Технология ремонта якоря тягового электродвигателя

3. Устройство ТЛ-2К.

Тяговый двигатель ТЛ-2К  имеет глухие подшипниковые щиты с выбросом охлаждающего воздуха  через специальный патрубок.Он состоит  из остова, якоря, щеточного аппарата и подшипниковых щитов (рис.1). Остов  двигателя 3 представляет собой отливку  из стали марки 25Л цилиндрической формы и служит одновременно магнитопроводом. К нему крепятся шесть главных 34 и шесть дополнительных 4 полюсов, поворотная траверса 24 с шестью щеткодержателями 1 и щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь 5 двигателя. С наружной поверхности остов  имеет два прилива 27 для крепления  букс моторно-осевых подшипников, прилив и съемный кронштейн для подвески двигателя, предохранительные приливы  и приливы с отверстиями для  транспортировки. Со стороны коллектора имеются три люка, предназначенные  для осмотра щеточного аппарата и коллектора. Люки герметично закрываются крышками. Крышка верхнего коллекторного люка укреплена на остове специальным пружинным замком, крышка нижнего одним болтом М20 и специальным болтом с цилиндрической пружиной и крышка второго нижнего люка четырьмя болтами М12. Для подачи воздуха имеется вентиляционный люк. Выход вентилирующего воздуха осуществлен со стороны, противоположной коллектору, через специальный кожух, укрепленный на подшипниковом щите и остове. Выводы из двигателя выполнены кабелем марки ПМУ-4000 сечением 120 мм2. Кабели защищены брезентовыми чехлами с комбинированной пропиткой. На кабелях имеются ярлычки из полихлорвиниловых трубок с обозначениями Я, ЯЯ, К и КК. Выводные кабели Я и ЯЯ соединены с обмотками: якоря, дополнительных полюсов и с компенсационной , а выводные кабели К и КК соединены с обмотками главных полюсов. Сердечники главных полюсов собраны из листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм, скреплены заклепками и укреплены на остове четырьмя болтами М24 каждый. Между сердечником главного полюса и остовом имеется одна стальная прокладка толщиной 0,5 мм. Катушка главного полюса, имеющая 19 витков, намотана на ребро из мягкой ленточной меди МГМ размерами 1,?95 65 мм, изогнута по радиусу для обеспечения прилегания к внутренней поверхности остова. Корпусная изоляция состоит из восьми слоев стекломикаленты марки ЛМК-ТТ 0,13*30 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,2 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты. Межвитковая изоляция выполнена из бумаги асбестовой в два ряда слоя толщиной 0,2 мм и пропитана лаком К-58. Для улучшения рабочих характеристик двигателя применена компенсационная обмотка, расположенная в пазах, проштампованных в наконечниках главных полюсов, и соединенная с обмоткой якоря последовательно. Компенсационная обмотка состоит из шести катушек, намотанных из мягкой прямоугольной медной проволоки МГМ сечением 3,28?22 мм и имеет 10 витков. В каждом пазу расположено по два стержня. Корпусная изоляция состоит из 9 слоев микаленты марки ЛФЧ-ББ 0,1х20 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты. Витковая изоляция имеет один слой микаленты толщиной 0,1 мм, уложенной с перекрытием в половину ширины ленты. Крепление компенсационной обмотки в пазах клиньями из текстолита марки Б. Сердечники дополнительных полюсов выполнены из толстолистового проката или поковки и укреплены на остове тремя болтами М20 каждый. Для уменьшения насыщения добавочного полюса между остовом и сердечником дополнительных полюсов предусмотрены латунные прокладки толщиной 7 мм. Катушки дополнительных полюсов намотаны на ребро из мягкой медной проволоки МГМ сечением 6х20 мм и имеют 10 витков каждая. Корпусная и покровная изоляция этих катушек аналогична изоляции катушек главного полюса. Межвитковая изоляция состоит из асбестовых прокладок толщиной 0,5 мм, пропитанных лаком К-58. Щеточный аппарат тягового электродвигателя состоит из траверсы разрезного типа с поворотным механизмом, шести кронштейнов и шести щеткодержателей. Траверса стальная, отливка швеллерного сечения имеет по наружному ободу зубчатый венец, входящий в зацепление с шестерней поворотного механизма. В остове фиксирована и застопорена траверса щеточного аппарата болтом фиксатора, установленным на наружной стенке верхнего коллекторного люка, и прижата к подшипниковому щиту двумя болтами стопорного устройства: одно – внизу остова, второе – со стороны подвески. Электрическое соединение кронштейнов траверсы между собой выполнено кабелями ПС-4000 сечением 50 мм2. Кронштейны щеткодержателя разъемные (из двух половин) закреплены болтами М20 на двух изоляционных пальцах, установленных на траверсе. Изоляционные пальцы представляют собой стальные шпильки, опрессованные прессмассой АГ-4, сверху на них насажены фарфоровые изоляторы. Щеткодержатель имеет две цилиндрические пружины, работающие на растяжение. Пружины закреплены одним концом на оси, вставленной в отверстие корпуса щеткодержателя, другим на оси нажимного пальца с помощью регулирующего винта, которым регулируют натяжение пружины. Кинематика нажимного механизма выбрана так, что в рабочем диапазоне обеспечивает практически постоянное нажатие на щетку. Кроме того, при максимально допустимом износе щетки давление нажимного пальца на нее автоматически прекращается. Это позволяет предотвратить повреждение рабочей поверхности коллектора шунтами сработанных щеток. В окна щеткодержателя вставлены две разрезные щетки марки ЭГ-61 размером 2(8х50)х60 мм с резиновыми амортизаторами. Крепление щеткодержателей к кронштейну осуществлено шпилькой и гайкой.Для более надежного крепления и для регулировки положения щеткодержателя относительно рабочей поверхности по высоте коллектора на корпусе щеткодержателя и кронштейна предусмотрена гребенка.Якорь двигателя состоит из коллектора обмотки, вложенной в пазы сердечника, набранного в пакет из лакированных листов электротехнической стали марки Э-22 толщиной, 0,5 мм, стальной втулки, задней и передней нажимных шайб, вала, катушек и 25 секционных уравнителей, концы которых впаяны в петушки коллектора. В сердечнике имеется один ряд аксиальных отверстий для прохода вентилирующего воздуха. Передняя нажимная шайба одновременно служит корпусом коллектора. Все детали якоря собраны на общей втулке коробчатой формы, напрессованной на вал якоря, что обеспечивает его замены. Катушка имеет 14 отдельных проводников, расположенных по высоте в два ряда, и по семи проводников в ряду, они изготовлены из ленточной меди размером 0,9?8,0 мм марки МГМ и изолированы одним слоем с перекрытием в половину ширины микаленты ЛФЧ-ББ толщиной 0,075 мм. Корпусная изоляция пазовой части катушки состоит из шести слоев стеклослюдянитовой ленты ЛСК-110тт 0,11х20 мм, одного слоя ленты электроизоляционного фторопласта толщиной 0,03 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты. Уравнители секционные изготавливают из трех проводов сечением 0,90х2,83 мм марки ПЭТВСД. Изоляция каждого провода состоит из одного слоя стеклослюдянитовой ленты ЛСК-110тт 0,11х20 мм, одного слоя ленты электроизоляционного фторопласта толщиной 0,03 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,11 мм. Вся изоляция уложена с перекрытием половины ширины ленты. В пазовой части обмотка якоря крепится текстолитовыми клиньями, а в лобовой части – стеклобандажом. Коллектор тягового двигателя с диаметром рабочей поверхности 660 мм состоит из 525 медных пластин, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками.От нажимного конуса и корпуса коллектор изолирован миканитовыми манжетами и цилиндром. Обмотка якоря имеет следующие данные: число пазов – 75, шаг по пазам – 1 – 13, число коллекторных пластин – 525, шаг по коллектору – 1 – 2, шаг уравнителей по коллектору – 1 – 176.Якорные подшипники двигателя тяжелой серии с цилиндрическими роликами типа 8Н2428М обеспечивают разбег якоря в пределах 6,3 – 8,1 мм. Наружные кольца подшипников запрессованы в щиты подшипников, а внутренние кольца напрессованы на вал якоря. Подшипниковые камеры для предотвращения воздействия внешней среды и утечки смазки имеют уплотнения. Подшипниковые щиты запрессованы в остов и прикреплены к нему каждый восемью болтами М24 с пружинными шайбами. Моторно-осевые подшипники состоят из латунных вкладышей, залитых по внутренней поверхности баббитом Б16, и букс с постоянным уровнем смазки. Буксы имеют окно для подачи смазки. Для предотвращения поворота вкладышей предусмотрено в буксе шпоночное соединение.

2. РЕМОНТ ЯКОРЯ В ОБЪЕМЕ ТР-3

Якорь (рис. 33, 34) электродвигателя состоит из коллектора, обмотки, вложенной  в пазы сердечника 5 (см. рис. 33), набранного в пакет из лакированных листов электротехнической стали марки 1312 толщиной 0,5 Мм, стальной втулки 4, задней 7 и передней 3 нажимных шайб, вала 8. В сердечнике имеется  один ряд аксиальных отверстий для  прохода вентилирующего воздуха. Передняя нажимная шайба 3 одновременно служит корпусом коллектора. Все детали якоря собраны на общей втулке 4 коробчатой формы, напрессованной на вал 8 якоря, что обеспечивает возможность его замены.

Рис. 33. Якорь тягового электродвигателя ТЛ-2К1

Якорь имеет 75 катушек 6 и 25 секционных уравнительных соединений 2. Соединение концов обмотки и клиньев с  петушками коллекторных пластин 1- выполнено  припоем ПСР-2,5 ГОСТ 19738—74 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 медной ленты размерами 0,9X8.0 мм марки  ЛММ и изолированы одним слоем  с перекрытием в половину ширины стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл  толщиной 0,09 мм. Каждый пакет из семи проводников изолирован также лентой стекло-слюдинитовой ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,09 мм с перекрытием в половину ширины ленты. Корпусная изоляция пазовой  части катушки состоит из шести  слоев стеклослюдинитовой ленты  ЛСЭК-5-СПл размерами 0,01X20 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.

Уравнители секционные изготовляют  из трех проводов размерами 1X2,8 мм марки  ПЭТВСД. Изоляция каждого провода  состоит из одного слоя стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл размерами 0,1X20 мм и одного слоя ленты фторопластовой толщиной 0,03 мм. Вся изоляция уложена с перекрытием в половину ширины ленты. Изолированные провода соединяют в секцию одним слоем стеклоленты, уложенной с перекрытием в половину ширины ленты. В пазовой части обмотку якоря крепят текстолитовыми клиньями, а в лобовых частях — стеклобандажом.

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

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

Рис. 34. Схема соединения катушек Рис. 35. Уплотнение якорных под-якоря и уравнителей с коллектор- шипников и подвод к ним смазки нымн пластинами тягового электро- тягового электродвигателя ТЛ-2К1 двигателя ТЛ-2К.1

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 (рис. 35). Мо-торно-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.

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

Уход за тяговыми электродвигателями осуществляют согласно Правилам текущего ремонта и технического обслуживания электровозов постоянного тока ЦТ/3745. При наружных осмотрах проверяют  исправность действия замков, крышек коллекторных люков, болтовые крепления: моторно-осевых букс, кожухов зубчатой передачи, главных и дополнительных полюсов.

2.1 Очистка якоря

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

  2.2 Дефектировка

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

2.3 Осмотр и ремонт механической  части якоря

Ремонт якоря. Установите якорь концами вала на специальные подставки, затем, вращая его, очистите вентиляционные каналы проволочным ершиком. После этого тщательно продуйте каналы сжатым воздухом. Медленно вращая якорь, очистите его от пыли, грязи и смазки. Осмотрите бандажи, испытайте на междувитковые замыкания, замерьте сопротивление изоляции обмоток якоря относительно корпуса. Простукиванием проверьте плотность посадки пазовых клиньев. Если клинья в пазу ослабли на длине, большей — длины паза, замените их. Проверьте простукиванием затяжку коллекторных болтов. Подтяните ослабшие болты специальным ключом-трещоткой, предварительно нагрев якорь до температуры 160 — 170 °С. Для подтяжки коллекторных болтов якорь поставьте на специальную подставку коллектором вверх. Болты подтягивайте постепенно, с поочередным подвертыванием не более чем на полоборота диаметрально противоположных болтов.

Визуальным осмотром проверьте  качество пайки обмотки якоря  к петушкам коллектора. Обнаруженные дефекты устраните. Просушите якорь. Проведите обточку коллектора в собственных подшипниках, снимите фаски с продольных ребер коллекторных пластин, а концы пластин разделайте специальным ножом. Продорожьте коллектор на глубину в соответствии с нормами прил. 13. Удалите остатки миканита у боков коллекторных пластин и вручную продорожником прочистите межламельное пространство. Прошлифуйте коллектор, обдуйте сжатым воздухом, испытайте якорь на междувитковое замыкание, а так-же замерьте сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса. Допустимое значение сопротивления изоляции указано в прил. 13. Восстановите покрытие якоря. Если сборка электродвигателя задерживается, то оберните рабочую поверхность коллектора плотной бумагой или закройте брезентовым чехлом. После этого якорь положите на деревянную подставку.

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