Тяговые электродвигатели.

По сравнению с другими электрическими машинами тяговые электродвигатели работают в более тяжелых условиях. Они размещены внутри рам тележек тепловоза, т. е. имеют ограниченные габаритные размеры, не защищены кузовом и при движении тепловоза подвержены постоянным динамиче­ским воздействиям из-за неровности рельсового пути. Все это обусловлива­ет особенности их конструкции (высо­кую прочность, герметичность, не до­пускающую загрязнения внутренних частей двигателя, усиленное охлажде­ние, большую способность к перегруз­кам и надежную изоляцию). Применение двигате­лей с последовательным возбуждени­ем позволяет получить хорошую тяго­вую характеристику тепловоза (наибольший вращающий момент на валах якорей создается при трогании с места и движении с минимальной скоростью).

На тепло­возеЧМЭ3 установлены тяговые электро­двигатели типа ТЕ-006, представляю­щие собой четырехполюсные машины постоянного тока с последовательным возбуждением, принудительной вен­тиляцией и опорно-осевой (трамвай­ной) подвеской.

Ос­тов 9 отлит из специальной стали, обладающей большой механи­ческой прочностью и хорошей магнит­ной проводимостью. Восьмигранная форма остова позволяет лучше использовать внутреннее пространство электродвигателя для размещения главных и добавочных полюсов.

Тяговый электродвигатель типа ТЕ-006 (продольный и поперечный разрезы): 1, 16 — роликовые подшипники; 2 — трубка подвода смазки; 3 — траверса; 4, 15 — передний и задний подшип­никовые щиты; 3,21 — болты; 6 — коллектор; 7 — уравнительные соединения; 8,14 — передняя и задняя нажим­ные шайбы; 9 — остов; 10 — вал якоря; 11 — сердечник якоря; 12 — главный полюс; 13 — обмотка якоря; 17 — ведущая шестерня; 18 — рым-болт, 19 — накладка; 20 — шапка моторно-осевого подшипника; 22,24,26 — крыш­ки; 23 — кожух тягового редуктора; 25 — добавочный полюс; 27 — щеткодержатель; 28 — носик

.

С одной стороны остов имеет обра­ботанные приливы под вкладыши моторно-осевых подшипников, а с дру­гой — два выступа (носика) 28 для монтажа пружинной подвески, через которую тяговый электродвигатель опирается на раму тележки. По тор­цам остова расточены отверстия диа­метрами 580 и 630 мм под передний и задний подшипниковые щиты. Со сто­роны коллектора в остове сделаны че­тыре люка (три для осмотра коллекто­ра и щеток и один для подвода охлаждающего воздуха). Смотровые люки закрыты съемными крышками с уплотнительными прокладками. Крыш­ка 22 верхнего люка закреплена пру­жинным замком, а крышки 26 и 24 бокового и нижнего люков — четырь­мя болтами. Со сторо­ны шестерни в торце остова имеются четыре окна для выхода охлаждающе­го воздуха.

К обработанным внутри остова приливам прикреплены болтами че­тыре главных 12 и четыре добавочных 25 полюса. Для предотвращения попа­дания влаги внутрь тягового электро­двигателя головки верхних болтов за­литы компаундной массой. Сердечник главного полюса набран из листов электротехнической стали толщиной 1 мм, изолированных друг от друга лаком. Листы сердечника спрессованы и стянуты четырьмя заклепками диа­метром 16 мм, концы которых прива­рены к стальным пластинам толщиной 15 мм, поставленным по концам паке­та. В центральное отверстие сердеч­ника запрессован стальной цилиндри­ческий стержень диаметром 42 мм с тремя резьбовыми отверстиями М24 под крепежные болты. Катушка глав­ного полюса намотана из 18 витков полосовой меди.

Сердечник добавочного полюса цельный, в нем просверлены три глу­хих отверстия с резьбой М24 под кре­пежные болты. Снизу к сердечнику приварен полюсный наконечник, яв­ляющийся упором для катушки, намо­танной из 12 витков полосовой меди. Все четыре катушки, размещенные на полюсах, соединены последовательно, образуя обмотки полюсов. Якорь тягового электродвигателя состоит из вала, сердечника, обмотки и коллектора. Вал 10 изготовлен из высококачественной стали. На конусную часть вала напрессована ведущая шестерня 17 (Z=15). Для снятия шес­терни с помощью гидравлического пресса на торце вала 10 сделано осевое сверление диаметром 8 мм с резьбой под штуцер пресса, соединенное радиальным отверстием диаметром 4 мм с кольцевой канавкой шириной 4,2 мм, проточенной на наружной по­верхности вала.

Сердечник 11 собран из листов электротехнической стали, стянутых передней 8 и задней 14 стальными на­жимными шайбами. Шайба 14 упира­ется в борт вала, а шайба 8 дополни­тельно застопорена кольцом. В листах сердечника, зафиксированных шпон­кой, выштампованы 24 вентиляцион­ных отверстия диаметром 35 мм, рас­положенных по двум окружностям, и 58 пазов для укладки петлевой обмот­ки якоря 13, состоящей из 58 катушек. Каждая катушка представляет собой три одновитковые секции. Обмотка якоря имеет 174 витка. Шаг обмотки по пазам 1-15, шаг по коллектору 1-2. Катушки укреплены в пазах сердечника якоря текстолитовыми клиньями, передние и задние лобовые части катушек за­креплены проволочными бандажами. Под передними лобовыми частями об­мотки уложены уравнительные соеди­нения 7 с шагом по коллектору 1 — 88, 4 — 91, 7 — 94 и т. д. Концы секций якорной обмотки и уравнительных со­единений припаяны к петушкам кол­лекторных пластин.

Коллектор собран из 174 медных пластин 4, изолированных друг от друга миканитовыми проклад­ками 5. Коллекторные пластины име­ют клиновидную форму и

заканчива­ются «ласточкиным хвостом». Корпус 6 и шайба 2 стянуты 16 болтами 1 (М20), под головки которых поставлены лепестковые шайбы. Пла­стины изолированы от корпуса кол­лектора и нажимной шайбы двумя миканитовыми манжетами 3 и миканитовым цилиндром 7. В собранном виде коллектор напрессовывают на вал, имеющий шпонку.

Вал якоря вращается в двух роли­ковых подшипниках 4 и 11 размещенных в подшипниковых щи­тах. Подшипник 4, установленный со стороны коллектора, является опорно-упорным. Осевой разбег якоря (0,15 — 0,45 мм) ограничен упорным кольцом 2, которое закреплено на валу 10 при помощи упорной шайбы 3 и трех бол­тов 1 (Ml2), ввернутых в торец вала. Под головки болтов ставят лепестко­вые шайбы .

Внутренние полости подшипников образованы передними 5 и задними 8 крышками, отлитыми из чугуна и стя­нутыми шестью шпильками Ml2, про­ходящими через отверстия в подшип­никовых щитах. Задние крышки 8 вместе с напрессованными на вал стальными лабиринтными кольцами 9 образуют уплотнения, препятствую­щие загрязнению смазки и попаданию ее внутрь тягового электродвигателя.

Со стороны шестерни проходит выступающий конец вала 10.Для удержания смазки в полости подшип­ника служит стальное штампованное уплотнительное кольцо 13, свободно надетое на кольцо 16 и прижатое к торцу наружного кольца подшипника 11 передней крышкой 5. Стальное кольцо 16 напрессовано на вал до упо­ра в торец внутреннего кольца под­шипника 11. К кольцу 16 шестью бол­тами 17 (М8) прикреплены лабиринт­ное кольцо 15 и стальной штампован­ный маслоотражатель 14, не допус­кающий попадания в подшипник осерненной смазки из кожуха тягового ре­дуктора. При сборке во внутренние полости подшипников 4 и 11 заклады­вают соответственно 400 и 800 г смаз­ки, а при текущих ремонтах через маслоподводящую трубку 6, ввернутую в наклонное от­верстие а в подшипниковом щите, до­бавляют 50 — 70 г (для подшипника 4) и 150 — 200 г (для подшипника 11) смазки. Крышки 5 и 8 имеют ребра, обеспечивающие равномерное рас­пределение смазки по всему объему

Подшипниковые щиты 4 а 15 ,отлитые из стали, запрессо­ваны в расточки остова и дополни­тельно закреплены шестью болтами 5 (М24), три из которых используются для выпрессовки щитов при разборке тягового электродвигателя во время ремонтов. В щитах расточены цент­ральные отверстия диаметрами 195 и 310 мм под подшипники 1и 16. Задний щит 15 (со стороны шестерни) имеет отлитый за одно целое с ним кронш­тейн для крепления кожуха 23 тягово­го редуктора.

В

Щеточный узел тягового электродвигателя:

1 — щеткодержатель; 2 — щетка; 3 — спиральная пружина; 4 — шунт, 5 — кронштейн; 6 — болт; 7 — накладка; 8 — резиновое кольцо; 9 — смолистая масса; 10 — фарфоровый изолятор; 11 — палец; 12 — стальная трубка13—изоляция (лакоткань и прессшпан)

расточку переднего подшипникового щита 4 запрессована стальная траверса 3, которая допол­нительно прикреплена к щиту че­тырьмя болтами 21 (М20). На траверсе установлены четыре щеткодержателя 27. Корпус щекодержателя 1 отлит из бронзы и имеет три гнезда, в каждое из которых вставлено по одной разрезной щетке 2. Щеткодержа­тели снабжены спиральными пружинами 3 с храповиками для регулиров­ки нажатия. Корпус щеткодержателя прикреплен двумя болтами к кронш­тейну 5. Отверстия под болты имеют овальную форму, что позволяет пере­мещать корпус относительно кронш­тейна, регулируя зазор между щетко­держателем и коллектором. Для более надежной фиксации привалочные по­верхности корпуса и кронштейна сде­ланы зубчатыми. Кронштейн при по­мощи накладки 7 и двух бол­тов 6 укреплен на двух пальцах 11, ввернутых в траверсу. На рифленую поверхность пальца накладывают слой изоляции 13 (лакоткань и пресс­шпан), а затем на смолистой массе 9 укрепляют фарфоровый изолятор 10, под который предварительно ставят резиновое кольцо 8. На слой изоляции напрессовывают стальную трубку 12. При монтаже тягового электродвига­теля болты 6 используются также для крепления силового кабеля и трех гиб­ких перемычек (две из них попарно соединяют плюсовые и минусовые щеткодержатели, а третья поставлена между минусовым щеткодержателем и выводом катушки добавочного по­люса).

Охлаждающий воздух от вентилятора проходит по каналам главной рамы тепловоза и далее по­ступает в тяговый электродвигатель со стороны коллектора, проходит внутри электродвигателя двумя па­раллельными потоками и выбрасыва­ется со стороны шестерни через четы­ре окна в торце остова (в эксплуата­ции они прикрыты съемными метал­лическими козырьками).

Тяговый электродвигатель присо­единен к силовой цепи при помощи четырех гибких многожильных кабе­лей сечением 300 м , выведенных из остова через отверстия, в которые по­ставлены уплотнительные резиновые втулки . Втулки фиксируются стальной накладкой прикрепленной к остову двумя болта­ми M l2. Концы кабелей впаяны в ла­тунные наконечники, на которых обозначены выводы обмоток. Снару­жи кабели защищены от грязи и влаги брезентовыми рукавами (один конец рукава крепится стальным хомутиком на выступе накладки 19, а другой — шпагатом на наконечнике) и дополни­тельно закреплены на остове с по­мощью деревянных колодочек (клиц).

Тяговый электродвигатель ЭД-118 (А и Б).

На тепло­возах 2ТЭ10 установлены тяговые электро­двигатели типа ЭД-118 (А и Б), представляю­щие собой четырехполюсные машины постоянного тока с последовательным возбуждением, принудительной вен­тиляцией и опорно-осевой подвеской.

Магнитная система двигателя ЭД-118Б образуется из остова (корпуса), главных и добавочных полюсов моноблочной конструкции, межполюсных соединений и выводных проводов. Остов восьмигранной формы одновременно служит магнитопроводом, по­этому он отлит из стали с небольшим содержанием углерода. Электродвигатель к раме тележки подвешен при помощи двух опор­ных приливов (носиков) со сменными накладками 24, между кото­рыми помещена траверса подвески. Над основными «носиками» сделаны предохранительные приливы, исключающие возможность падения тягового двигателя на путь в случае поломки пружинной подвески двигателя.

Электродвигатель ЭД-118Б:

1— вал; 2, 23— роликовые подшипники; 3, 21— щиты подшипниковые; 4— коллектор; 5— щеткодержатель; 6— кронштейн; 7—изолятор; 8— уравнительные соединения; 9— крышка (закрыта в нерабочем состоянии); 10, 15—обмотка и сердечник якоря; 11, 20— межкатушеч­ные соединения; 12—добавочный полюс; 13—болт, залиты,, кварцкомпаундом; 14—корпус (остов); 16— главный полюс; 17— нажимные пальцы или сварные пакеты; 18— щитки; 19— отверстие для выхода воздуха; 22— атмосферный канал; 24— сменные накладки носиков; 25— крепление межкатушечного соединения к остову; 26— бобышка; 27— уплотнение; 28— верхняя крышка; 29— замок; 30— выводной провод; 31— фитиль; 32, 38, 40— крышки; 33— нажимное устройство; 34— ванна; 35— болт; 36— корпус (шапка) моторно-осевого подшипника; 37— вкладыши моторно-осевого подшипника; 39— трубка подачи масла

Со стороны, противоположной носикам, в расточках остова установлены вкладыши моторно-осевых подшипников, корпуса (шап­ки) которых крепятся болтами к корпусу двигателя. На корпусе имеются также приливы с резьбой (бонки) для крепления кожуха зубчатой передачи. К торцовой стенке корпуса со стороны коллек­тора приварены четыре кронштейна для крепления щеткодержа­телей. В верхней части корпуса со стороны коллектора имеется вентиляционное отверстие, соединенное брезентовым рукавом с каналом, через который нагнетается воздух для охлаж­дения электродвигателей. Воздух выходит с противоположной стороны через три отверстия в корпусе двигателя, защищенные сетками и щитками.

Для осмотра коллектора и щеток в корпусе сделаны три коллекторных люка, закрываемых крышками с уплотнениями из пористой резины. Крышка верхнего люка (быстросъемная) запи­рается пружинным замком, а крышки нижнего 38 и бокового 40— болтами.

Тяговый электродвигатель имеет четыре главных и четыре добавочных полюса. Главные полюсы расположены по горизонталь­ной и вертикальной осям, добавочные — по осям, наклоненным под углом 45 к горизонтали. Сердечники главных полюсов собирают (шихтуют) из штампованных листов малоуглеродистой стали Ст2, спрессовывают и скрепляют заклепками. В сердечнике имеется отверстие для запрессовки стального стержня, в который вворачи­ваются три болта, крепящих полюс к остову. Головки болтов заливают кварцкомпаундом, препятствующим попаданию влаги внутрь корпуса. Сердечники добавочных полюсов изготовлены из проката марки СтЗ. Башмак сердечника уже, чем основной его размер, и для удержания_катушки с двух сторон башмака приклепаны немагнит­ные полюсные наконечникй (уголки) из латуни или дюралюминия. Между сердечником и корпусом расположены дюралюминиевые не­магнитные прокладки, увеличивающие воздушный зазор в магнитной цепи Для более равномерного распределения магнитного потока торцовую часть сердечника добавочных полюсов изготавли­вают по радиусу якоря, а катушки—из меди размером 5,6X30 мм.

Полюсы тягового электродвигателя ЭД-118Б:

о — главный; б — добавочный; 1— корпус электродвигателя; 2— волнистая пружина; 3, 15— изоляционные каркасы; 4— корпусная изоляция катушки; 5, 17— рамки изолирующие; 6— Заполнитель изоляционный; 7— межвитковая изоляция; 8— провод катушки; 9— защитный каркас; 10— изоляция сердечника; //— сердечник; 12— вывод катушки; 13— немагнит­ная прокладка; 14— немагнитный опорный уголок; 16— пластина подпора вывода катушки

Катушки главных полюсов намотаны из полосовой меди плашмя в два слоя. Катушка состоит из двух полукатушек с числом витков 11 и 8, что дает лучшее заполнение межкатушечного пространства. Катушки добавочных полюсов намотаны также из полосовой меди, но на ребро. Витковая изоляция катушек главных полюсов выполнена из асбестовой бумаги, слои катушки изолированы один от другого стеклотекстолитовой прокладкой. Для обеспечения закрепления катушки на сердечнике зазоры между ними заполняют асбестовой лентой и затем пропитывают в компаунде Катушки добавочных полюсов от сердечника изолированы бумагой асбестовой и стеклянной лентой. Пустоты за­полнены замазкой. Катушку пропитывают в компаунде. Чтобы компенсировать усадку изоляции катушек при эксплуата­ции, на главных и добавочных полюсах установлены пружинные рамки. Соединения катушек главных полюсов набраны из гибких шин, а между добавочными полюсами — специальными проводами. Межкатушечные соединения для уменьшения нагрузки на выводы прикрепляют через резиновые амортизаторы.

Якорь состоит из вала, сердечника, нажимных шайб, коллек­тора и обмотки Вал якоря изготовлен из высоко­качественной легированной стали с дополнительной термообработкой. Вал опирается на два роликовых подшипника, вмонтирован­ных в подшипниковые щиты. Свободный конец вала обработан на конус для посадки ведущей шестерни.

Сердечник якоря собран на валу из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, лакирован­ных дважды с обеих сторон; крайние листы имеют толщину 1 мм. Они имеют уширенные пазы для укладки усиленной изоляции.Зубцы крайних листов скрепляют сваркой или подпирают нажимными пальцами. Число пазов 54, число вентиляционных отверстий диамет­ром 27 мм 32 шт., расположенных в два ряда. В спрессованном состоянии сердечник удерживается при помощи нажимных шайб, которые одновременно являются обмоткодержателями. Собранный сердечник покрывают эмалью и запекают для повышения коррозионной устойчивости. Обмоткодержатели перед укладкой обмотки якоря покрывают стеклотканью, пропитанной в эпоксидном лаке, затем опрессовывают и запекают. Образуется монолитный слой изоляции.

Со стороны шестерни установлена задняя нажимная шайба открытого типа, улучшающая охлаждение задних лобовых частей обмотки. В пазах сердечника уложена простая петлевая обмотка 10, имеющая шаг по пазам 1—14, шаг по коллектору 1—2

В пазах размещены две стороны различных катушек. Каждая ка­тушка состоит из четырех элемен­тарных одновитковых секций. Сек­ция в свою очередь состоит из трех параллельных проводников, кото­рые расположены по высоте паза, а четыре витка, входящих в катушку,— по ширине паза, т. е. имеют горизонтальную укладку. На дно паза и под стеклотекстолитовый клин устанавливают стеклотекстолитовые прокладки 7, 11, Под передними ло­бовыми частями обмотки якоря находятся уравнительное соединение имевшие шаг по коллектору 1 — 109, 5—113,( т. е. одно соединение на паз)_ Пропи­танный якорь покрывают влаго­стойкой эмалью с последующей запечкой Для крепления балансировочных грузов в конусе коллектора и на заднем обмоткодержателе предусмотрены специальные канавки.

К оллектор арочного типа состоит из втулки, нажимного конуса, пластин, двух изоляционных манжет, цилиндра и стяжных болтов Диаметр коллектора 400 мм, число коллектор­ных пластин 216 шт. Пластины отштампованы из твердотянутой профильной меди, легированной кадмием или серебром, за одно целое с петушком, изолированы друг от друга коллекторным миканитом толщиной 1,2 мм, а от корпуса — миканитовыми манжетами толщиной 2 мм и фторопластовым цилиндром. Для защиты от внеш­них воздействий на выступающий конец миканитовои манжеты нало­жен бандаж из стеклянной ленты, покрытый сверху эмалью. Щеткодержатель имеет литой латунный корпус 3 который, крепится через изоляторы к разъемным кронштейнам, при­варенным одной половиной к торцовой стенке корпуса двигателя.

Обмотка якоря тягового электродвигателя ЭД-118Б: а — схема обмотки якоря; б — поперечный разрез обмотки в пазу сердечника; 1, 4— верхняя н нижняя сторона уравнительного соединения; 2, 3— верхняя и нижняя сторо­на секций катушек; 5— пластины коллекто­ра (петушки); 6—клин пазовый; 7, 11— уплотнительные и защитная изоляционные прокладки; 8— провод обмотки; 9— кор­пусная изоляция катушки; 10— изоляцион­ная выстилка паза;

В корпусе щеткодержателя имеется два гнезда. В одно гнездо вставлена одна пара щеток, а в другое — две пары. Щетки разрёзные с резиновыми амор­тизаторами.

Щетки в гнездах должны перемещаться свободно, но не иметь качания, прижимаются к коллектору спиральными пружинами 7. На­жатие 41—47 Н регулируется по­воротом втулки, находящейся в центре пружины. Щетки гибкими шунтами соединяют болтами с корпусом щеткодержателя. Новые щеткодержатели, отличаю­щиеся конструкцией пружины и пальца, креплением корпуса на пальцах. Корпус крепится при помощи гайки 15.

а — серийный; б—новый; в — щетка; 1— болт контактный; 2— на­конечник закрытого типа; 3— корпус щеткодержателя; 4— щетка разрезная; 5— резиновая накладка; 6— рычаг на­жатия на щетку; 7— пружина; 8— шплинт; 9— ось пружины; 10— палец с изолято­ром; //—штифт; 12—вкладыш для вра­щения и фиксации рычага; 13— рифле­ная привалочная поверхность пальца; 14—ось рычага; 15—гайка; 16—гибкий провод

К силовой цепи тяговый электродвигатель подсоединяется че­тырьмя гибкими проводами, которые крепятся к корпусу зажимами (клицами) из древеснослоистого пластика или полиэти­лена. Провода, используемые на тепловозах, стойки к воздействию масел, дизельного топлива, не допускают распространения горения и обладают морозостойкостью.

В стальных подшипниковых щитах 3, 21 установ­лены роликовые подшипники 2, 23, закрытые наружными и внутрен­ними крышками с лабиринтными уплотнениями, предотвращающими вытекание и загрязнение смазки. Со стороны коллектора установлен опорно-упорный подшипник 2, упорное кольцо которого прикреплено шайбой и болтами к торцу вала якоря. Подшипник 2 воспринимает усилия, направленные вдоль вала якоря. Продольный разбег якоря 0,08—0,5 мм. Со стороны шестерни находится опорный роликовый подшипник, смазочная камера которого соединена каналом с атмосферой, что предотвра­щает подсос смазки из подшипника внутрь электродвигателя вследствие разрежения вблизи выхода охлаждающего воздуха. В период эксплуатации смазку в подшипники добав­ляют через смазочную трубку 39, закрываемую болтом-пробкой.

Моторно-осевые подшипники — это элементы подве­шивания тягового электродвигателя Тяговые электродвигатели ЭД-118А отличаются от ЭД-118Б системой смазывания моторно-осевых подшипников. Смазывание подшипников ЭД118Б принудительное циркуляционное осуществляется шестеренчатым насосом приводимым в действие от шестерни колесной пары. Насос устанавливается в камере единого корпуса (шапки).

.

.

Н, К — начало и конец катушек полюсов;

Я1, Я2 и CI, С2— начало и конец обмоток якоря и возбуждения

Основные характеристики

Т яговый электродвигатель ЭД-118А