Тяговые электродвигатели

Назначение

По сравнению с другими электрическими машинами тяговые электродвигатели работают в более тяжелых условиях. Они размещены внутри рам тележек тепловоза, т. е. имеют ограниченные габаритные размеры, не защищены кузовом и при движении тепловоза подвержены постоянным динамиче­ским воздействиям из-за неровности рельсового пути. Все это обусловлива­ет особенности их конструкции (высо­кую прочность, герметичность, не до­пускающую загрязнения внутренних частей двигателя, усиленное охлажде­ние, большую способность к перегруз­кам и надежную изоляцию). На тепло­возах установлены тяговые электро­двигатели типа ЭД118А, представляющие собой четырехполюсные машины постоянного тока с последовательным возбуждением, принудительной вен­тиляцией и опорно-осевой (трамвай­ной) подвеской. Применение двигате­лей с последовательным возбуждени­ем позволяет получить хорошую тяго­вую характеристику тепловоза (наибольший вращающий момент на валах якорей создается при троганйй с места и движении с минимальной скоростью).

Устройство

Основными частями электродви­гателя являются: остов, подшипнико­вые щиты, главные и добавочные по­люсы, якорь и щеточная система. Ос­тов 9 отлит из специальной стали, обладающей большой механи­ческой прочностью и хорошей магнитной проводимостью. Восьмигранная форма остова позволяет лучше использовать внутреннее пространство электродвигателя для размещения главных и добавочных полюсов.

С одной стороны остов имеет обра­ботанные приливы под вкладыши моторно-осевых подшипников, а с дру­гой — два выступа (носика) 28 для монтажа пружинной подвески, через которую тяговый электродвигатель опирается на раму тележки. По тор­цам остова расточены отверстия диа­метрами 580 и 630 мм под передний и задний подшипниковые щиты. Со сто­роны коллектора в остове сделаны че­тыре люка (три для осмотра коллекто­ра и щеток и один для подвода охлаждающего воздуха).

Тяговый электродвигатель типа ЭД118А (продольный и поперечный разрезы):

1, 16 — роликовые подшипники; 2 — трубка подвода смазки; 3 — траверса; 4, 15 — передний и задний подшип­никовые щиты; 5,21 — болты; 6 — коллектор; 7 — уравнительные соединения; 8t14 — передняя и задняя нажим­ные шайбы; 9 — остов; 10 — вал якоря; 11 — сердечник якоря; 12 — главный полюс; 13 — обмотка якоря; 17 — ведущая шестерня; 18 — рым-болт; 19 — накладка; 20 — шапка моторно-осевого подшипника; 22,24,26 — крыш­ки; 23 — кожух тягового редуктора; 25 — добавочный полюс; 27 — щеткодержатель; 28 — носик

Смотровые люки закрыты съемными крышками с уплотнительными прокладками. Крыш­ка 22 верхнего люка закреплена пру­жинным замком, а крышки 26 и 24 бокового и нижнего люков — четырь­мя болтами Ml2.

В верхней части остова сделаны два несквозных резьбовых отверстия под рым-болты 18 (М42), используе­мые для транспортировки тягового электродвигателя при ремонтах. По окончании монтажа колесно-моторного блока рым-болты снимают, а в от­верстия ввертывают пробки. Со сторо­ны шестерни в торце остова имеются четыре окна для выхода охлаждающе­го воздуха.

К обработанным внутри остова приливам прикреплены болтами че­тыре главных 12 и четыре добавочных 25 полюса. Для предотвращения попа­дания влаги внутрь тягового электро­двигателя головки верхних болтов за­литы компаундной массой. Сердечник главного полюса набран из 328 листов электротехнической стали толщиной 1 мм, изолированных друг от друга лаком. Листы сердечника спрессованы и стянуты четырьмя заклепками диа­метром 16 мм, концы которых прива­рены к стальным пластинам толщиной 15 мм, поставленным по концам паке­та. В центральное отверстие сердеч­ника запрессован стальной цилиндри­ческий стержень диаметром 42 мм с тремя резьбовыми отверстиями М24 под крепежные болты. Катушка глав­ного полюса намотана из 18 витков полосовой меди.

Сердечник добавочного полюса цельный, в нем просверлены три глу­хих отверстия с резьбой М24 под кре­пежные болты. Снизу к сердечнику приварен полюсный наконечник, яв­ляющийся упором для катушки, намо­танной из 12 витков полосовой меди. Все четыре катушки, размещенные на полюсах, соединены последовательно, образуя обмотки полюсов.

Якорь тягового электродвигателя состоит из вала, сердечника, обмотки и коллектора. Вал 10 изготовлен из высококачественной стали. На конусную часть вала напрессована ведущая шестерня 17 (z=15). Для снятия шес­терни с помощью гидравлического пресса на торце вала 10 сделано осевое сверление диаметром 8 мм с резьбой М20 под штуцер пресса, соединенное радиальным отверстием диаметром 4 мм с кольцевой канавкой шириной 4,2 мм, проточенной на наружной по­верхности вала.

Сердечник 11 собран из 645 листов электротехнической стали, стянутых передней 8 и задней 14 стальными на­жимными шайбами. Шайба 14 упира­ется в борт вала, а шайба 8 дополни­тельно застопорена кольцом. В листах сердечника, зафиксированных шпон­кой, выштампованы 24 вентиляцион­ных отверстия диаметром 35 мм, рас­положенных по двум окружностям, и 58 пазов для укладки петлевой обмот­ки якоря 13, состоящей из 58 катушек. Каждая катушка представляет собой три одновитковые секции. Таким об­разом, всего обмотка якоря имеет 174 витка. Шаг обмотки по пазам 1 — 15, шаг по коллектору 1 — 2. Катушки укреплены в пазах сердечника якоря текстолитовыми клиньями, передние и задние лобовые части катушек за­креплены проволочными бандажами. Под передними лобовыми частями об­мотки уложены уравнительные соеди­нения 7с шагом по коллектору 1 — 88, 4 — 91, 7 — 94 и т. д. Концы секций якорной обмотки и уравнительных со­единений припаяны к петушкам кол­лекторных пластин.

Коллектор 6 электродвигателя обеспечивает изменение направления тока в проводниках якорной обмотки при переходе их из зоны действия по­люса одной полярности в зону дейст­вия полюса другой полярности. Такое распределение токов необходимо для того, чтобы создаваемые проводника­ми вращающие моменты действовали в одном направлении, т. е. согласован­но. Коллектор собран из 174 медных пластин 4, изолированных друг от друга миканитовыми проклад­ками 5. Коллекторные пластины име­ют клиновидную форму и заканчива­ются "Ласточкиным хвостом", что дает возможность надежно укрепить их в кольцевом пазу, образованном кор­пусом б коллектора и нажимной шай­бой 2. Корпус б и шайба 2 стянуты 16 болтами 1 (М20), под головки которых поставлены лепестковые шайбы. Пла­стины изолированы от корпуса кол­лектора и нажимной шайбы двумя миканитовыми манжетами 3 и миканитовым цилиндром 7. В собранном виде коллектор напрессовывают на вал, имеющий шпонку.

Вал якоря вращается в двух роли­ковых подшипниках 4 и 11, размещенных в подшипниковых щи­тах. Подшипник 4, установленный со стороны коллектора, является опорно-упорным. Осевой разбег якоря (0,15 — 0,45 мм) ограничен упорным кольцом 2, которое закреплено на валу 10 при помощи упорной шайбы 3 и трех бол­тов 1 (M12), ввернутых в торец вала. Под головки болтов ставят лепестко­вые шайбы толщиной 0,5 мм. Углы лепестковой шайбы после затяжки болта отгибают, предотвращая его са­моотвертывание. Внутренние полости подшипников образованы передними 5 и задними 8 крышками, отлитыми из чугуна и стя­нутыми шестью шпильками Ml2, про­ходящими через отверстия в подшип­никовых щитах. Задние крышки 8 вместе с напрессованными на вал стальными лабиринтными кольцами 9 образуют уплотнения, препятствую­щие загрязнению смазки и попаданию ее внутрь тягового электродвигателя.

Коллектор тягового электродвигателя:

1 — стяжной болт; 2 — нажимная шайба; 3 — миканитовая манжета; 4 — коллекторная пластина; 5 — миканитовая прокладка; б — корпус коллектора; 7 — миканитовый цилиндр.

Через отверстие передней крышки 5 со стороны шестерни проходит выступающий конец вала 10, поэтому ла­биринтное уплотнение здесь несколь­ко отличается по конструкции. Для удержания смазки в полости подшип­ника служит стальное штампованное уплотнительное кольцо 13, свободно надетое на кольцо 16 и прижатое к торцу наружного кольца подшипника 11 передней крышкой 5. Стальное кольцо 16 напрессовано на вал до упо­ра в торец внутреннего кольца под­шипника 11. К кольцу 16 шестью бол­тами 17 (М8) прикреплены лабиринт­ное кольцо 15 и стальной штампован­ный маслоотражатель 14, не допус­кающий попадания в подшипник осерненной смазки из кожуха тягового ре­дуктора.

Подшипниковые узлы тягового электродви­гателя:

1, 17 — болты; 2 — упорное кольцо; 3 — упорная шайба; 4 — опорно-упорный роликовый подшипник; 5_, 6 — передняя и задняя крышки; 6 — трубка подвода смазки; 7, 12 — пере­дний и задний подшипниковые щиты; 9, 15 — лабиринтные кольца; 10 - вал якоря; 11 — опорный роликовый подшип­ник; 13 — уплотнительное кольцо; 14 — маслоотража­тель; 16—кольцо; а — наклон­ное отверстие

При сборке во внутренние полости подшипников 4 и 11 заклады­вают соответственно 400 и 800 г смаз­ки ЖРО, а при текущих ремонтах ТР-1 и ТР-2 через маслоподводящую трубку 6, ввернутую в наклонное от­верстие а в подшипниковом щите, до­бавляют 50 — 70 г (для подшипника 4) и 150 — 200 г (для подшипника 11) смазки. Крышки 5 и 8 имеют ребра, обеспечивающие равномерное рас­пределение смазки по всему объему.

Подшипниковые щиты 4 и 15, отлитые из стали, запрессо­ваны в расточки остова и дополни­тельно закреплены шестью болтами 5 (М24), три из которых используются для выпрессовки щитов при разборке тягового электродвигателя во время ремонтов. В щитах расточены цент­ральные отверстия диаметрами 195 и 310 мм под подшипники 1 и 16. Задний щит 15 (со стороны шестерни) имеет отлитый за одно целое с ним кронш­тейн для крепления кожуха 23 тягово­го редуктора. В расточку переднего подшипникового щита 4 запрессована стальная траверса 3, которая допол­нительно прикреплена к щиту че­тырьмя болтами 21 (М20). На траверсе установлены четыре щеткодержателя 27.

Корпус щекодержателя 1 отлит из бронзы и имеет три гнезда, в каждое из которых вставлено по одной разрезной щетке 2. Щеткодержа­тели снабжены спиральными пружинами 5 с храповиками для регулиров­ки нажатия. Корпус щеткодержателя прикреплен двумя болтами .к кронш­тейну 5. Отверстия под болты имеют овальную форму, что позволяет пере­мещать корпус относительно кронш­тейна, регулируя зазор между щетко­держателем и коллектором. Для более надежной фиксации привалочные по­верхности корпуса и кронштейна сде­ланы зубчатыми. Кронштейн при по­мощи накладки 7 и двух стяжных бол­тов 6 укреплен на двух пальцах 11, ввернутых в траверсу. На рифленую поверхность пальца накладывают слой изоляции 13 (лакоткань и пресс­шпан), а затем на смолистой массе 9 укрепляют фарфоровый изолятор 10, под который предварительно ставят резиновое кольцо 8. На слой изоляции напрессовывают стальную трубку 12. При монтаже тягового электродвига­теля болты 6 используются также для крепления силового кабеля и трех гиб­ких перемычек (две из них попарно соединяют плюсовые и минусовые щеткодержатели, а третья поставлена между минусовым щеткодержателем и выводом катушки добавочного по­люса).

Щеточный узел тягового электродвигателя:

щеткодержатель; 2 — щетка; 3 — спиральная пружина; 4 — шунт; 5 — кронштейн; б резиновое кольцо; 9 — смолистая масса; 10 — фарфоровый изолятор; 11 — палец; 6 - болт; 7 -накладка; 12 — стальная трубка; 13 – изоляция (лакоткань и прессшпан)

Контрольные вопросы

1. Каково назначение электрических машин?

2. Каково назначение тягового генератора и его характеристики?

3. Каково назначение и характеристики тягового двигателя?

4. Каково устройство сердечника добавочного полюса ТЭТ?

5. Каково устройство сердечника главного полюса ГГ?

6. Сколько обмоток имеет возбудитель?

Конспект лекций