Ремонт тяговых двигателей тепловоза 2тэ116
Тяговый электродвигатель тепловоза 2ТЭ116
(рис. 112, 113) предназначен для привода колесных пар тепловоза через одноступенчатый прямозубый редуктор. Как правило, в качестве тяговых электродвигателей Используют электрические машины постоянного тока с последовательным возбуждением, нашедшие признание в локомотивостроении благодаря характеристикам, обеспечивающим автоматическое регулирование вращающего момента от частоты вращения и наиболее близко соответствующим требуемым тяговым параметрам локомотива.
К недостаткам таких электродвигателей следует отнести их склонность к значительному повышению частоты вращения при сбросе нагрузки, например при боксовании колесных пар тепловоза, что требует создания защитных,устройств, как правило, в виде электрических схем. Схемы защиты от боксования будут тем сложнее, чем полней используется сцепная масса при реализации тяговой силы.
На тепловозе 2ТЭ116 установлено шесть тяговых электродвигателей, по одному на каждую ось. Две ступени возбуждения и гиперболическая зависимость напряжения от тока на зажимах тягового генератора обеспечивают изменение частоты вращения тягового электродвигателя в широком диапазоне. Работа тягового электродвигателя в диапазоне от максимально допустимого до длительного тока возможна кратковременно и является пусковой зоной для локомотива.
На тепловозе 2ТЭ116 применяется тяговый электродвигатель ЭД-118А, который в дальнейшем заменяется тяговым электродвигателем ЭД-125Б.
Оба электродвигателя представляют собой четырехполюсную электрическую машину постоянного тока с последовательным возбуждением, одним свободным конусным концом вала, принудительной вентиляцией, обеспечивающей работу в пределах рабочих характеристик при окружающей температуре от +40 до —50 °С.
Магнитная система электродвигателей состоит из литого восьмигранной формы остова 25 с установленными на нем главными 14 и добавочными 13 полюсами, а также щеткодержателями 8. Остов выполняет роль магнитопровода как для главных, так и для добавочных полюсов, а также имеет горловины для установки подшипниковых щитов, моторно-осевую часть и носики для крепления электродвигателя на тележке тепловоза. Остов имеет четыре люка, три из которых предназначены для обслуживания коллектора, щеткодержателей и щеток, а один для подачи охлаждающего воздуха. Восьмигранная форма остова при четырехполюсной системе позволяет реализовать больший момент вращения по сравнению с традиционным круглым остовом, вписанным в определенное пространство.
Главные полюсы 14 крепятся к остову тремя болтами из стали 40Х. Сердечник набирается по длине из штампованных листов низкоуглеродистой стали. Конфигурация сердечника со стороны якоря определяется необходимостью обеспечить потенциальную устойчивость к круговому огню на коллекторе тягового электродвигателя. Катушка полюса выполнена из шинной меди, намотанной плашмя в виде двух полюсных шайб. Размер меди ЭД-118А — 8 х 25 мм, ЭД-125Б — 7 х 30 мм. Изоляция катушки и сердечника выполнена из изоля-ционных материалов класса F. Сердечник с установленной катушкой пропитывают в эпоксидном компаунде типа «Монолит-2»; он представляет собой неразъемную конструкцию, устойчивую к вибрациям и температурным воздействиям, и обеспечивает весьма высокую влагостойкость изоляции катушек. Выводы катушек выполнены из медного уголкового профиля и припаяны к виткам катушки серебросодержащим припоем.
Соединены катушки между собой гибкими шинами, которые крепятся к остову с помощью стальных ленточек через резиновую втулку к скобе.
Добавочные полюсы 13 крепятся к остову тремя болтами из стали 40Х. Сердечник дополнительного полюса выполняется из полосы проката стали Зсп. Форма и размеры сердечника как со стороны якоря, так и со стороны остова выбраны из условия обеспечения наилучшей коммутации во всем диапазоне работы тягового электродвигателя. Катушка полюса выполнена из шинной меди, намотанной на ребро.
Размер меди ЭД-118А — 6 х 30 мм, ЭД-125Б — 5,6 ^ 30 мм. Изоляция выполнена так же, как и для главного полюса. Выводы катушки выполнены из шинной меди и в сочетании со стальной полурамкой толщиной 5 мм, заделанной посередине высоты катушки, образуют устойчивую к вибрационным нагрузкам конструкцию.
Соединены катушки между собой проводами, которые крепятся к остову так же, как и шины главных полюсов.
Добавочные полюсы в сочетании со щетками обеспечивают нормальную коммутацию без подгаров коллектора и щеток.
На схеме внутренних соединений (рис. 114) стрелками показано направление протекания тока, при котором полюсы будут иметь обозначенные на схеме полярности, а якорь — обозначенное направление вращения. Сплошные линии — соединения со стороны коллектора, штриховые — с противоположной коллектору стороны. В таблице рисунка приведены внешние соединения выводных проводов для получения направления вращения. Пересоединения, выполняемые на тепловозе реверсором при повороте рукоятки контроллера машиниста, позволяют изменить направление движения тепловоза. Схема изображена со стороны коллектора.
Якорь 9 (см. рис. 112) представляет собой вращающуюся часть электродвигателя и сконструирован с учетом воздействия на его узлы
в эксплуатации высоких температур и значительных вибрационных и механических нагрузок. Состоит он из сердечника 12, набранного из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, удерживаемого с обеих сторон нажимными шайбами, и коллектора 7. В пазы сердечника уложена простая петлевая обмотка 10 с уравнительными соединениями. Концы обмотки и уравнительных соединений впаяны в петушки коллектора серебросодержащим припоем ПСр2,5 (ЭД-118А) или приварены к петушкам коллектора неплавящимся вольфрамовым электродом в среде инертного газа (ЭД-125Б).
В электродвигателе ЭД-118А коллектор, нажимные шайбы и сердечник посажены на вал с натягом. В электродвигателе ЭД-125Б эти элементы
посажены на специальную промежуточную втулку, в которую затем запрессовывается вал. Последнее позволяет производить смену вала в эксплуатации. До укладки обмотки в пазы сердечник балансируется статически. Конец вала якоря 20, противоположный коллектору, выполнен конусным и предназначен для горячей посадки ведущей шестерни тягового редуктора.
Обмотка якоря 10 крепится в пазах сердечника стеклотекстолитовыми клиньями, а вне сердечника—в передней и задней лобовых частях стеклобандажами 11 и 15. Изоляция якоря ЭД-118А класса Р, ЭД-125Б — класса Н. Обмотка якоря ЭД-118А выполнена из провода марки ПЭТВСД 1,7 х 6,3, корпусная изоляция из стеклослюдинитовой ленты ЛСПЭ 934, в ЭД-125Б — провод медный 4,5 х 9,5 с нанесенной полиамидной изоляцией, корпусная изоляция из полиамидной пленки ПМА.
Коллектор 7 арочного типа собран из штампованных пластин коллекторной меди с присадкой серебра или кадмия и миканитовых пластин толщиной 1,2 мм для ЭД-118А и 1,5 мм для ЭД-125Б. Между комплектом пластин, втулкой и конусом устанавливают миканитовые манжеты. Конус и втулку стягивают между собой либо коллекторными болтами (ЭД-118А), либо гайкой с пружинным кольцом (ЭД-125Б). С целью исключения возможности проникновения влаги во внутреннюю полость коллектора последний проверяют на герметичность.
Якорь 9 устанавливают в остове 25 на подшипниках качения 8092417К1М со стороны коллектора и 8032330К2М (ЭД-118А) или 8032332JI1M (ЭД-125Б) со стороны привода, которые запрессовывают
в подшипниковые щиты 6 и 16. Тяговый электродвигатель ЭД-118А имеет польстерную систему смазки моторно-осевого подшипника, ЭД-125Б — принудительную циркуляционную систему смазки моторно-осевых подшипников.
Тепловоз 2ТЭ116У, 2ТЭ116УМ. Руководство по среднему и капитальному ремонту — часть 5
рычаги должны свободно откидываться внутрь и на внешнюю сторону
посадочные поверхности в крышке и шпинделе клапана притирать до
полного прилегания. Шпиндель должен свободно перемещаться под действием
в окончательно собранном лотке с распределительным механизмом
проверить проток масла по всем смазочным каналам давлением (0,4
При установке лотка с распределительным механизмом на дизель
производить установку начала подачи топлива при ходе плунжера топливного
насоса 5 мм и проверку фаз газораспределения, согласно таблиц чертежа
Клапан редукционный снять с дизеля, убрать пломбу и разобрать.
Все детали промыть в топливе, применяемом на дизеле, и обдуть сжатым
воздухом. Проверить состояние деталей клапана. При выработке стопорного
болта более 2 мм болт заменить.
При сборке клапана прокладки заменить на новые, допускается
использование отожженных прокладок. Клапан испытать на герметичность
давлением 0,5 МПа (5 кгс/см²) топливом, применяемом на дизеле.
Установленные клапаны на дизеле, при работе на режиме полной
мощности, должны быть отрегулированы на давление масла в трубопроводе:
перед лотком с распределительным механизмом от 0,18 до 0,25 МПа
(от 1,8 до 2,5 кгс/см²);
перед турбокомпрессором от 0,28 до 0,35 МПа (от 2,8 до 3,5 кгс/см²).
При необходимости отрегулируйте клапаны за счёт установки (или удаления)
регулировочных шайб. Изменение толщины установочных шайб на 1 мм
соответствует увеличению (или уменьшению давления редукционного клапана на
(0,018±0,002) МПа ((0,18±0,02) кгс/см²). Клапан на дизеле опломбировать.
Ремонт тяговых двигателей тепловоза 2тэ116
VI.4. Колесно-моторный блок тепловоза 2ТЭ116
Подвешивание тягового электродвигателя тепловоза 2ТЭ116
(рис. 94) на раму тележки выполнено упругим пружинным и так, чтобы можно было без труда опустить полностью колесно-моторный блок и выкатить его из-под тепловоза без выкатки тележки. Это подвешивание называют обычно траверсным. Траверсное подвешивание состоит из нижней 11 и верхней 4 балочек с приваренными к ним накладками 5 и 10 из стали 20Х, цементированных и закаленных до твердости HRC>50. Между накладками расположены четыре пружины 3, предварительно затянутые усилием около 40 — 50 кН (4—5 тс) с помощью стяжных болтов 2. Собранная траверса помещается между четырьмя опорными приливами кронштейна 6 поперечной балки рамы тележки. Через крайние пружины и опоры кронштейна тележки устанавливают направляющие стержни 9, предупреждающие выпадание всего траверсного подвешивания. Крайние пружины удерживают направляющие стержни, а средние — специальные трубчатые выступы 8, приваренные к балочкам. Направляющие стержни удерживаются от выпадания снизу валиками 7, закрепленными болтами к кронштейну рамы тележки.
Установка колесно-моторного блока на тележку производится при повернутом двигателе приблизительно на 30° к горизонтали путем опуска рамы тележки или подъема колесно-моторного блока для заведения опоры (носика) двигателя на траверсу, установленную на раме тележки. После установки тягового электродвигателя 1 отпускают стяжные болты, создавая зазор 5 мм между гайками и их опорными поверхностями. При этом траверсу устанавливают с преднатягом в кронштейне тележки и с незначительным зазором в опоре двигателя для обеспечения поперечных и продольных перемещений колесно-моторного блока, которые возникают при движении тепловоза.
Упругая пружинная траверсная подвеска тягового электродвигателя смягчает удары, передаваемые на раму тележки при колебаниях колесно-моторного блока во время движения. Пружины подвески рассчитывают так, чтобы при развитии наибольшей силы тяги между витками оставался зазор. Однако при движении тепловоза колесно-моторный блок совершает колебания, которые могут быть особенно интенсивными при боксовании вплоть до полной осадки пружин. Это вызывает отрыв от поверхности контакта и большие ударные нагрузки, которые передаются на узлы подвешивания тягового электродвигателя. Кроме того, опорная часть двигателя при движении перемещается по балочкам траверсы (особенно средней колесной пары тележки) как в продольном, так и в поперечном направлении. Все это вызывает интенсивный износ трущихся деталей: накладок траверсы и двигателя, крон-штейнов тележки, которые после пробега 400 тыс. км подлежат периодической замене или восстановительному ремонту.
Рис 94 Подвешивание тягового электродвигателя.
1 — тяговый электродвигатель, 2 — стяжной болт, 3 — пружина, 4, 11 — верхняя и ннжняя балочки, 5, 10 — накладки; 6 — кронштейн рамы тележки, 7 —валик, 8 — трубчатый выступ; 9 — направляющий стержень, Б — рабочая поверхность накладки; В — зазор
Уменьшение этого нежелательного явления и, следовательно, повышение долговечности подвески ведутся в направлении применения упругих элементов, обладающих нелинейно нарастающей жесткостью, в частности, резинометаллических втулок в маятниковой подвеске типа «Серьга» (рис. 95), которой оборудована опытная партия тепловозов 2ТЭ116, и проходят эксплуатационные ресурсные испытания. В этой конструкции кронштейн 3 через фиксирующую шпонку 5 прикреплен болтами 4 к двигателю 1 вместо нижней отъемной опоры, предусмотренной на случай использования данного электродвигателя под серийную траверсную подвеску. Нижняя проушина серьги 2 через резинометаллическую втулку 7 и валик 8 соединяется с кронштейном двигателя, а верхней аналогичной конструкции проушиной, расположенной в одной поперечной к оси колесной пары плоскости, подвешивается тяговый электродвигатель к поперечной балке рамы тележки через кронштейн 6.
При этой подвеске поперечные перемещения электродвигателя сопровождаются деформацией резиновых втулок проушин и отклонением серьги, а вертикальные—только деформацией резиновых втулок; поворот двигателя при наезде одного колеса на неровность или возвышение наружного рельса в кривых производится за счет деформации резиновых втулок и отклонений серьги.
Тепловоз 2ТЭ116 | Тяговые электрические машины
Тяговые электрические машины
Тяговый генератор ГС-501А переменного тока предназначен для эксплуатации на тепловозах с электрической передачей переменно-постоянного тока и служит для преобразования механической энергии дизеля в электрическую. Вырабатываемый генератором трехфазный переменный ток частотой 35-100 Гц поступает в выпрямительную установку, а из нее — к тяговым электродвигателям постоянного тока.
Генератор (рис. 104) представляет собой синхронную электрическую машину защищенного исполнения с явно выраженными 12 полюсами на роторе, независимым возбуждением и принудительной вентиляцией. Направление вращения генератора, если смотреть со стороны контактных колец, по часовой стрелке.
Генератор состоит из неподвижной части — статора 9, в пазах которого располагаются две трехфазные обмотки, и вращающейся части — ротора 7 с полюсами, на которых установлены катушки возбуждения, питаемые постоянным током через кольца и щетки.
Статор имеет сварной корпус, изготовленный из стальных листов, которым с помощью вальцевания придается цилиндрическая форма. К корпусу статора параллельно его оси с двух сторон приварены опорные лапы для установки генератора на поддизельную раму. Перпендикулярно лапам для повышения их жесткости к корпусу статора приварены стальные ребра с отверстиями, предназначенные для подъема и транспортировки генератора. В верхней части корпуса имеются кронштейны, служащие опорами для установки на генераторе синхронного возбудителя и стартер-генератора.
Статор выполнен из штампованных листов высоколегированной электротехнической стали толщиной 0,5 мм. В листах имеются отверстия, образующие аксиальные вентиляционные каналы. В выстланных пленкостеклотканью пазах статора уложена волновая двухслойная обмотка 10, катушки которой изолированы от корпуса полиамидной и активированной фторопластовой пленками.
Для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения обмотка выполнена по схеме двух независимых звезд (с двумя параллельными ветвями в каждой), сдвинутых одна по отношению к другой на 30 электрических градусов (рис. 105). Секция обмотки прямоугольного сечения, соответствующего форме паза сердечника, состоит из девяти уложенных друг на друга широкой стороной медных проводников. Лобовые части обмотки крепятся к корпусу статора с помощью пластмассовых обмоткодержателей с запрессованными в них шпильками.
Обмотка статора имеет шесть фазных выводов (по три от каждой «звезды») и два вывода нулевых точек. Фазные выводы представляют собой гибкие шины, набранные из тонкой медной ленты и припаянные к жестким луженым наконечникам с отверстиями для подключения к выпрямительной установке.
Ротор имеет сварной корпус из литых деталей, на который с натягом нашихтован и далее на нем спрессован пакет цельноштам-пованных из тонколистового проката листов электротехнической стали. В этих листах выштампованы пазы формы «ласточкиного хвоста», в которых после изготовления корпуса ротора клиньями крепят 12 полюсов 12 (см. рис. 104) моноблочной конструкции. До шихтовки листов индуктора в корпус запрессовывают и механически обрабатывают вместе с ним вал ротора. Сердечник полюса ротора набран из листов стали толщиной 1,4 мм, спрессованных и стянутых четырьмя стальными заклепками. Катушки 11 полюсов ротора выполнены из медной ленты размерами 1,35×25 мм, гнутой «на ребро». Между витками меди проложена изоляция. Катушка в сборе с сердечником пропитана эпоксидным компаундом и имеет изоляцию типа «Монолит-2» класса Б. Чередование полярности полюсов ротора достигается поочередной установкой катушек с разными направлениями намотки витков и выполнением межкатушечных соединений только со стороны контактных колец.
С противоположной контактным кольцам стороны ротор имеет фланец, соединенный эластичной пластинчатой муфтой с фланцем коленчатого вала дизеля.
Генератор с одним подшипниковым щитом и свободным концом вала со стороны контактных колец допускает отбор от него мощности на собственные нужды тепловоза в случае отсутствия специального источника.
Подшипниковый щит 8 сварной конструкции прикреплен болтами к корпусу статора. В щите имеется выемная ступица обеспечивающая возможность замены роликового подшипника 2 без снятия щита с генератора и без снятия генератора с тепловоза. Подшипниковый щит является несущей частью генератора, так как на его ступицу через роликовый подшипник опирается ротор. Подшипник ротора самоустанавливающийся, двухрядный, со сферическими роликами.
Конструкция подшипникового узла обеспечивает сброс отработавшей смазки (консистентная смазка ЖРО ТУ 32ЦТ520-83) в специальную камеру. Узел смонтирован на валу ротора со стороны контактных колец. Крышки подшипникового узла стягиваются болтами, проходящими через осевые отверстия в теле ступицы.
Во внутренней полости подшипникового щита на изогнутых ребрах с помощью четырех изоляторов закреплены две подвески, на каждой из которых установлены три радиальных латунных щеткодержателя 6. Конструкция щеткодержателя обеспечивает постоянное усилие нажатия пружины на щетку независимо от износа последней. Это усилие, равное 16-20 Н (1,6-2 кгс), передается на щетку через резиновый амортизатор. Всего генератор имеет шесть щеток марки ЭГ-4 размерами 25x32x64 мм. Ток к щеткам подводится по плетеным медным проводникам, наконечники которых через подвески соединены с выводами обмотки возбуждения. Контактные кольца 5, изготовленные из специальной антикоррозионной стали, напрессовывают на корпус ротора и изолируют от него. Камера контактных колец закрыта легкосъемными сварно-штампо-ванными крышками, установленными на конусной части подшипникового щита. Торцовая сторона подшипникового щита (верхнее основание усеченного конуса) закрыта плоскими штампованными щитами из листовой стали.
Рис. 104. Продольный и поперечный разрезы тягового синхронного генератора ГС-501А:
1 — дистанционные кольца подшипникового узла; 2 — сферический роликовый подшипник; 3 — ступица подшипника; 4 — крышка подшипника; 5 — контактные кольца; 6 — щеткодержатель со щеткой; 7 — ротор; 8 — подшипниковый щит; 9 — статор; 10 — обмотка статора; 11 — катушка.полюса ротора; 12 — полюс ротора
Охлаждающий воздух подается в генератор через сборный стальной патрубок со стороны, противоположной контактным кольнам (со стороны дизеля). В нижней части подшипникового щита под контактными кольцами укреплен стальной патрубок для выброса из генератора нагретого воздуха.
Рис. 105. Схема соединений генератора ГС-501А
Предусмотрена защита всех крепежных элементов генератора от самоотвинчивания и коррозии.
Тяговый электродвигатель ЭД-118Б предназначен для провода колесной пары тепловоза через одноступенчатый прямозубый редуктор с передаточным числом 4,61. Двигатель с одной стороны опирается на ось колесной пары через моторно-осевые подшипники, а с другой — на раму тележки тепловоза. При таком типе подвешивания на электродвигатель действуют значительные динамические усилия от неровностей пути, а также от редуктора в случае износа зубьев шестерен. Поэтому узлы двигателя ЭД-118Б рассчитаны на механические воздействия от ударов с ускорением до 25g. Тяговый двигатель имеет последовательное возбуждение, обеспечивающее автоматическое увеличение его вращающего момента при постоянном напряжении и снижении частоты вращения. В сочетании с регулированием напряжения тягового генератора это делает тяговые характеристики двигателя близкими к оптимальным.
Частота вращения двигателя регулируется изменением напряжения тягового генератора в диапазоне от 300 до 700 В, а также шунтированием обмотки возбуждения резисторами. Направление вращения изменяется переключением полярности обмотки возбуждения.
При сбросе нагрузки (боксовании колесных пар тепловоза) тяговый двигатель склонен набирать недопустимую частоту вращения (идти «вразнос»). Для предотвращения этого предусмотрена специальная защита.
Двигатель имеет независимую вентиляцию. Количество воздуха, поступающего для охлаждения, пропорционально позиции контроллера машиниста и при низкой частоте вращения дизеля может оказаться недостаточным. Поэтому ведение тяжеловесного состава на малых позициях, контроллера может привести к выходу из строя обмоток двигателя.
Основными сборочными единицами тягового двигателя являются магнитная система и якорь 14 (рис. 106).
Магнитная система состоит из литого восьмигранной формы остова 10, установленных на нем четырех главных и четырех добавочных полюсов, четырех щеткодержателей 5 и двух подшипниковых щитов 4 и 22.
Остов, отлитый из стали 25А, служит магнитопроводом для потоков главных и добавочных полюсов. Его толщина в районе крепления полюсов (более 50 мм) определяется допустимой величиной магнитной индукции. В области коллекторной камеры толщина (20 мм) определяется по условию механической прочности.
В остове предусмотрены со стороны коллектора люк для подачи охлаждающего воздуха, а также три люка для осмотра и обслуживания щеток. На наружной поверхности остова расположены два прилива — носика, которыми двигатель опирается на подвесное устройство тележки. К носикам крепятся опорные пластины из цементированной стали, которые заменяются по мере износа.
На остове предусмотрены также специальные приливы для крепления шапок моторно-осевых подшипников. Шапки устанавливают на остов и совместно с ним растачивают. Поэтому шапки моторно-осевых подшипников являются невзаимозаменяемыми деталями.
Внутри остова к специальным приливам крепятся сердечники главных полюсов с надетыми на них катушками возбуждения. Назначение главных полюсов — создание основного рабочего магнитного потока, который, взаимодействуя с проводниками обмотки якоря, создает вращающий момент двигателя. Сердечник главного полюса изготовлен из штампованных листов низкоуглеродистой стали марки 08КП толщиной 2 мм, которые скреплены между собой заклепками. Для крепления главных полюсов с помощью болтов к станине предназначен стальной стержень, в котором нарезаны резьбовые отверстия. Для улучшения условий ремонта стержень размещен в открытом прямоугольном пазу со стороны якоря и может быть легко заменен при нарушениях болтового соединения.
Конфигурация наконечника главного полюса определяется необходимостью обеспечить коммутацию, не приводящую к «круговому огню» на коллекторе. Для этой цели в тяговом двигателе выполнен эксцентричный воздушный зазор между полюсом и якорем.
Катушка полюса изготовлена из прямоугольного медного провода размерами 8>
