Тяговый электродвигатель (рис.3.9) предназначен для преобразования электрической энергии в механическую, т.е. приведения тепловоза в движение.
Представляет собой четырех полюсную машину постоянного тока с последовательным возбуждением, принудительной вентиляцией, для опорно-осевого подвешивания.
Таблица №3.1
Технические характеристики ТЭД ЭДУ-133Ц УХЛ1
Наименование параметра
Режим
Рис.3.9. Общий вид тягового электродвигателя ЭД-133УХЛ1
Тяговый двигатель состоит из (рис.3.10): остова, главных и добавочных полюсов, двух подшипниковых щитов, якоря и моторно-осевого подшипника.
Остов является несущей конструкцией и магнитопроводом тягового электродвигателя. К нему крепятся четыре главных и четыре добавочных полюсов. Монтируются все остальные его части.
Остов отлит из углеродистой стали с высокой магнитной проницаемостью и имеет восьмигранную форму. С торцов имеются расточки для подшипниковых щитов. Имеются два прилива для опоры на пружинную подвеску и малые приливы (предохранительные). В верхней части корпуса со стороны коллектора имеется вентиляционное отверстие, соединенное брезентовым рукавом (гармошкой) с каналом, через который нагнетается воздух для охлаждения электродвигателей. Выход воздуха осуществляется с противоположной стороны через три отверстия в корпусе тягового электродвигателя, защищенных сетками и щитками. Для осмотра коллектора и щеток остов имеет три люка: верхний, нижний и боковой. С противоположной стороны от коллектора имеет приливы с резьбой для болтов крепления кожухов зубчатой передачи.
Для выводов кабелей в остове имеются четыре отверстия, защищенные от проникновения влаги. К силовой схеме тепловоза тяговый электродвигатель подключается четырьмя гибкими кабелями, которые выводятся из остова через специальные отверстия в его верхней части. Кабельные выводы крепятся к остову зажимами (клицами) из древесно-слоистого пластика.
Рис.3.10 Устройство тягового электродвигателя
| 1. крышка подшипника; 2. упорная шайба; 3. подшипниковый щит; 4. уплотнительное кольцо; 5. щеткодержатель; 6. остов; 7. нажимной конус; 8. коллекторная пластина; 9. втулка коллектора; 10. балансировочный груз; | 11. нажимная шайба; 12. полюсной болт; 13. катушка якоря; 14. сердечник якоря; 15. сердечник главного полюса; 16. катушка главного полюса; 17. козырек и сетка; 18. специальная гайка; | 19. вал якоря; 20. вкладыш; 21. осевой подшипник; 22. крышка подшипник; 23. катушка дополнительного полюса; 24. сердечник дополнительного полюса; 25. маслоуказатель; 26. пробка; 27. польстер; 28. трубка для смазки подшипника. |
Главные полюсы (рис.3.11) предназначены для создания основного магнитного потока и представляют собой моноблок, пропитанный эпоксидным компаундом, состоящий из сердечника и катушки. Сердечник набран из штампованных листов малоуглеродистой стали толщиной 2 мм. Листы сердечников спрессованы и стянуты четырьмя заклепками с потайными головками. Для размещения головок заклепок и равномерного распределения усилия крайние листы изготовляются более толстыми.
В середине каждого листа сердечника выштамповано отверстие, в которое после сборки запрессовывают стальной стержень. Три болта М30, крепящих сердечник к остову, ввертывают в стержень, при этом усилие от стержня равномерно передается на листы сердечника. Стержень может заменяться без нарушения целостности моноблока. Головки болтов заливают кварцкомпаундом, препятствующим просачиванию влаги внутрь остова.
Рис.3.11. Главный полюс
Катушка главного полюса (рис.3.12) намотана из шинной меди сечением 9х28 мм на широкое ребро (плашмя) в два слоя. Витки катушки главных полюсов изолированы друг от друга непропитанной стеклослюдинитовой лентой ЛСКН-160-ТТ и пропитанной стеклянной тканью.
Катушка состоит из двух полукатушек с числом витков 11 и 8, соединенных между собой последовательно. Различное число витков полукатушек дает лучшее заполнение междукатушечного пространства и определяется условиями размещения главных полюсов внутри остова.
Снаружи изоляция катушки (от корпуса) имеет четыре слоя непропитанной стеклослюдинитовой ленты. В местах соприкосновения катушки с остовом дополнительно устанавливают прокладки из стеклоткани и стеклотекстолита. Между слоями катушки также укладывают прокладки из стеклотекстолита. Каждый слой изоляции промазан компаундом. Катушку с изоляцией запекают и спрессовывают, затем покрывают эмалью.
По другой технологии витковая изоляция катушек главных полюсов выполняется из асбестовой бумаги, слои катушки изолированы один от другого стеклотекстолитовой прокладкой – изоляция класса нагревостойкости F. Для обеспечения закрепления катушки на сердечнике зазоры между ними заполняют асбестовой лентой и затем пропитывают в компаунде «Монолит-2».
Рис.3.12. Катушка главного полюса
Две катушки главных полюсов имеют открытые, перекрещенные выводы. Соединения главных полюсов между собой выполнены гибкими наборными медными шинами. Между катушкой и остовом установлена стальная прокладка толщиной 1 мм для предохранения изоляции катушки от грубо обработанной поверхности остова. Для предупреждения перемещения катушки по сердечнику при ударах и вибрациях, при уменьшении высоты ее вследствие усыхания изоляции между катушкой и башмаком полюса проложена двухслойная пружинная рамка, создающая после затяжки болтов давление на катушку.
Во избежание повреждения изоляции катушка отделена от башмака предохранительной рамкой из тонколистовой стали.
Добавочные полюсы (рис.3.13) предназначены для улучшения процесса коммутации тягового электродвигателя. Устанавливают их между главными полюсами и крепят к станине болтами. Они, также как и главные полюсы, представляют собой моноблок, пропитанный эпоксидным компаундом, и состоят из сердечника и катушки.
Воздушный зазор под добавочными полюсами 9 мм.
Сердечники добавочных полюсов изготовлены сплошными из толстолистовой, литой стали, т.к. их размеры и поток, проходящий через них, невелики, то и потери, вызываемые вихревыми токами, незначительны.
Башмак сердечника имеет меньший размер, чем его основное тело, и для удержания катушки с двух сторон башмака приклепаны немагнитные полюсные наконечники из латуни или дюралюминия. Для надежности крепления полюсные наконечники посажены на зуб.
Для предупреждения перемещения катушки вдоль сердечника (при усыхании изоляции) между ней и остовом установлена пружинная рамка. Между сердечником и остовом поставлены дюралюминиевые немагнитные прокладки, увеличивающие воздушный зазор в магнитной цепи с целью уменьшения рассеивания магнитного потока и влияния на коммутацию вихревых токов. Катушка добавочного полюса выполнена из шинной меди сечением 6х35 мм, намотанной на узкое ребро.
Между витками катушки установлены прокладки из пропитанной стеклоткани. Полностью изолируют от корпуса только три-четыре витка с каждой стороны – непропитанной стеклослюдинитовой лентой и стеклянной лентой.
Со стороны остова и наконечника располагают прокладки из стеклотекстолита. Для повышения теплоотдачи наружную поверхность средних витков катушки не изолируют, а от корпуса они изолированы пятью прокладками из асбестовой электроизоляционной бумаги. Класс нагревостойкости изоляции F.
Катушка надета на стальной каркас. Для изоляции от корпуса ее вместе с каркасом пропитывают в компаунде и затем покрывают электроизоляционной эмалью.
Катушки добавочных полюсов соединяются последовательно между собой и с обмоткой якоря и питаются током якоря.
Межкатушечные соединения, выполненные шинами или гибкими кабелями, при неудовлетворительном креплении вибрируют, что приводит к изломам как самих соединений, так и выводов катушек. Предпочтение отдают шинным межкатушечным соединениям, выполненным из двух голых медных лент и закрепленных к корпусу бандажом с резиновыми прокладками, гасящими высокочастотные вибрации.
Рис.3.13. Добавочный полюс
Якорь электродвигателя (рис.3.14) предназначен для преобразования электрической энергии, поступающей от тягового генератора на его обмотку, в механическую энергию, передаваемую через вал и редуктор колесной паре, и состоит из вала, переходной втулки, на которую монтируются все детали якоря, сердечника, обмотки с уравнительными соединениями первого рода и коллектора. Наличие втулки позволяет производить смену вала без нарушения всех остальных узлов.
Рис.3.14. Якорь
Вал якоря изготовлен из прокатанной стали с термообработкой. Один его конец обработан на конус для насадки ведущей шестерни. Сопряжения участков вала разных диаметров выполнены с плавными переходами.
Сердечник якоря набран из штампованных листов электротехнической легированной стали толщиной 0,5 мм, покрытых тонким слоем лака с обеих сторон. Листы набираются по массе (363 кг). Толщина крайних листов составляет 1 мм. В каждом листе выштамповано 54 паза и 32 вентиляционных отверстия диаметром 27 мм, расположенных в два ряда. Середина каждого паза должна совпадать с серединой коллекторной пластины.
Со стороны шестерни на валу установлена задняя нажимная шайба (открытого типа), со стороны коллектора – передняя шайба. Нажимные шайбы, одновременно являющиеся обмоткодержателями, отлиты из стали. Открытая шайба улучшает охлаждение задних лобовых частей обмотки.
Собранный сердечник без обмотки покрывают эмалью (коричневым грунтом) и запекают для повышения коррозионной устойчивости. Нажимные шайбы перед укладкой обмотки якоря покрывают стеклотканью, пропитанной в эпоксидном лаке, опрессовывают и запекают, что создает монолитную изоляцию.
Обмотка якоря петлевая, уложена в прямоугольные пазы сердечника и закреплена в них изоляционными клиньями. Лобовые части обмотки закреплены бандажами из стеклобандажной ленты класса нагревостойкости Н. Концы обмотки, перед входом в шлицы коллектора, расплющены.
Уравнительная обмотка предназначена для равномерного распределения тока между параллельными ветвями и жесткого фиксирования напряжения между соседними коллекторными пластинами. Она уложена на переднюю нажимную шайбу под лобовыми частями обмотки якоря, выводные концы – в коллекторные пластины.
Коллектор электродвигателя состоит из пластин, нажимных втулки и конуса, двух изоляционных манжет и изоляционного цилиндра. Диаметр коллектора 400 мм.
Пластины коллектора (216 шт.) изготовлены из твердотянутой профильной меди, легированной кадмием или серебром. Пластины штампуют за одно целое с петушками. В нижней части они имеют форму «ласточкиного хвоста», позволяющего прочно скрепить коллектор.
Втулка и нажимной конус коллектора, конусные выступы которых входят в выточки пластин, сжаты под прессом и стянуты гайкой через пружинное кольцо.
Коллектор тепловозных электродвигателей работает в напряженных условиях в механическом и тепловом отношении, поэтому все детали коллектора изготовляют из высокопрочных материалов.
Пластины изолированы друг от друга коллекторным миканитом толщиной 1,2 мм, а от корпуса – миканитовым цилиндром и манжетами толщиной 2 мм. Выступающий конец миканитовой манжеты защищен от внешних воздействий бандажом из стеклянной ленты, покрытым сверху эмалью.
В прорези петушков впаивают концы секций обмотки якоря. Каждая четвертая пластина имеет более глубокую прорезь, в которую дополнительно впаивают концы уравнительных соединений.
Коллектор балансируют статически при помощи грузов, закрепляемых в специальных канавках в нажимном конусе и втулке. Радиальное биение коллектора не должно превышать 0,05 мм.
В якорях электродвигателей применена петлевая обмотка с уравнительными соединениями первого рода. Она состоит из 54 катушек и имеет изоляцию класса 1.
Катушка обмотки якоря состоит из четырех элементарных одновитковых секций. Каждая секция в свою очередь состоит из трех параллельных проводников, расположенных по высоте паза, а четыре витка, входящих в катушки, располагаются по ширине паза, т.е. осуществлена горизонтальная укладка.
Виток разделен по высоте на три параллельных провода для уменьшения потерь от вихревых токов, наводимых магнитным потоком рассеивания.
В пазовой части катушка изолирована тремя слоями стеклослюдинитовой ленты толщиной 0,1 мм в половину нахлеста и одним слоем стеклянной ленты толщиной 0,1 мм в половину нахлеста. Каждый проводник покрывается изоляцией из одного слоя стеклянной ленты толщиной 0,1 мм. В задних лобовых частях дополнительно между элементарными секциями устанавливают прокладки из стеклоленты. Передние лобовые части дополнительно имеют между витками секции прокладки из слюды, чтобы избежать витковых замыканий при осадке и бандажировке обмотки. Концы катушек в изгибах дополнительно изолируются одним слоем полиамидной пленки толщиной 0,04 мм.
На дне паза и под клин устанавливают прокладки из стеклотекстолита 0,35 мм. Обмотка якоря удерживается в пазах стеклотекстолитовыми клиньями толщиной 6 мм, в лобовых частях – стеклобандажами. Бандажи в процессе сушки запекают, и они становятся монолитными. Преимущество стеклобандажа в том, что он не разрушается при круговом огне на коллекторе.
Под передними лобовыми частями обмотки якоря находятся уравнительные соединения, выполненные из меди размером 1,68х5,1мм (с изоляцией 2,23х6,87мм).
Для крепления балансировочных грузов в конусе коллектора и на задней нажимной шайбе предусмотрены специальные канавки.
Щеткодержатель (рис.3.15) отлит из латуни, имеет гнезда для установки трех разрезных щеток ЭГ-61 (2х12,5)х40х64 с резиновыми амортизаторами для защиты от ударной и вибрационной нагрузки.
Рис.3.15. Щеточный аппарат
При разрезных щетках в случае неровности коллектора или выпучивании одной из коллекторных пластин подскакивает сначала одна, а затем вторая из половинок щетки, поэтому контакт щетки и коллектора сохраняется постоянно, коллектор почти не подгорает. Резиновые амортизаторы поглощают небольшие толчки и удары, не допуская отрыва щеток от коллектора.
На электродвигателе должны быть установлены щетки одной и той же марки. Это особенно важно при петлевой обмотке, так как различие в сортах щеток может вызвать протекание больших токов по уравнительным соединениям.
Латунный корпус щеткодержателя укреплен в кронштейне, вваренном в торцовую стенку остова. В корпус запрессованы два стальных пальца, служащих для крепления щеткодержателей в кронштейне. Пальцы изолированы от корпуса прессматериалом или твердым изоляционным слоем из эпоксидного компаунда, на который надеты изоляторы из прессматериала. Такое выполнение пальцев щеткодержателей дало возможность повысить их изоляционные свойства и тем самым избежать снижения сопротивления изоляции в эксплуатации, которое наблюдалось при использовании фарфоровых изоляторов.
В корпусе щеткодержателя имеются два гнезда для щеток. В одно гнездо вставлена одна пара щеток, в другое – две пары. Нажатие щеток на коллектор осуществляется спиральными пружинами. Нажатие (4,2 – 4,8 Н) регулируется поворотом втулки, находящейся в центре пружины. Характеристики спиральных пружин подобраны так, чтобы регулировка давления до полного износа щетки не требовалась. Щетки снабжены гибкими шунтами, прикрепленными болтами к корпусу щеткодержателя. Для удобства замены и осмотра щеток на щеткодержателях установлены стойки с заплечиками, позволяющие фиксировать пружины в приподнятом состоянии.
Вентиляция электродвигателя параллельная, независимая. Охлаждающий воздух нагнетается вентиляторами, установленными в кузове тепловоза. Воздух от вентилятора поступает в полость электродвигателя через вентиляционное отверстие, расположенное в верхней части остова над коллектором, и дальше движется двумя параллельными потоками. Нагретый воздух выбрасывается через отверстия в остове, защищенные сетками и щитками. Щиток у нижнего отверстия направляет поток нагретого воздуха параллельно рельсовому пути.
Тяговый электродвигатель непосредственно приводит во вращение колесную пару через зубчатую передачу. Для этого один конец вала якоря выведен из остова и на него в горячем состоянии напрессована шестерня, предохраняемая от сползания гайкой. Эта шестерня находится в зацеплении с зубчатым колесом колесной пары, образуя тяговую передачу.
Тяговая передача надежно закрыта кожухом для того, чтобы в нее не попадали пыль, вода и посторонние предметы. Внутрь кожуха заливают редукторную смазку.
Двигатель имеет моторно-осевые подшипники с циркуляционной системой смазки, которая включает в себя шестеренчатый насос, приводимый во вращение от оси колесной пары, и камеру со смазкой.
Дата: 2019-04-22, просмотров: 3297.
