное электросопротивление между выводом и телом электрощетки. На электрощетках тяговых двигателей электровозов сопротивление в заделке вывода более 1,25 МОм не допускается. При увеличенном сопротивлении в местах контакта конопаточныи порошок сильно нагревается, выкрашивается, что приводит к постепенному нарушению места крепления шунта, перегоранию конопаточного порошка и вывода.

На упакованную пачку электрощеток наклеиваются этикетки. Каждая электрощетка имеет маркировку, в которой указаны условное обозначение ее марки, товарный знак заввда-изготовителя, год изготовления, номер партии. Маркировка электрощеток и характеристики, указанные в этикетке, должны использоваться при предъявлении рекламаций заводам-изготовителям. На всех электрощетках тяговых двигателей имеется риска, которая обозначает допустимый в эксплуатации износ электрощетки. Риску на электрощетке наносят обычно на расстоянии 5 мм от низа заделки вывода. Расстояние от риски до рабочей грани электрощетки определяет ресурс электрощетки. Использование электрощеток за пределами риски недопустимо, так как при этом вывод может оголиться и повредить поверхность коллектора. Во избежание подобных повреждений в конструкциях щеткодержателей обычно предусмотрены специальные ограничители, которые при критическом износе электрощетки не допускают, чтобы нажимной палец опирался на электрощетку. Палец при этом опирается на органичитель. В щеткодержателях отечественных двигателей таким ограничителем являются стенки окна.

Все электрощетки перед установкой на двигатель осматривают. При этом контролируют состояние и пригонку к электрощетке резинового амортизатора. Отверстия в резиновом амортизаторе должны соответствовать размещению выводов в электрощетке. Амортизатор должен свободно входить в окно щеткодержателя. Тщательно проверяют качество заделки выводов в корпусе электрощетки. В отдельных случаях при изготовлении электрощеток цементирующая конопаточныи порошок паста поднимается на 3-10 мм по выводам и затвердевает. Затвердевшая паста делает выводы жесткими, и тогда через небольшой пробег проводники ломаются и электрощетка выходит из строя. Поэтому перед постановкой электрощеток необходимо убедиться, что заклейка пастой произведена правильно и шунтик по всей длине, особенно в местах выхода из корпуса электрощетки, гибкий и не имеет затвердевших мест.

2.5 Сборка щеточного аппарата

После того как все узлы и детали отремонтированы и проверены, начинают сборку траверсы. Сборку выполняют на том же приспособлении, на котором производили ее разборку. Заворачивают в резьбовые отверстия траверсы пальцы, обеспечивая перпендикулярность их оси к поверхности траверсы (отклонение оси от перпендикулярного положения допускается не более 0,2 мм). На пальцах устанавливают и укрепляют кронштейны с накладками. С обратной стороны траверсы укладывают и при помощи специальных скоб укрепляют перемычки. При установке перемычек во избежание их перетирания о скобы в местах крепления подкладывают дополнительную изоляцию из электрокартона. Прикрепляют болтами перемычки к кронштейнам. Устанавливают на гребенку кронштейнов щеткодержатели и закрепляют их болтами (шпильками).

Регулировку положения щеткодержателей на траверсе относительно друг друга и относительно коллектора очень удобно производить на специальном приспособлении - монтажном столе, разработанном впервые Быченко В. А. для монтажа траверс двигателей электровозов переменного тока. Такие приспособления нашли широкое применение в депо.

Рисунок 5 - Монтажный пол для сборки траверс

Приспособление состоит из плиты 1 (рис.5) и суппортного устройства 2. К плите приварены шесть упоров 5 с пазами и прижимы 6 для закрепления траверсы 7. Упоры расположены на плите по окружности через 60°. В суппортном устройстве закреплен шаблон 3, которым контролируют правильность положения окон щеткодержателей 4. Конструкция суппортного устройства обеспечивает перемещение шаблона в радиальном направлении и его вращение вокруг центральной оси.

Проверяемую собранную траверсу устанавливают на плиту приспособления, вводят шаблон в окно одного из щеткодержателей и паз соответствующего упора, после чего закрепляют траверсу с помощью прижимов к плите. Затем шаблоном проверяют правильность установки остальных щеткодержателей, последовательно вводя шаблон в их окна и пазы соответствующих упоров. При правильной установке щеткодержателей шаблон свободно, без смещения траверсы входит в окна и соответствующие им пазы упоров. В тех случаях, когда окно щеткодержателя смещено относительно шаблона, выявляют причину смещения, при необходимости снимают и заменяют щеткодержатель, регулируют положение кронштейна или его пальца.

На монтажном столе проверяют правильность расстановки щеткодержателей по их осям, точность радиального положения их окон (осей электрощеток), расстояние от нижней надколлекторной кромки окна щеткодержателей до коллектора. Разница расстояний между осями окон щеткодержателей рекомендуется не более 1,5 мм (для тяговых двигателей всех типов); непараллельность осей окон щеткодержателей относительно осей (или кромки) коллекторных пластин не более 1 мм; расстояние от низа окна щеткодержателя до коллектора от 2 до 4 мм; минимальное расстояние между торцом петушков коллектора и корпусом щеткодержателей для тяговых двигателей ДПЭ-400, НБ-411, НБ-406 и ТЛ-2К1 4,5 мм, AL-4846eT и AL-4846dT 7 мм. После ремонта и сборки траверсу покрывают электроизоляционной эмалью в соответствии с чертежом.

Окончательную проверку положения траверсы и контроль установки электрощеток на коллекторе производят при монтаже тягового двигателя.

1.2 Принцип работы тягового электродвигателя ТЛ-2К 11

1.3 Основные неисправности и причины их возникновения 11

Глава II. Методы диагностирования 15

2.1 Обзор и описания методов диагностирования 15

2.2 Способы очистки тягового электродвигателя 17

Глава III. Диагностика тягового электродвигателя 23

3.2. Анализ результатов и принятие решения по организации ремонта 29

3.3. Техника безопасности 31

Заключение 36

Список использованной литературы 37

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.

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.

Введение

Электроподвижной состав железных дорог является важнейшей составной частью железнодорожного транспорта страны. Эффективность работы ЭПС во многом определяет и эффективность всей системы железнодорожного транспорта. Одним из показателей эффективности ЭПС является его надежность. Как следует из статистических данных МПС РФ, повреждаемость ЭПС все еще остается на достаточно высоком уровне. Число порч и неисправностей ЭПС на протяжении последних лет находится на уровне 1-2 случая на 1 млн. км пробега.

Важнейшим элементом ЭПС являются его тяговые электродвигатели (ТЭД). Как следует из многочисленных исследований различных авторов, ТЭД является одним из элементов конструкции ЭПС, ограничивающих эксплуатационную надежность последнего. И в настоящее время, на протяжении последних шести лет, число порч и неисправностей ТЭД устойчиво находится на уровне (22 - 24)% от общего числа повреждений ЭПС. Поэтому, задача повышения надежности ТЭД, во многом определяющей надежность ЭПС, и в настоящее время является актуальной.

Высокая повреждаемость ТЭД в эксплуатации порождается действием различных факторов. Основным же из них является низкое качество ремонта двигателей в локомотивных депо и на локомотиворемонтных заводах. Повреждаемость ТЭД, вызванная действием именно этого фактора, превышает 50% от общего количества отказов ТЭД.

Низкое качество ремонта ТЭД может быть связано как с несовершенством технологий ремонта, так и с нарушениями технологической дисциплины при производстве работ. Однако, в любом случае, число случаев выдачи на линию ТЭД с не выявленными дефектами должно быть сведено к минимуму. Эту задачу решает система послеремонтных испытаний ТЭД. Поэтому, высокий процент отказов ТЭД на линии, по причине низкого качества ремонта, однозначно свидетельствует о неэффективности существующей системы послеремонтного контроля технического состояния ТЭД. Тяговые электродвигатели выходят из строя из-за проявления различных неисправностей и дефектов. Одной из наиболее часто встречающихся разновидностей повреждений ТЭД является нарушение нормальной коммутации и возникновение «кругового огня по коллектору». Как известно, среди различных причин, способных привести к данному повреждению двигателя во время эксплуатации, одной, из наиболее мощных причин возникновения «круговых огней» является неточная установка щеток тягового двигателя на нейтрали. Помимо ухудшения условий коммутации, сдвиг щеток с нейтрали вызывает расхождение электромеханических характеристик отдельных тяговых электродвигателей электровоза. Это приводит к неравномерной токовой нагрузке отдельных двигателей, что, в конечном итоге, снижает тяговые возможности электровоза. Кроме этого, токовая перегрузка тягового двигателя является еще одним провоцирующим фактором возникновения «круговых огней». Неравномерное распределение токов тяговых электродвигателей способно, так же, вызывать неверную работу современных автоматических систем управления ЭПС.

Конструкция тягового двигателя должна обеспечивать высокую степень использования активных и конструктивных материалов машины. Все узлы и детали электродвигателя рассчитываются на высокую механическую прочность при динамических нагрузках во время движения электровоза. Конструкция тягового двигателя должна предусматривать удобное техническое обслуживание, а также легкость замены некоторых деталей.

1.
Характеристика тягового электродвигателя ТЛ-2К1

.1 Назначение тягового электродвигателя ТЛ-2К1

Тяговый электродвигатель постоянного тока ТЛ-2К1 предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую в тяговом режиме, а в рекуперативном режиме-для преобразования механической инерционной энергии электровоза в электрическую. Вращающий момент с вала якоря электродвигателя передается на колесную пару через двустороннюю одноступенчатую цилиндрическую косозубую передачу. При такой передаче подшипники электродвигателя 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.

Рис 1.1 Общий вид тягового электродвигателя ТЛ2К-1: 1-гайка специальная с пружинной шайбой; 2- вал якоря; 3- трубка для смазки якорных подшипников; 4- крышка верхнего смотрового люка; 5 - большой выхлопной кожух; 6 - малый выхлопной кожух; 7,8 - букса и вкладыш моторно-осевого подшипника; 9 - нижние смотровые люки

.2
Конструкция и техническая характеристика тягового электродвигателя ТЛ-2К1

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, 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.

Рис.1.2 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 полюсов выполнены 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.

РИС. 1.3 Остов тягового электродвигателя ТЛ-2К1: дополнительный полюс; 2- катушка компенсационной обмотки; 3 - корпус; 4- прилив предохранительный; 5- главный полюс

Щеточный аппараттягового 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: 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.

Рис. 1.4 Стопорение траверсы тягового электродвигателя ТЛ-2К1: 1 - стопорное устройство; 2 - шестерня; 3 - болт фиксатора

Рис. 1.5 Щеточный аппарат тягового электродвигателя ТЛ-2К1

Траверса; 2- шестерня; 3 - кронштейны; 4 - щеткодержатели

Щеткодержательимеет 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 пальца на 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.

Рис. 1.6 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 передней нажимных шайб, вала. 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 возможность его замены.

Якорь имеет 75 катушек 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 14 отдельных 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.

Рис. 1.7 Якорь тягового электродвигателя ТЛ-2К1: Коллекторная пластина; 2- уравнительное соединение; 3- передняя нажимная шайба; 4- стальная втулка; 5-сердечник; 6- катушка; 7- задняя нажимная шайба; 8- вал якоря

Рис. 1.8 Схема соединения катушек якоря и уравнителей с коллекторными пластинами

Рис.1.9 Подшипниковый узел тягового электродвигателя

Моторно-осевые подшипникисостоят 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 камеры погружена пряжа. Камера, заполненная смазкой, нормально не сообщается с атмосферой. По мере расходования смазки уровень ее в камере понижается.

Рис. 1.10 Моторно-осевой подшипник

Когда он станет ниже отверстия трубки, 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 камере не 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.

Технические характеристикидвигателя 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

Рис.1.11 Электромеханические характеристики тягового электродвигателя ТЛ-2К1

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

Рис. 1.12 Аэродинамические характеристики электродвигателя ТЛ-2К1:

Нп - полный напор; Нст - статический напор

1.3 Факторы, обуславливающие износ тягового электродвигателя ТЛ-2К1

В процессе эксплуатации электровоза возможны следующие повреждения в электрических машинах:

1. Повышенный износ щеток и сколы щеток. Причины: установлены слишком мягкие щетки; сильное искрение под щетками; чрезмерное нажатие на щетку; недопустимое биение коллектора; неравномерное нажатие на щетки; большой зазор между щеткой и окном щеткодержателя; ослаблен контакт гибких проводов щеток; велик зазор между коллектором и щеткодержателем; загрязнен коллектор; сырые щетки; некачественная обработка рабочей поверхности коллектора; выступание миканитовых пластин; неравномерный износ коллектора.

2. Повышенный или неравномерный износ коллектора. Причины: установлены слишком твердые щетки; чрезмерное нажатие на щетки; недопустимое искрение под щетками; неправильная расстановка щеток в осевом направлении; выступание коллекторных пластин; вибрация щеток.

3. Повышенное искрение щеток. Причины механического характера: тугая посадка щеток в щеткодержателе; неравномерное нажатие на щетки; слабое нажатие на щетки; большой зазор между щеткодержателем и коллектором; слабое крепление щеткодержателей и траверсы; плохая балансировка якоря; плохая обработка поверхности коллектора; выступает миканит между ламелями; нет фасок на ламелях; коллектор загрязнен; большое биение коллектора; выступание отдельных пластин коллектора; щетки установлены с перекосом по отношению к ламелям; не выдержано расстояние между щеткодержателями; траверса сдвинута с нейтрального положения; полюсы установлены неравномерно по окружности; не выдержаны установленные зазоры у дополнительных полюсов; попадание на коллектор масла и его паров. Причины электрического характера: нарушение контакта в месте присоединения гибких проводов щеток к щеткодержателю; низкое переходное сопротивление щеток; между- витковое замыкание в обмотке якоря; плохая пайка отдельных петушков коллектора; неправильная полярность полюсов; перегрузка электрических машин; быстрое изменение нагрузки; повышенное напряжение на коллекторе; междувитковое замыкание полюсных катушек или компенсационной обмотки.

4. Пробой изоляции обмоток электрических машин. Причины: увлажнение изоляции; попадание при сборке остова под катушку металлических стружек; ослабление крепления межкатушечных соединений и повреждение их изоляции; хрупкость и гигроскопичность изоляции из-за продолжительного превышения допустимой температуры нагрева электрических машин при перегрузках; естественный износ (старение изоляции); механические повреждения изоляции при разборке и сборке машин; перенапряжения коммутационные и атмосферные; попадание стружек в обмотку якоря; повреждение обмотки якоря при укладке его на пол без специальных прокладок.

5. Распайка соединения. Причины: перегрузка якоря током при работе или неподвижном состоянии, приводящая к выплавлению припоя из петушков коллектора; плохое качество самой пайки.

6. Превышение допустимой температуры нагрева подшипников якоря. Причины: загрязнение подшипника при сборке; загрязненная смазка; избыток смазки в подшипнике; изношены или разрушены детали подшипника; подшипник установлен с перекосом; мал радиальный зазор в подшипнике; трение в уплотнениях подшипников.

7. Превышение допустимой температуры нагрева моторно-осевых подшипников. Причины: недостаточная подача масла; загрязнение масла или шерстяной подбивки и попадание воды в масло; применение масла неподходящего сорта; уменьшение зазора между вкладышами и осью.

8. Выброс смазки из подшипниковых камер внутрь электродвигателя. Причины: большие зазоры в лабиринтных уплотнениях или перепрессовка смазки.

Вывод: в данном разделе рассмотрена техническая характеристика тягового электродвигателя, особенности его конструкции и представлены неисправности узлов и деталей тягового электродвигателя.

2. Технологический процесс ремонта тягового электродвигателя ТЛ-2К1

2.1 Алгоритм технологического процесса ремонта тягового электродвигателя ТЛ-2К1

Перед постановкой электровоза на канаву для технического обслуживания или текущего ремонта продувают тяговые электродвигатели сжатым воздухом.

При наружных осмотрах проверяют исправность действия замков, крышек коллекторных люков, болтовые крепления: моторно-осевых букс, кожухов зубчатой передачи, главных и дополнительных полюсов.

Внутренние узлы электродвигателя осматривают через коллекторные люки. Перед осмотром поверхности около коллекторных люков и их крышки тщательно очищают от пыли, грязи, снега, после чего снимают крышку и осматривают коллектор, щеткодержатели, щетки, кронштейны и их пальцы, расположенные против смотрового люка, а также видимую часть кабельного монтажа траверсы, якоря и полюсных катушек.

Коллектор должен иметь полированную блестящую поверхность коричневого оттенка (политуру) без царапин, рисок, вмятин и подгаров. Во всех случаях повреждения или загрязнения коллектора необходимо установить причины этих повреждений и устранить их. Грязь и следы смазки удаляют мягкой салфеткой, слегка смоченной в техническом спирте или бензине. Подгоревшие и поврежденные места конуса зачищают шкуркой КЗМ-28 и окрашивают красно-коричневой эмалью ГФ-92- ХС (ГОСТ 9151-75") до получения глянцевой поверхности. Недопустимо применять для протирки материалы, оставляющие жирные следы.

Небольшие царапины, выбоины и подгары на рабочей поверхности коллектора устраняют зачисткой при помощи шкурки КЗМ-28, закрепленной на специальной деревянной колодке, имеющей радиус, соответствующий радиусу коллектора, и ширину не менее 2/3 ширины рабочей поверхности коллектора.

Рис.2.1 Деревянная колодка для шлифовки коллекторов в собранном электродвигателе: 1- прижимная планка; 2- войлок; 3- шкурка КЗМ-28; 4- ручка

Зачистку следует производить только на вращающемся коллекторе, так как в противном случае это вызывает местные выработки. Более трудоемко устранение последствий кругового огня. Медь из межламельного пространства удаляют, по возможности сохраняя политуру на коллекторе. Удаление заусенцев рекомендуется производить неметаллической щеткой или кистью, например капроновой. При этом чешуйки меди следует загибать щеткой в меж- ламельное пространство, затем сжатым воздухом поднять их вновь. Операции повторить два-три раза до излома козырьков затяжек. Крупные заусенцы от затяжки меди удалить специальным ножом для снятия фасок. В случае повышенного износа всех щеток или же щеток одной стороны (со стороны конуса или со стороны петушка) тщательно осматривают коллектор и замеряют его биение. Причиной повышенного износа щеток может быть недостаточно тщательная обработка коллектора или же выступание отдельных миканитовых или медных пластин. Выступание миканитовых пластин устраняют продорожкой коллектора. Если необходимо, снимают фаски. Стружку и металлическую пыль тщательно выдувают сухим сжатым воздухом. Следует иметь в виду, что шлифовка уничтожает "политуру" и тем самым ухудшает контакт между коллектором и щетками. Поэтому без особой необходимости к ней прибегать не рекомендуется. теговой электродвигатель конструкция ремонт

Обработку коллектора непосредственно на электровозах производят как исключение. Если в этом возникла необходимость, то работу должен выполнить квалифицированный специалист, соблюдая скорость резания в пределах 150 - 200 м/мин.

Коллектор рекомендуется обтачивать в собственных подшипниках якоря, сначала обточив его резцом из твердого сплава, а потом прошлифовать шлифбруском Р-30. При проточке резцом из твердого сплава подача должна быть 0,15 мм, а при чистовой обточке - 0,045 мм на каждый оборот при скорости резания 120 м/мин.

Биение и выработку коллектора замеряют 1 раз в 2 - 3 мес. Наибольшая в эксплуатации выработка не должна превышать 0,5 мм, биение - 0,1 мм. Биение недопустимо, если оно возникает в результате местной деформации. После обточки коллектора на токарном станке биение в собранном электродвигателе не должно превышать 0,04 мм. Глубина про- дорожки должна быть в пределах 1,3 - 1,6 мм, фаска с каждой стороны пластины - 0,2X45°. Разрешается выполнять фаски 0,5 мм по высоте и 0,2 мм по ширине пластины.

Рис.2.2 Отделка пластин коллектора

У щеточного аппарата снимают крышку смотрового люка и проверяют состояние щеток, щеткодержателей, кронштейнов, пальцев кронштейнов, поворачивая траверсу щеткодержателей. Для этого следует отвернуть болты, крепящие кабели к двум верхним кронштейнам, и отвести кабели от траверсы, чтобы не повредить их; вывернуть болт фиксатора до выхода фиксатора из паза обоймы на остове; фиксатор развернуть на 180° и утопить в паз обоймы во избежание зацепления за пальцы кронштейнов щеткодержателей и накладку при повороте траверсы; отвернуть на 3 - 4оборота болты стопорных устройств специальным ключом с зевом 24 мм; через нижний коллекторный люк отвернуть шпильку разжимного устройства на траверсе в направлении "на себя", установив щель в месте разреза не более 2 мм; проворачивая плавно ключом-трещеткой валик шестерни поворотного механизма, подвести к верхнему или нижнему коллекторному люку все щеткодержатели и выполнить необходимые работы. Сначала подводят к верхнему коллектору люка два щеткодержателя со стороны вентиляционного патрубка, а затем остальные щеткодержатели, вращая траверсу в обратном направлении. Вход в зацепление места разреза траверсы с шестерней поворотного механизма недопустим. При осмотре с нижнего коллекторного люка щеткодержатели следует подводить в обратном порядке. Общая высота щетки должна быть не менее 30 мм (наименьшая допустимая высота - 28 мм - отмечена риской).

При замене щеток шунты скручивают друге другом во избежание свисания их с корпуса щеткодержателя в сторону траверсы и петушков коллектора. Шунт не должен попадать между нажимным пальцем и щеткой для исключения его перетирания. Наконечники шунтов надежно закрепляют на корпусе щеткодержателя.

Рис.2.3 Пришлифовка щеток

Рис.2.4 Фиксирующее устройство траверсы тягового электродвигателя для установки щеток на нейтраль

Обмотки и межкатушечные соединения осматривают одновременно с коллектором и щетками. Проверяют состояние крепления межкатушечных соединений, выводных кабелей, кабелей траверсы, шунтов щеток, крепление кабельных наконечников, состояние жил проводов у наконечников.

Поврежденный слой изоляции на кабелях восстанавливают с последующей окраской этого места красно-коричневой эмалью ГФ-92-ХС. Причины, вызвавшие перетирание изоляции кабелей, устраняют.

При повреждении изоляции полюсных катушек или неудовлетворительном состоянии бандажей якоря электродвигатель заменяют. Если внутри электродвигателя обнаружена влага, то его сушат горячим воздухом, после чего замеряют сопротивление изоляции силовой цепи электровоза. Если же при рабочей температуре электродвигателя оно окажется менее 1,5 МОм, замеряют сопротивление на каждом электродвигателе отдельно. Для этого отключают электродвигатель от силовой цепи, подкладывают под соответствующие контакты реверсора электроизоляционные прокладки. Затем замеряют мегомметром сопротивление изоляции якоря и обмотки возбуждения. Если обе цепи имеют низкое сопротивление изоляции, то электродвигатель просушивают. Когда одна цепь имеет высокое сопротивление изоляции, а другая низкое, рекомендуется выяснить причину понижения сопротивления: возможно механическое повреждение изоляции кабелей или же пробой пальца кронштейна. Изоляцию якоря проверяют, вынув все щетки из щеткодержателей, а изоляцию кабелей траверсы и пальцев кронштейнов, замерив сопротивление изоляции двух соседних кронштейнов при вынутых щетках. Если не удается обнаружить механическое или электрическое повреждение изоляции, тщательно просушивают электродвигатель. Если после сушки сопротивление изоляции не повысилось, электродвигатель заменяют. При замере сопротивления изоляции электродвигателей, в цепь которых включен вольтметр, последний нужно отключить и цепь его проверить отдельно. По окончании замера штангой снимают заряд с цепи, вынимают электроизоляционные прокладки из-под контактов реверсора, ставят реверсор в исходное положение, подключают вольтметр (если он был отключен), устанавливают щетки и присоединяют кабели к кронштейнам щеткодержателей (если их отсоединили при замерах). В зимнее время в связи с отпотеванием электродвигателей сопротивление изоляции замеряют при каждой постановке электровоза в помещение, а данные замеров записывают в книгу записей ремонта электровозов (форма ТУ-28).

При осмотре моторно-осевых подшипников на смотровой канаве остукиванием проверяют надежность крепления букс к остову, уровень и состояние смазки, отсутствие течи, плотность прилегания крышек.

Смешивание в моторно-осевых подшипниках масел различных марок недопустимо. При переводе с летних смазок на зимние и обратно шерстяную набивку заменяют, а камеры букс тщательно очищают. При обнаружении в камерах влаги, грязи, стружек смазку заменяют, тщательно очищают камеры и меняют фитили, а также улучшают уплотнение крышек. Добавление смазки и перезаправку выполняют согласно карте смазки. При ремонте ТР-1 проверяют радиальные зазоры между осью и вкладышем. Зазоры замеряют через специальные вырезы в защитной крышке оси колесной пары. Осматривая якорные подшипниковые узлы, проверяют затяжку болтов, крепящих щиты, а также сохранность и надежность крепления пробок смазочных отверстий, нет ли выброса смазки из подшипниковых камер внутрь электродвигателя. Причинами выброса смазки могут быть большие зазоры в лабиринтных уплотнениях или большое количество смазки. Смешивание смазки различных марок недопустимо. Для якорных подшипников применяют масло ЖРО ТУ 32. Если своевременно добавлять смазку в камеры якорных подшипников, то электродвигатель может находиться в эксплуатации до ремонта ТР-3 без замены смазки. При ремонте ТР-3 тяговые электродвигатели снимают с электровоза, очищают подшипники и подшипниковые щиты, проверяют состояние подшипников. В случае стоянки электровоза более 18 месяцев в подшипниках и камерах подшипниковых узлов электродвигателей смазку заменяют.

Появление чрезмерных шумов в подшипниках, вибрации электродвигателя, а также чрезмерное нагревание подшипников свидетельствуют об их ненормальной работе. Такие подшипники необходимо заменить. Допустимое превышение температуры подшипников тяговых электродвигателей не более 55 °С.

Перед снятием колесно-моторного блока с тележки электровоза сливают масло из букс моторно-осевых подшипников и кожухов зубчатой передачи. Снимают колесно-моторный блок и разбирают его. На привалочных поверхностях букс ставят клеймо-номер, относящийся к соответствующему электродвигателю. При демонтаже кожухов зубчатой передачи предварительно снимают крышки с

камер для сбора отработанной смазки, расположенных на подшипниковых щитах. Снимают шестерни с концов вала двигателя. Чтобы снять шестерню с вала, следует снять стопорящую гайку и установить вместо нее специальную гайку с прокладкой. Присоединяют трубку гидронасоса и создают давление. После того как шестерня сдвинется с места, её снимают, предварительно открутив гайку. Съем шестерни без специальной гайки не допускается.

Рис.2.5 Схема подвода смазки при съеме шестерни с вала тягового электродвигателя

До разборки тягового электродвигателя проверяют соответствие номеров подшипниковых щитов номеру остова, помещенному на торцах расточки под вкладыши. Номер подшипникового щита указан на привалочной поверхности бобышки крепления кожуха зубчатой передачи к щиту. Замеряют мегомметром напряжением 1000 В сопротивление изоляции обмоток якоря и полюсной системы относительно корпуса и между собой для выявления участков с пониженным сопротивлением изоляции.

Разборку тягового электродвигателя выполняют в следующем порядке. Устанавливают тяговый электродвигатель в горизонтальное положение и снимают подшипниковые крышки. Индукционным нагревателем или другим способом, обеспечивающим сохранность вала, снимают уплотнительные кольца, крышки устанавливают вновь на свои места. Отсоединяют кабели, подходящие к двум верхним кронштейнам траверсы; вынимают все щетки из окон щеткодержателей и закрепляют их нажимными пальцами на щеткодержателях; снимают кожух для выброса воздуха. Устанавливают тяговый электродвигатель на специальную подставку или кантователь коллектором вверх; демонтируют подшипниковый щит и траверсу; вынимают якорь и кладут его на специальную подушку с резиновой и войлочной прокладкой. Переворачивают остов; демонтируют подшипниковый щит со стороны, противоположной коллектору. Дальнейшую разборку узлов ведут на стеллажах. Производяточистку остова и продувают его сухим сжатым воздухом, осматривают на наличие трещин. Обнаруженные дефекты устраняют. Зачищают от забоин и заусенцев привалочные поверхности остова. Вентиляционные сетки, крышки коллекторных люков при наличии неисправностей и повреждений ремонтируют или заменяют. Крышки коллекторных люков должны плотно прилегать к остову, легко сниматься и устанавливаться. Прокладки и уплотнения надежно закрепляют на крышках. Запоры проверяют на плотное закрытие крышек и при необходимости исправляют. Осматривают устройства для фиксации, прижима и проворота траверсы. Обнаруженные дефекты устраняют. Смазывают отверстия под болты фиксатора, прижимов и валик шестерни проворота траверсы смазкой ВНИИ НП-232. Снимают стеклопластиковую крышку коробки выводов, очистив ее от пыли и грязи. В случае перебросов по пальцам тщательно зачищают поврежденный участок мелкозернистой шлифовальной шкуркой и покрывают красно-коричневой электроизоляционной эмалью ГФ-92-ХС не менее двух раз. При необходимости демонтажа изоляционных пальцев пользуются специальным ключом. Проверяется состояние резиновых втулок и надежность их посадки на кабелях и в отверстиях крышки остова. Поврежденные втулки заменяются. Проверяют состояние и крепление кабелей в коробке выводов и устраняют обнаруженные дефекты.

Осматривают главные и дополнительные полюсы, компенсационную обмотку. Убеждаются в надежности крепления, отсутствии повреждений изоляции, соответствии активного сопротивления, обмоток нормам, прочности посадки катушек главных и дополнительных полюсов на сердечниках, надежности установки уплотняющих клиньев между сердечником полюса и лобовой частью катушек главных полюсов. Простукиванием проверяют плотность посадки клиньев катушек компенсационной обмотки в пазах полюсов. Проверяют полюсную систему на отсутствие межвитковых замыканий в катушках. Катушки с поврежденной изоляцией, а также имеющие признаки ослабления посадки на сердечниках и в пазах полюсов отремонтируйте со снятием с остова. Прочность посадки катушек главных и дополнительных полюсов на сердечниках при затянутых болтах проверяют по видимым следам смещения, например натертость или зашлифованность на пружинных рамках, фланцах, полюсных наконечниках, поверхностях катушек. Пружинные рамки и фланцы с трещинами замените исправными. Установка сердечников с поврежденной резьбой не допускается. Затяжку полюсных болтов производят ключом и простукиванием молотком. Полюсные болты с дефектами, такими как сорванная резьба, изношенные или забитые грани головок, трещины и т. д. заменяют, ослабшие выворачивают. Пружинные шайбы при смене болтов осматривают, негодные подлежат замене. Подтяжку полюсных болтов производят при подогретых до температуры 180- 190 °С катушках. Головки полюсных болтов, где это предусмотрено чертежом, залейте компаундной массой. Проверьте расстановку полюсов в остове по окружности; замерьте расстояние между полюсами по диаметру. Указанные размеры должны соответствовать чертежу. Определяют состояние выводов катушек главных и дополнительных полюсов, а также компенсационной обмотки (изоляцию, отсутствие трещин и других дефектов). Поврежденную изоляцию выводных кабелей и межкатушечных соединений восстанавливают. Изолированная часть должна быть плотной и не иметь признаков оползания. Межкатушечные соединения и выводные кабели внутри остова прочно закрепляют скобами с установкой под скобы изоляционных прокладок. Контактные соединения в цепи полюсов должны иметь прочное соединение и надежный контакт. Сушку изоляции катушек полюсов производят в остове без их снятия. После сушки нагретые катушки и межкатушечные соединения окрашивают эмалью ГФ-92-ХС. Замеряют сопротивление изоляции катушек. Для демонтажа катушек компенсационной обмотки, выпеченных в остове, разъединяют их межкатушечные соединения. С помощью струбцин и кабеля подсоедините их к источнику постоянного тока. Включив источник тока, установите ток 600 - 700 А и греют катушки в течение 20 - 30 мин. Отключив источник тока, простукивают молотком все клинья, крепящие катушки. Внимают катушки из пазов полюса с помощью приспособления или рычагов, установив между катушкой и рычагом резиновые прокладки. При извлечении катушек из пазов принимают меры, исключающие повреждение корпусной изоляции катушек. Очистку пазов полюсов от покровной и пазовой изоляции, наплывов ком паунда и продуйте сухим сжатым воздухом. Демонтированные катушки испытывают переменным напряжением. На катушках, выдержавших испытательное напряжение, восстанавливают покровную изоляцию. Поврежденные катушки заменяются новыми. При пробое корпусной изоляции катушки, выпеченной в остове, производят ее срез от места пробоя на 50 - 60 мм в обе стороны, на месте пробоя снимите изоляцию до меди на участке длиной 20 мм. Срез изоляции выполняют с уклоном в сторону места пробоя. Место среза изоляции промазывают компаундом К-110 или ЭК-5 и наложите необходимое число слоев конусной изоляции согласно чертежу с промазкой каждого слоя вышеупомянутым компаундом. На прямолинейной части катушек накладывают один слой фторопластовой пленки, а затем слой стеклоленты. Если необходимо снять катушки главных полюсов, то предварительно вынимают из пазов все катушки компенсационной обмотки. Смену катушек дополнительных полюсов производят без демонтажа катушек компенсационной обмотки. Для этого отсоединяют выводы катушек дополнительного полюса и вынимают сердечник полюса вместе с катушкой в окно компенсационной катушки. Монтаж остова проводят в следующем порядке. Катушки главных и дополнительных полюсов укладывают на специальный стеллаж и с помощью струбцин и кабеля присоединяют катушки к источнику постоянного тока. Включив источник тока, устанавливают ток 900 А и греют катушки в течение 15 - 20 мин. Изоляцию катушек испытывают относительно корпуса и между витками. Перед укладкой катушек компенсационной обмотки проверяют пазы полюсов на отсутствие заусенцев, наплывов компаунда и при наличии устраняют. Пазы полюсов продувают сжатым воздухом. Промазывают компаундом К-110 или ЭК-5 место среза компенсационных катушек.

Ремонт подшипниковых щитов выполняют в следующем порядке. Снимают крышки и кольца. Выпрессовывают подшипники. При необходимости выпрессовывают крышку из подшипникового щита со стороны, противоположной коллектору. Выпрессовка подшипника из подшипникового щита может производиться различными способами, и на различных приспособлениях, приемлемых для депо, но в любом случае распрессовочное усилие должно быть сосредоточено на торцовую поверхность наружного кольца, а не на сепаратор или ролики. При выпрессовке подшипника вниз падать выпрессованный подшипник должен на прокладку или настил из мягкого неметаллического материала для исключения возможности забоин на наружной обойме подшипника. Промывают подшипники в бензине и тщательно осматривают их. Внимание обращают на качество клепки и износ сепаратора. Если радиальный зазор в подшипнике находится в пределах 0,14 - 0,28 мм, а состояние беговых дорожек, роликов и качество клепки сепаратора хорошее, собирают и смазывают подшипниковые узлы после полной просушки подшипников. Подшипниковые кольца снимают лишь при повреждениях подшипников или вала. Номера внутренних и наружных колец подшипников при сборке должны совпадать. Если обнаружены трещины деталей, на беговых дорожках или роликах появились раковины, задиры или шелушение, радиальные зазоры подшипника превышают установленные нормы, подшипник заменяют. Новые подшипники вплоть до момента их установки не рекомендуется вынимать из ящика. Антикоррозионное покрытие, нанесенное на поверхность новых подшипников, перед сборкой удаляют; подшипник тщательно промывают бензином, протирают чистой салфеткой и просушивают. Ролики и сепаратор перед сборкой покрывают смазкой. Подшипниковые щиты и особенно маслопроводящие трубки и дренажные отверстия тщательно промывают и продувают сжатым воздухом. Посадочную поверхность подшипниковых щитов осматривают на отсутствие трещин. Проверяют все резьбовые отверстия подшипниковых щитов. При необходимости резьбу восстанавливают. Перед сборкой маслопроводящие трубки заполняют смазкой. В процессе сборки следят, чтобы ни в смазке, ни в подшипниковых камерах не оказалось металлической пыли. Сборку подшипниковых щитов выполняют в следующем порядке. В подшипниковый щит со стороны, противоположной коллектору, запрессовывают крышку, если она была выпрессована. Устанавливают кольца и крышки. Заполняют подшипниковые камеры смазкой на 2/3 свободного объёма. Уплотняющие поверхности на деталях промазывают смазкой. При этом канавки на крышке и щите не должны заполняться и промазываться смазкой.

Снятую траверсу продувают сжатым воздухом, протирают салфеткой и устанавливают на специальное приспособление. Снимают щеткодержатели, кронштейны, шинный монтаж, корпус траверсы промойте керосином, просушивают и восстанавливают антикоррозионное покрытие красно-коричневой эмалью ГФ- 92-ХС. Осматривают кронштейны щеткодержателей, щеткодержатели, изоляционные пальцы, шинный монтаж, разжимное устройство. Поврежденные и изношенные детали заменяются. Щеткодержатели разбирают, очищают их от пыли и копоти. Проверяют состояние нажимных пальцев, резиновых амортизаторов, пружин, корпуса, окон щеткодержателя, резьбовых отверстий и отверстий под оси. Устраняют обнаруженные дефекты. Собрав щеткодержатели, смазывают все трущиеся поверхности смазкой ВНИИ НП-232. Проверяют усилие нажатия на каждый элемент щетки и вращение пальцев на оси при нормально натянутых пружинах. Пружины, потерявшие жесткость или просевшие заменяют. Собирают траверсу. Для обеспечения равномерного расположения щеткодержателей по окружности коллектора сборку траверсы с кронштейнами и щеткодержателями необходимо вести на специальном приспособлении. Монтируют щетки в окна щеткодержателей. Щетки должны быть без трещин и сколов, входить в окна щеткодержателей свободно, без заеданий. Зазоры между щетками и стенками окон должны быть в пределах норм, не более 0,1мм. Производят притирку щеток. Отремонтированную траверсу испытывают на электрическую прочность изоляции относительно корпуса.

При ремонте якоря, его устанавливают концами вала на специальные подставки, затем, вращая его, очищают вентиляционные каналы проволочным ершиком, а затем тщательно продувают каналы сжатым воздухом. Медленно вращая якорь, счищают с него от пыль, грязь и смазку. Осматривают бандажи, испытывают их на межвитковые замыкания, осуществляют замер сопротивления изоляции обмоток якоря относительно корпуса. Проверяют плотность посадки пазовых клиньев.

Если клинья в пазу ослабли на длине, больше 1/3 длины паза, они заменяются. Закрепляют ослабшие болты специальным ключом-трещоткой, предварительно нагрев якорь до температуры 160 - 170 °С. Для подтяжки коллекторных болтов якорь ставят на специальную подставку коллектором вверх. Болты подтягивают постепенно, с поочередным подвертыванием не более чем на пол-оборота диаметрально противоположных болтов. Визуальным осмотром убеждаются в качестве пайки обмотки якоря к петушкам коллектора. Обнаруженные дефекты устраняют. Просушивают якорь. Проводят обточку коллектора в собственных подшипниках, снимают фаски с продольных ребер коллекторных пластин. Удаляют остатки миканита у боков коллекторных пластин, вручную прочищают межламельное пространство. Прошлифовав коллектор, продувают его сжатым воздухом, испытывают якорь на междувитковое замыкание, а также замеряют сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса. Восстанавливают покрытие якоря. Если сборка электродвигателя задерживается, то оберните рабочую поверхность коллектора плотной бумагой или закройте брезентовым чехлом. После этого якорь положите на деревянную подставку.

При сборке двигателя запрессовывают в остов щит со стороны, противоположной коллектору. Устанавливают в остов якорь и траверсу. Запрессовывают щит со стороны коллектора. Устанавливают двигатель в горизонтальное положение. Снимают крышки и кольца, замеряют торцовое биение подшипников, радиальный зазор между роликами и кольцом подшипника в холодном состоянии после посадки. Установив кольца, их насаживают на вал с нагревом кольца, подшипники закрывают крышками. Проверяют осевой разбег якоря, зазоры между петушками и корпусом щеткодержателя, расстояние между нижней кромкой щеткодержателя и рабочей поверхностью коллектора, перекос щеткодержателя по отношению к коллектору, которые должны быть в пределах норм. Установив траверсу в рабочее положение - ее закрепляют. Убеждаются в правильном расположении щеток на коллекторе. Производят работу тягового электродвигателя в режиме холостого хода, правильность расположения щеток на коллекторе и при необходимости устанавливают их на геометрическую нейтраль. По окончанию сборки тяговый электродвигатель подвергается испытаниям. Программа приемо-сдаточных испытаний машины постоянного тока включает в себя внешний осмотр машины, измерения сопротивления обмоток, испытания на нагревание в течение 1 ч, проверку частоты вращения и реверсирования при номинальных значениях напряжения, токов нагрузки и возбуждения для электродвигателей. При осмотре машины обращают внимание на состояние коллектора, установку щеткодержателей, разбег якоря, исправность щеточного аппарата и легкость вращения якоря. Коллектор не должен иметь пластин с острыми кромками, заусенцами и забоинами. Биение коллектора, контактных колец на нагретой машине допускается для электродвигателей и вспомогательных машин не более 0,04 мм.

Вывод: в данном разделе описаны методы ремонта тягового электродвигателя, а также последовательность ремонтных операций для его составных частей.

3. Оптимизация технологического процесса ремонта тягового электродвигателя ТЛ-2К1

.1 Эффективность адекватной оптимизации ремонтных операций

Для оптимизации ремонтного процесса численными методами необходимо оперировать наиболее важными и нормативными показателями, изменение которых в наибольшей степени влияет на изменение целевой функции. Целевая функция определяется критерием оптимизации, которая зависит от специфики работы ЭПС в рассматриваемом участке. В качестве критериев могут выбираться такие показатели как максимальная надежность ЭПС, минимальный простой в ремонте, максимальный эксплуатируемый парк, минимальные затраты в техническом содержании ЭПС и др. Оптимизировать технологический процесс ремонта можно путем уменьшения числа ремонтных операций, а именно соединением схожих процессов.

Существуют три способа оптимизации системы ремонта, которые направлены на определение таких значений параметров системы (объем ремонта и межремонтный пробег), которые в наибольшей степени соответствуют наилучшему процессу оптимизации.

В методе группирования определяются лимитирующие узлы, определяются ресурсы этих узлов. Группирование проводится в порядке возрастания ресурсов. Графоаналитический метод включает в себя определение зависимости затрат в ремонте функции межремонтного пробега, затрат в эксплуатации в функции межремонтного пробега, затрат в эксплуатации и ремонте в функции от межремонтного пробега. Данный метод длительно использовался в планово предупредительном виде ремонта.

Целью метода динамического программирования считается получение таких значений параметров ремонта, которые соответствуют экстремуму целевой функции оптимизации. Для тяговых электродвигателей и вспомогательных машин установлены плановые текущие ремонты в депо, средние и капитальные ремонты. Заводская последовательность указанных видов ремонта в одном цикле от начала эксплуатации или КР со следующего КР машина должна придерживаться установленной цепочки: КР-ТР-СР-ТР-КР. Для ТЭД: КР-ТО3-СР-ТР3-СР-ТО3-КР.

Понятие оптимизация включает в себя принципы и методы технического обслуживания и ремонта, вопросы концентрации, специализации, научной организации труда, а также вопросы внедрения поточных линий и механизированных рабочих мест, механизации и автоматизации производства, внедрения современных средств технической диагностики и других достижений научно-технического прогресса.

Использование принципа взаимозаменяемости и ремонтных градаций позволяет организовать заблаговременный ремонт не только отдельных деталей, но и целых узлов, таких, как колесно-моторный блок, тележки и другие, т. е. организовать крупноагрегатный метод ремонта.

Для этого локомотивные депо должны иметь переходящий технологический запас узлов и агрегатов.

Крупноагрегатный метод обеспечивает значительное сокращение продолжительности простоя э. п. с. в ремонте, повышение ритмичности производства, более равномерную загрузку оборудования, повышает производительность труда и качество ремонта, снижает его себестоимость. Для получения наибольшего эффекта от применения крупноагрегатного метода ремонта э. п. с. концентрируют в наиболее крупных и технически оснащенных депо.

Концентрация ремонта позволяет вести ремонт индустриальными методами, шире внедрять механизацию и автоматизацию производственных процессов. Высокая технико-экономическая эффективность ремонтного производства может быть обеспечена только при условии специализации ремонтных баз.

Специализация депо состоит в том, что в нем организуют ремонт электровозов и электропоездов определенных серий, а лучше всего одной серии.

Оптимальная организация ремонта обеспечивает рост производительности труда, снижение трудоемкости работ и стоимости единицы продукции, высокий уровень рентабельности и внедрение хозрасчета на предприятиях локомотивного хозяйства. Особое значение приобретает организация труда и, в частности, использование бригадной формы организации труда.

Технологическая подготовка производства включает в себя работы по проектированию и внедрению прогрессивной технологии ремонта и изготовления деталей.

Вывод: в данном разделе приведены примеры оптимизирования ремонтного процесса для облегчения трудоемкости ремонта и возможности сокращение времени технологического процесса.

4. Охрана труда

Охрана труда - система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая в себя правовые, социально-экономические, организационно - технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия.

Цель охраны труда - свести к минимуму вероятность поражения или заболевания работающего персонала при максимальной производительности труда.

Безопасные условия труда - условия труда, при которых воздействие на работающих вредных и (или) опасных производственных факторов исключено либо уровни их воздействия не превышают установленных нормативов. Человек подвергается воздействию опасностей в своей трудовой деятельности <#"654667.files/image018.gif">,

где b - добавочный процент рабочих на замещение (принять равным 10 %);

С i - Количество рабочих мест;

S - Число смен (принять равным 2); i - Норма обслуживания (n = 1).

Контингент ремонтных рабочих в цеху рассчитывается по нормативам:

норма времени на одну ремонтную единицу составляет на: текущий ремонт - 0,1 ч (производится еженедельно), осмотр - 0,85 ч, малый ремонт - 6,1 ч;

Структура ремонтного цикла для всего оборудования: К-О-О-М-О-О-М-О-О-С-О-О-М-О-О-М-О-О-К (К - капитальный ремонт; М - малый ремонт; С - средний ремонт; О - осмотр);

Количество ремонтных рабочих по содержанию оборудования определяется по формуле

,

где Т - трудоемкость ремонта и осмотров;

F - число часов, отработанных за год каждым рабочим (F = 1995 ч).

Трудоемкость ремонта определяется по формуле

Т = (а тр m тр + а 0 m 0 + а мр m мр)С i К i , нормо-час,

где а тр, а 0 ,а мр - соответственно норма времени на одну ремонтную единицу, на текущий ремонт, осмотр и малый ремонт, ч;

m тр, m 0 , m мр - количество соответственно текущих ремонтов, осмотров и малых ремонтов оборудования за год;

С i - количество принятого оборудования;

К i - коэффициент, учитывающий группу ремонтной сложности;

Фонд заработной платы планируют по каждой категории работников.

Ф,

где - численность работников, чел;

Среднемесячная заработная плана одного работника;

Число месяцев в году.

Среднемесячная заработная плата работников складывается из месячной тарифной ставки или оклада, доплат за вредные условия труда и премий. Доплату за вредные условия труда принимают в размере 12 % от тарифной ставки. Премии - 25 % заработка с учетом доплат за вредные условия труда.

Расчёт себестоимости ремонта двигателя

При расчете себестоимости продукции ремонта двигателей следует использовать следующие нормативы:

а) стоимость материалов и полуфабрикатов на единицу ремонта ТЛ2 К принять 550 руб.;

б) транспортно-заготовительные расходы - 5 % от стоимости материалов и полуфабрикатов;

Внепроизводственные расходы составляют 0,5 % от деповской себестоимости ремонта:

до ТЛ-2 К 5958,2×0,005 = 29,79 тыс. руб.

после ТЛ-2 К 6798,4×0,005 = 34 тыс. руб.

Итого полная деповская себестоимость годовой программы ремонта составляет:

до реконструкции цеха - 5988 тыс. руб.

после реконструкции цеха ТЛ-2 К - 6832,4 тыс. руб.

Полная деповская себестоимость ремонта одного двигателя составляет:

до реконструкции цеха - = 7,98 тыс. руб.

после реконструкции цеха- = 4,27 тыс. руб.

Заключение

В дипломном проекте описаны назначение, особенности конструкции, приведены характерные неисправности и методы их устранения, а также технологический процесс ремонта тягового электродвигателя ТЛ2К1. Рассмотрены возможности оптимизации трудоемкости ремонта и сокращение времени. В алгоритме ремонтного процесса представлена последовательность ремонта каждого узла или детали, возможность их замены или методов восстановления.

Список использованной литературы

. «Электровоз ВЛ11м. Руководство по эксплуатации»

Конструкция тягового электродвигателя ТЛ-2К1

Конструкция тягового электродвигателя ТЛ-2К1 представлена на рисунке 1.1.

https://pandia.ru/text/80/230/images/image002_19.jpg" align="left" width="394" height="262">

7 – крышка; 8 – букса; 9 – катушка дополнительного полюса; 10 – сердечник дополнительного полюса; 11 – крышка; 12 – катушка главного полюса; 13 – сердечник главного полюса; 14 – компенсационная обмотка; 15 – крышка; 16 – съёмный кронштейн; 17 – предохранительный прилив; 18 – вентиляционный люк.

Рисунок 1.2 – Поперечный (б) разрез тягового электродвигателя ТЛ-2К1

Основные технические данные электродвигателя ТЛ-2К1

Основные технические данные тягового электродвигателя ТЛ-2К1 следующие:

Напряжение на зажимах двигателя Uд = 1500 В;

Ток при часовом режиме Iч = 480 А;

Ток при длительном режиме Iдл = 410 А;

Мощность при часовом режиме Рч = 670 кВт;

Мощность при длительном режиме Рдл = 575 кВт;

Возбуждение – сериесное (режим тяги); независимое (режим рекуперативного торможения);

Охлаждение – независимое;

Частота вращения (часовой режим) nч = 790 об/мин;

Частота вращения (длительный режим) nдл = 830 об/мин;

КПД (часовой режим) hч = 0,931;

КПД (длительный режим) hдл = 0,93;

Класс изоляции: обмотка якоря – В, обмотка возбуждения – F;

Передаточное число 88/23;

Масса двигателя без шестерён m = 5000 кг.

Остов

Остов тягового электродвигателя ТЛ-2К1 показан на рисунке 1.3.

1 – полюс добавочный; 2 – катушка компенсационной обмотки; 3 – корпус; 4 – упор предохранительный; 5 – полюс главный.

Рисунок 1.3 – Остов тягового электродвигателя ТЛ-2К1

Остов представляет собой отливку цилиндрической формы, выполненной из стали 25Л-II, и служит одновременно магнитопроводом. К нему прикреплены шесть главных и шесть дополнительных полюсов. Также к нему крепится поворотная траверса, подшипниковые щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь двигателя. С наружной поверхности остов имеет два прилива для крепления букс моторно-осевых подшипников, прилив и съёмный кронштейн для подвески двигателя, предохранительные приливы и приливы с отверстиями для транспортировки.

Со стороны коллектора имеются три люка, предназначенные для осмотра щёточного аппарата и коллектора. Крышка верхнего коллекторного люка 7 укреплена на остове специальным пружинным замком, крышка нижнего 15 – одним болтом М20 и специальным болтом с цилиндрической пружиной и крышка второго нижнего люка 11 – четырьмя болтами М12.

Для подачи воздуха имеется вентиляционный люк. Выход вентилирующего воздуха осуществлён со стороны противоположной коллектору, через специальный кожух 5, укреплённый 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 13 (см. рис. 1.1, б) собраны из листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм, скреплены заклепками и укреплены на остове четырьмя болтами М24 каждый. Катушка главного полюса 12, имеющая 19 витков, намотана на ребро из мягкой ленточной меди МГМ размерами 1,95X65 мм. Межвитковая изоляция выполнена из бумаги асбестовой в два слоя толщиной 0,2 мм и пропитана лаком К-58.

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 МГМ сечением 3,28X22 мм и имеет 10 витков.

Сердечники дополнительных полюсов 10 выполнены из толстолистового проката или поковки и укреплены на остове тремя болтами.

Для уменьшения насыщения добавочного полюса между остовом и сердечником дополнительных полюсов предусмотрены латунные прокладки толщиной 7 мм. Катушки дополнительных полюсов 9 намотаны на ребро из мягкой медной проволоки МГМ сечением 6X20 мм и имеют 10 витков каждая.

Схема электрических соединений полюсных катушек тягового электродвигателя ТЛ-2К1 представлена на рисунке 1.4.

DIV_ADBLOCK14">

https://pandia.ru/text/80/230/images/image007_8.jpg" align="left hspace=12" width="244" height="207">Щёткодержатель тягового электродвигателя ТЛ-2К1 представлен на рисунке 1.6.

1 – пружина винтовая; 2 – корпус щёткодержателя; 3 – кронштейн щёткодержателя; 4 – щёткодержатель.

Рисунок 1.6 – Щёткодержатель тягового электродвигателя ТЛ-2К1

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. В окна щеткодержателя вставлены две разрезные щётки 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 при износе коллектора на корпусе щеткодержателя предусмотрена гребёнка.

Якорь

Якорь тягового электродвигателя ТЛ-2К1 представлен на рисунке 1.7.

1 – коллекторная пластина; 2 – уравнительное соединение; 3 – корпус коллектора; 4 – втулка якоря; 5 – сердечник якоря; 6 – катушка якоря; 7 – нажимная шайба; 8 – вал.

Рисунок 1.7 – Якорь тягового электродвигателя ТЛ-2К1

Якорь состоит из коллектора; обмотки, вложенной в пазы сердечника якоря, набранного в пакет из листов электротехнической стали; стальной втулки коробчатого сечения; передней нажимной шайбы; задней нажимной шайбы.

Якорь состоит из 75 катушек 6 и 25 секционных уравнителей 2, концы которых впаяны в петушки коллектора. Каждая катушка имеет 14 отдельных стержней, расположенных по высоте в два ряда, и по семь проводников в ряду, они изготовлены из ленточной меди размером 0,9X8,0 мм марки МГМ и изолированы одним слоем с перекрытием в половину ширины микаленты ЛФЧ-ББ толщиной 0,075 мм.

Уравнители секционные изготовляют из трех проводов сечением 0,90X2,83 мм марки ПЭТВСД. Изоляция каждого провода состоит из одного слоя стеклослюдинитовой ленты ЛС1К-1Ютг 0,11X20 мм, одного слоя ленты электроизоляционного фторопласта толщиной 0,03 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,11 мм. 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.

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 8Н42428М 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.