КР Ремонт Якорь. Технология ремонта тепловозов вариант 19 Ремонт якоря тягового электродвигателя

• Название: Технология ремонта тепловозов вариант 19 Ремонт якоря тягового электродвигателя
• Дата: 22.03.2022
• Размер: 3.39 Mb.
• Имя файла: КР Ремонт Якорь.docx
• Тип: Курсовой проект; #408692
• страница: 1 из 4

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Факультет «Транспортные и энергетические системы»

Кафедра «Локомотивы и локомотивное хозяйство»

Специальность «Локомотивы и локомотивное хозяйство»

Дисциплина «Производство и ремонт ПС»


Курсовой проект

на тему: «Технология ремонта тепловозов»

вариант №19: «Ремонт якоря тягового электродвигателя»

Форма обучения – очная

Выполнил обучающийся

Курс 5 Ходаков А.Г.

^{подпись, дата}
Руководитель Осипов А. В.

^{подпись, дата}

Санкт-Петербург

2021

1. 
   Введение
   
   1. 
      Актуальность
      

Ремонт тепловозов - комплекс мероприятий по восстановлению работоспособного или исправного состояния какого-либо объекта тепловоза и восстановлению его ресурса.

В данный момент на Российской железной дороге достаточной большой процент изношенных локомотивов, это влечет за собой организацию, обслуживание и ремонт главных и вспомогательных узлов локомотивов. Существует различные виды обслуживания и ремонта (ТО, ТР и КР), которые заключают в себе различные объемы обслуживания и ремонта, но с внедрение новых технологий и установлением их на локомотивы, многие виды ремонта требуют внесения в них каких-либо изменений по объему обслуживания и ремонта узлов локомотива, вместе с этим, активно развивается направление технического диагностирования локомотивов, что приводит к более качественному и малозатратному ремонту.

Ремонт и обслуживание тяговых электродвигателей требует особого внимания, так как является одним из самый ответственных и сложных узлов тепловоза, отказ которого может привезти к выходу из эксплуатации всего тепловоза. Существует множество методик и стендов для проверки состояния тяговых электродвигателей и их ремонту.

Ремонт локомотивов, занимая одно из главных мест в эксплуатации железных дорог, требует высококвалифицированных трудовых ресурсов, значительных финансовых и временных затрат, в обмен на что, будет наблюдаться качественная и бесперебойная работа локомотивов и сети железных дорог в целом.

2. 
   Цель работы
   

Целью курсового проекта, является закрепление и систематизация знаний по основным вопросам теоретического курса, а также приобретению практических навыков в проектировании технологических процессов на ремонте типовых сборочных единиц тепловозов.

В курсовом проекте, рассмотрим порядок и объем работ при ремонте якоря тягового электродвигателя ЭД118А тепловоза 2ТЭ116. А так же, предложим способы по усовершенствованию ремонта, при восстановлении работоспособности якоря электрической машины в объеме капитального ремонта (КР). По индивидуальному заданию, рассмотрим и предложим усовершенствование технологии, по смене нескольких секция обмотки якоря, используя автоклав для пропитки изоляции якоря тягового электродвигателя.

Рассмотрим конструкцию, назначение якоря ТЭД, характерные неисправности и износ деталей и узла, составим ведомость работ, в которой укажем основные обязательные работы при КР. Предложим способы по усовершенствованию ремонта и восстановлению узла. Разработаем маршрутную карту технологического процесса и инструменты по проверкам, регулировкам, испытаниям якоря тягового двигателя.

3. 
   Задачи по достижению цели
   

2. 
   Рассмотрим назначение, конструкцию, взаимодействие и условия работы якоря ТЭД.
   
3. 
   Выявим характерные неисправности деталей узла, степень износа, поломки или отказа, а так же пронаблюдаем связь неисправностей и факторов ее возникновения.
   
4. 
   Опишем процесс и создадим ведомость работ при ремонте узла, в объеме капитального ремонта
   
5. 
   Разработаем маршрутную карту технологического процесса, и предложим способы по ремонту и восстановлению узла.
   
6. 
   Разработаем технологические инструменты по проверкам, регулировкам и испытаниям, также опишем технические условия.
   
7. 
   Рассмотрим и предложим усовершенствование метода ремонта и упрочнения узла.
   
8. 
   Рассмотрим и предложим усовершенствование по конструкции и устройству автоклава для пропитки изоляции якоря ТЭД.
   
9. 
   Дадим заключение и выводы по проделанной работе.
   

1.4. Объект исследования
Объект исследования в курсовом проекте – якорь тягового электродвигателя ЭД118А тепловоза 2ТЭ116. Якорь ТЭДа – один из главных узлов электрической машины, который предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой от тягового генератора (ТГ) тепловоза, в механическую, для дальнейшей ее передачи на колесную пару (КП), через прямозубый тяговый редуктор (ТР). Тепловоз 2ТЭ116 имеет 6 электродвигателей типа ЭД118А, с опорно-осевым подвешиванием, с индивидуальным приводом на каждую КП.


Рисунок №1 - Якорь тягового электродвигателя ЭД118А (в разрезе)

1-Болт коллекторный; 2-Вал; 3-Нажимной конус; 4-Бандаж; 5-Груз балансировочный; 6 -Кронштейн;7-Щеткодержатель;8-Коллектор;9-Уравнитель;10-Обмотка якоря;11-Передний бандаж; 12 Нажимная шайба;13-Клин пазовый; 14-Сердечник якоря; 15-Лист сердечника якоря; 16-Задний бандаж; 17 Нажимная шайба

2. 
   Назначение, конструкция, взаимодействие и условия работы.
   
   1. 
      Назначение и конструкция:
      

На тепловозе установлены шесть тяговых электродвигателей, по одному на каждую ось тележки. Тяговый электродвигатель представляет собой электрическую машину постоянного тока с последовательным возбуждением. Две ступени ослабления возбуждения и гиперболическая внешняя характеристика тягового генератора обеспечивают изменение частоты вращения электродвигателя в широком диапазоне. Создание магнитного поля, которое при взаимодействии с магнитным полем статора (обмотки возбуждения) приводит якорь во вращение.

Колесные пары тепловоза, приводятся во вращения, через одноступенчатый прямозубый редуктор. Якорь тягового двигателя преобразует электрическую энергию в механическую. Магнитный поток главных полюсов с обтекаемым током якорной обмоткой (якорем), создают на валу тягового электродвигателя вращающий момент.

Основными частями якоря ТЭД являются вал, сердечник, нажимные шайбы, обмотка, коллектор и втулка. Сердечник якоря тягового двигателя служит для передачи магнитного потока, крепления обмотки и является одной из важнейших деталей тягового двигателя. Вентиляция электродвигателя на тепловозе принудительная. Из всего выше сказанного, можно сказать, что якорь электродвигателя предназначен для:

1. 
   Передача крутящего момента через тяговый редуктор на колесную пару тепловоза.
   
2. 
   Объединение всех компонентов: обмотки, коллектора, деталей привода — в единую конструкцию.
   

Рисунок №2 - Тяговый электродвигатель ЭД118А
Вал

Вал ТЭД изготавливают из высококачественной легированной стали, т.к. он работает в тяжелых условиях. Сопряжения участков вала разных диаметров выполнены плавными переходами. Посадочные места поверхности вала шлифованные. Шестерня насажена в горячем состоянии без шпонки.
Сердечник якоря

Сердечник якоря набран из штампованных листов электротехнической легированной стали марки 2211, 2212 (толщиной 0,5 мм), покрытых тонким слоем лака с обеих сторон. Листы якоря набирают на валу с напряженной посадкой и спрессовывают. Толщина крайних листов составляет 1 мм, они имеют уширенные пазы для укладки усиленной изоляции. В каждом листе выштамповано 54 паза и два ряда вентиляционных отверстий (32 шт.) диаметром 27 мм. Размер паза 11 х 50,6 мм. Середина каждого паза должна совпадать с серединой коллекторной пластины. Сила спрессовки пакета листов якоря 1100 - 1200 кН.
Нажимные шайбы

Нажимные шайбы, одновременно являющиеся обмоткодержателями, отлиты из стали. Со стороны шестерни на валу установлена задняя шайба (открытого типа), со стороны коллектора – передняя. Открытая шайба улучшает охлаждение задних лобовых частей обмотки, но требует соблюдения осторожности при ремонте (чтобы не повредить головок задних лобовых частей).

Собранный сердечник без обмотки покрывают эмалью (ФЛ-ОЗК) и запекают для повышения коррозионной устойчивости. Нажимные шайбы перед укладкой обмотки якоря покрывают стеклотканью, пропитанной эпоксидным лаком, опрессовывают и запекают. Это создает монолитный слой изоляции, обладающий влагостойкостью и высокой электрической и механической прочностью.
Обмотка

Обмотка выполнена петлевой с уравнительными соединениями со стороны коллектора. Обмотка состоит из 54 катушек и имеет изоляцию класса F. Катушка обмотки якоря состоит из четырёх эффективных одновитковых проводников по ширине паза, каждая из них состоит из трех элементарных параллельных проводников, расположенных по высоте паза, т. е. осуществлена горизонтальная укладка. Виток разделен по высоте на три параллельных проводника для уменьшения потерь от вихревых токов.
Коллектор

Коллектор – наиболее сложный узел в конструктивном, технологическом и эксплуатационном отношении. Коллектор якоря состоит из втулки, нажимного конуса, коллекторных пластин, двух изоляционных манжет, изоляционного цилиндра и стяжных болтов. Диаметр коллектора 496 мм. Пластины коллектора (их всего 216 шт.) изготовлены из твердотянутой профильной меди, легированной кадмием или серебром. Пластины штампуют за одно целое с петушками. В нижней части они имеют форму «ласточкина хвоста», позволяющую прочно скрепить коллектор. Втулка, нажимной конус коллектора, пластины и изоляция стянуты под прессом 12 легированными болтами. 

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. Динамическую формовку производят не менее 4 раз (при t = 165 ºС) и частоте вращения 2800 об/мин в течение 20 мин. Собранный коллектор запрессовывают на вал (усилие 100 – 280 кН). Биение коллектора должно быть не более 0,05 мм.
Щеткодержатели

Щеткодержателей на ТЭД - 4, в каждом из них расположены три пары разрезных щеток размером каждая (12,5 x 40 x 60 мм) марки ЭГ-61. Резиновые амортизаторы поглощают небольшие толчки и удары, не допуская отрыва щеток от коллектора.

Щеткодержатель имеет литой латунный корпус, который укреплен в кронштейне, вваренном в торцевую стенку остова. В корпусе запрессованы два стальных пальца, служащих для крепления щеткодержателей в кронштейне. Пальцы изолированы от корпуса прессматериалом АГ-4С или твердым изоляционным слоем из эпоксидного компаунда, на который надеты изоляторы из прессматериала.

В корпусе щеткодержателя имеются два гнезда для щеток. В одно гнездо вставлена одна пара щеток, в другое – две пары. Щетки в гнездах должны перемещаться свободно, но не качаться. Нажатие щеток на коллектор осуществляется спиральными пружинами. Нажатие (4,2 – 4,8 Н). Щетки снабжены гибкими шунтами, прикрепленными болтами к корпусу щеткодержателя.

2. 
   Взаимодействие
   

Магнитное поле и коллекторный узел

В первую очередь, якорь, взаимодействует с постоянно вращающимся магнитным потоком, создаваемым главными полюсами электродвигателя. Влияние магнитного потока якоря на основной магнитный поток называется реакцией якоря. В результате реакции якоря магнитная индукция в зазоре машины становится еще более неравномерной. В проводниках якоря, находящихся в точках повышенной магнитной индукции, индуцируется большая э. д. с, что приводит к увеличению разности потенциалов между соседними пластинами коллектора и к возникновению искрения на коллекторе. Иногда электрическая дуга перекрывает весь коллектор, образуя «круговой огонь». Кроме того, реакция якоря приводит к уменьшению э. д. с. якоря, если машина работает в области, близкой к насыщению.

Тяговые редуктор и колесная пара

Вал тягового двигателя соединен жесткой механической прямозубой передачей с колесной парой тепловоза. Часто меняющаяся нагрузка с мгновенными толчками в период пуска и торможения, ударная нагрузка при выходе движущей колесной пары из состояния боксования, динамические воздействия от неровностей пути, значительные перегрузки в период выхода из строя одного из тяговых двигателей создают особенно тяжелые условия для работы валов тяговых электродвигателей. Вал воспринимает, кроме того, вес деталей якоря, так же, он подвержен действию значительных вращающих моментов, которые вызывают большие касательные силы в местах их приложения, а также действию сил магнитного притяжения и сил реакции зубчатой передачи.

Рисунок №3 - Тяговый редуктор

Подшипники

Вал якоря, электрической машины, опирается, с двух сторон, на щиты роликовых цилиндрических подшипников, со стороны коллектора и привода. Установка вала якоря в щиты подшипников производится с натягом.


Рисунок №4 - Щит подшипников со стороны привода.

3. 
   Условия работы
   

Условия, в которых работают тяговые двигатели весьма тяжелые. В отличие от стационарно устанавливаемых машин они подвержены воздействиям окружающей среды, динамическим ударам со стороны рельсового пути и работают в условиях широко, а иногда и резко изменяющихся значений тока и напряжения. 

Несмотря на принимаемые меры, из окружающей среды в машины попадают влага и пыль. Влага проникает в поры изоляции обмоток машин, что приводит к снижению ее электрической прочности, создает условия для возникновения электрического или теплового ее пробоя, приводит к ускоренному ее старению. В сочетании с низкими температурами влага способствует появлению инея и обледенению коллектора и щеточного аппарата, что приводит к повышенному искрению под щетками. Повышенное искрение возникает и от загрязнения коллектора и щеточного аппарата пылью, попадающей в машину через неплотности люков и с охлаждающим воздухом, при движении тепловоза.

Температура окружающей среды может доходить до 40 °С зимой и до + 50 °С летом. Высокая температура ухудшает охлаждение электрических машин, способствует их чрезмерному нагреву, а низкая - вызывает загустевание смазки в подшипниках.

При прохождении неровностей пути, колесные пары тепловоз воспринимают значительные динамические силы (особенно при высоких скоростях движения). Эти удары, частично сглаженные системой рессорной подвески, передаются тяговым двигателям. Так как электродвигатель ЭД118А имеет, конструктивно, опорно-осевое подвешивание, почти половина массы, не подрессорена, что дает большую нагрузку на все детали электрической машины, включая якорь ТЭД.

Напряжение в контактном проводе, а, следовательно, напряжение, подводимое к тяговым двигателям, могут отличаться от номинального значения на 10—12%. В отдельных случаях (например, при рекуперативном торможении) напряжением на зажимах тяговых двигателей может доходить до 1,25 Uном. Заметно повышается напряжение на тяговых двигателях, связанных с боксующими колесными парами. Всякое отклонение напряжения от номинального значения ухудшает работу тягового двигателя и снижает его тяговые свойства. Но особенно опасно повышенное напряжение, которое может вызвать потенциальное искрение на коллекторе и образование кругового огня, пробой изоляции обмоток, проводов, изоляции кронштейнов щеткодержателей, выводных кабелей. 

При трогании или движении по затяжному подъему тяжеловесных составов или при движении с неполным числом работающих на локомотиве тяговых двигателей токи в них могут значительно превысить их допускаемые значения. Такие даже кратковременные перегрузки могут вызвать повышенное искрение под щетками, нарушить коммутацию, а при определенных условиях привести к образованию кругового огня на коллекторе. Круговой огонь может возникнуть также и в результате быстрого нарастания тока при переходных процессах, протекающих в тяговых двигателях. Наиболее опасны переходные режимы, возникающие в результате образования кругового огня на соседнем параллельно включенном двигателе или при пробое плеча выпрямительной установки. 

При боксовании колесной пары частота вращения якоря тягового двигателя резко возрастает. При этом возникают большие центробежные силы, которые могут вызвать повреждение валов якорей тяговых двигателей, ослабление или повреждение якорных бандажей. Кроме того, при повышенной частоте вращения якоря заметно усиливается искрение под щетками, ухудшается коммутация машины и создаются условия для возможного возникновения кругового огня на коллекторе. В момент восстановления сцепления боксующей колесной пары частота ее вращения (а, следовательно, и связанного с ней якоря двигателя) мгновенно уменьшается. При этом запас кинетической энергии вращающегося якоря превращается в удар, передающийся на зубчатую передачу, вал якоря, подшипники и другие элементы двигателя, вызывая их повышенный износ, а иногда и поломку.