Тяговые электродвигатели электровозов.

Тяговые электродвигатели электровозов (табл. 11.4) имеют конструкцию, во многом схожую с конструкцией тяговых двигателей тепловозов. Особенности их конструкции рассмотрим на примере двигателя НБ-418К6 мощностью 790 кВт (рис. 11.11). Станина двигателей с односторонней зубчатой передачей выполнена аналогично станине тепловозных двигателей. При двухсторонней передаче крутящего момента с обеих сторон вала 5 якоря устанавливаются одинаковые опорные подшипники 4 и 17 и косозубые шестерни.

Таблица 11.4. Технические характеристики тяговых электродвигателей электровозов.

Моторно-осевые подшипники (см. рис. 11.10) состоят из приливов к остову с цилиндрическими расточками, вкладышей и шапок, которые крепят к остову четырьмя болтами. Они имеют камеры, где размещается смазка и устройство для ее подачи. Для лучшей фиксации шапок в приливах остова вдоль цилиндрической расточки для вкладыша имеются пазы, а на посадочной стороне шапок – соответствующие продольные выступы, входящие в эти пазы. Вкладыши моторно-осевых подшипников выполнены разъемными (из двух половин) и отлиты из латуни марки ЛКС80-3-3 с заливкой баббитом толщиной 3...4 мм.
Наконечники главных полюсов имеют очертание, обеспечивающее неравномерный воздушный зазор: минимальный под серединой полюса и увеличивающийся к его краям для улучшения распределения индукции в воздушном зазоре машины, а в конечном счете – для улучшения распределения напряжения между коллекторными пластинами, величины и места его максимального значения. В компенсированных машинах устанавливается специальная компенсационная обмотка, которая снижает возможность возникновения кругового огня на коллекторе (рис. 11.12). Компенсационная обмотка 3 в виде отдельных катушек укладывается в пазы башмаков главных полюсов и закрепляется в них текстолитовыми клиньями. В этом случае дуги полюсных наконечников выполняются концентричными с поверхностью якоря и образуют равномерный воздушный зазор. В настоящее время в двигателях с круглым остовом катушки обмотки возбуждения главных полюсов наматывают обычно на узкое ребро. Это позволяет формовать катушки по радиусу, сопрягая с расточкой в станине. В результате обеспечивается лучшее охлаждение катушек, большая их компактность и прочность и, кроме того, уменьшается высота сердечника главных полюсов, а следовательно, и диаметр станины.

Рис. 11.11. Разрез тягового электродвигателя НБ-418Б.
1 – станина; 2 – шина; 5, 20 – подшипниковые щиты; 4, 17 – подшипники; 5 – вал; 6 – коллектор; 7 – траверса; 8 – воздуховод; 9 – щеткодержатель; 10 – уравнительные соединения; 11 – выводы обмотки возбуждения, 12– обмотка возбуждения, 13 – сердечник главного полюса; 14 – компенсационная обмотка; 15 – обмотка якоря; 16 – лабиринтное уплотнение; 18– кожух; 19– бандаж; 21 – обмотка добавочного полюса; 22 – сердечник добавочного полюса; 23 – якорь.

Рис. 11.12. Главный полюс тягового электродвигателя НБ-418Б с компенсационной обмоткой.
а – главный полюс, б – катушка компенсационной обмотки, 1 – обмотка возбуждения, 2 – сердечник полюса, 3 – компенсационная обмотка.

К концам обмотки приклепывают и припаивают припоем ПМФ выводные скобы с патронами или выводные провода с наконечниками. В качестве межвитковой изоляции используют асбестовую бумагу или электронит толщиной 0,3...0,5 мм, выступающие за ленту меди на 1... 2 мм на каждую сторону. Крепление сердечников и катушек главных полюсов аналогично креплению в тяговых электродвигателях тепловозов. Вал 8 якоря тяговых двигателей изготовляют из хромоникелевой стали 20ХН3А с термической обработкой (рис. 11.13).

Рис. 11.13. Якорь тягового электродвигателя.
1 – кольцо подшипника, 2, 3 – шайбы якоря, 4, 9 – бандажи обмотки якоря, 5 – коллектор,
6 – сердечник якоря, 7 – втулка, 8 – вал, 10 – обмотка якоря, 11 – упорная шайба.

Вал имеет минимально возможное число переходов по диаметру, причем выполняются они в виде галтелей определенного радиуса для предупреждения концентрации напряжений. Конусность концов вала 1:10. Втулка якоря имеет цилиндрическую форму и отливается из стали 25Л1. Сердечник 6 якоря собирают из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм марок 1212, 1213, 1322, 3411 или 3412. В листах выштамповывают пазы для размещения обмотки, отверстия аксиальных вентиляционных каналов, место для посадочной шпонки.

Рис. 11.14. Изоляция катушки якоря.
1 – проводник; 2 – изоляция проводника; 3 – корпусная изоляция; 4 – защитная изоляция.

Обмотка якоря 10 у всех современных тяговых двигателей электровозов петлевая с уравнительными соединениями первого рода, у тяговых двигателей электропоездов – волновая с числом параллельных ветвей 2а = 2. Секции современных тяговых двигателей выполняют с цельными головками, чаще всего закрываемыми бортом обмоткодержателя (двигатели НБ-406, -412М, -412К, -414, -418К; ДК-103, -106Б; РТ-51Д, -113; 1.ДТ.003). У двигателей последних выпусков (НБ-418Кб, -514, -520; AL4846eT, -4846Т, -4442nP; TAO-649B1, -649А1; GB317/23a) головки секций – открытые. Это снижает нагрев обмоток, но увеличивает вероятность их повреждения. Материал проводников – прямоугольная голая мягкая обмоточная медь МГМ или обмоточный провод. Изоляция 2 отдельных проводников (шинок) 1 обмотки якоря обычно соответствует классу В и выполняется микалентой ЛФЧ толщиной 0,1 мм одним слоем вполнахлеста (рис. 11.14). Корпусная изоляция 3 секции делается также микалентой ЛФЧ толщиной 0,1 или 0,13 мм вполнахлеста. Число слоев зависит от напряжения машины по отношению к земле. Поверх корпусной накладывают защитную изоляцию 4 из стеклоленты толщиной 0,15 мм, один слой встык. В последнее время для изоляции якорных катушек применяют липкий эскапон, создающий монолитную изоляцию. Во всех тяговых двигателях обмотка якоря крепится в пазовой части клиньями из текстолита марки Б, стеклотекстолита марки СТ или прессовочной массы АГ-4, под которые уложены прокладки. Отдельные катушки изолированы друг от друга прокладками. В электровозных двигателях пульсирующего тока (НБ-412М, -412К, -418К6, -514, -520) шинки секций укладывают в пазах вертикально. При этом уменьшаются добавочные потери в меди якоря, и улучшается отвод теплоты от меди обмоток. Некоторая технологическая сложность такой укладки заключается в выкручивании концов секций на 90°, их развальцовке для введения в шлицы пластин коллектора и последующем отжиге для снятия внутренних напряжений. Концы секций перед впаиванием лудят припоем ПОС-40 в паяльной ванне. При укладке и креплении обмотки якоря для усиления изоляции катушек в местах выхода из пазов сердечника якоря устанавливают U-образные скобочки из гибкого миканита. Изоляцию нажимных шайб в местах расположения лобовых соединений катушек якоря выравнивают так, чтобы уровень ее после опрессовки был выше дна шлица коллекторных пластин на 1 мм и находился на уровне дна пазов якоря. Иногда эта изоляция выполняется в виде заранее отформованных жестких миканитовых полуколец (например, у двигателя ДК-103).

Бандажи тяговых двигателей ДК-103, -106, НБ-406, ТЛ-2К, AL646eT, -4846zT, TAO-649B1, -649А1 и GB317/23a выполнены из луженой магнитной или немагнитной проволоки, скреплены скобочками из белой луженой жести и пропаяны припоем ПОС-40. У всех двигателей, кроме ТАО-649А1 и -649В1, бандажная проволока – круглая (диаметром 2 мм), а у названных двигателей – прямоугольная (1,5×3 мм). В случае необходимости бандажи накладывают в два слоя. Двигатели НБ414, -418К6, -420Б, -514, -520 выпускают со стеклобандажами из непрерывных параллельно ориентированных стеклонитей, пропитываемых полиэфирной смолой. Общая толщина бандажа 4 мм. Двигатели НБ-412М, -412К и РТ-51Д выполнены с металлическими бандажами или стеклобандажами.

Коллекторы тяговых двигателей выполняют арочного типа со стальными нажимными конусами. Материал коллекторных пластин – твердая медь холодной протяжки трапецеидального сечения марки Ml с пределом прочности 300 МПа (30 кгс/мм2) и кадмиевая с пределом прочности 350 МПа (35 кгс/мм2). Петушки чаще всего составляют единое целое с пластиной, но иногда (двигатели НБ-418К и -420Б) их приваривают. Шлицы пластин лудят припоем ПОС-40. Изоляцию между коллекторными пластинами изготовляют из твердого коллекторного миканита марки КФШ или КФА, содержащего не более 3% склеивающих веществ. Изоляционные цилиндры, помещаемые между кольцом коллекторных пластин и коробкой коллектора, имеют толщину 1,25...2,0 мм. Коллекторная коробка в современных двигателях отечественного производства объединяется с передним обмоткодержателем якоря и напрессовывается на втулку якоря. Часть миканитовой манжеты, выступающую за торец коллекторных пластин, бандажируют стеклянной электроизоляционной лентой и покрывают термостойкой эмалью ГФ-92-ХК. Щеточный аппарат у тяговых двигателей электровозов и электропоездов постоянного тока состоит из кронштейнов щеткодержателей, укрепляемых на станине двигателя, и установленных на них корпусов щеткодержателей со щетками. У электровозных двигателей пульсирующего тока шестиполюсного исполнения кронштейны щеткодержателей устанавливают на поворотной траверсе для подведения к смотровым люкам любого из шести щеткодержателей. Корпуса щеткодержателей изготовляют из латуни ЛС-59-1 и ЛК-80-3. Щетки устанавливают марок ЭГ-2А и -74. Для двигателей постоянного тока – цельные щетки, а для двигателей пульсирующего тока с более трудными условиями коммутации – составные из двух частей. Чтобы разгрузить нажимные пружины от токов, щетки обычно соединяют с корпусом 145 / 203 щеткодержателя токоведущим проводом.

В современных тяговых двигателях усилие нажимного устройства передается на щетку через резиновую накладку, демпфирующую колебания щетки. Нажимные устройства в щеткодержателях выполняют или со спиральными пружинами из плоской ленты, или с цилиндрическими винтовыми пружинами из круглой проволоки. В тяговых двигателях последних выпусков (НБ-418К6, -514, -520) щеткодержатели имеют винтовые цилиндрические пружины из пружинной стали 60С2.

Глава 12.
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА.