5.7. Технология сборки машин постоянного тока

Технологический процесс сборки электрической машины постоянного то­ка отличается от процесса сборки машин переменного тока. Для машин по­стоянного тока средней мощности можно выделить следующие основные операции общей сборки:

1. подготовка к общей сборке якоря;

2. сборка магнитной системы;

3. установка щеточной траверсы на переднем подшипниковом щите;

4. установка переднего подшипникового щита (со стороны коллектора) в станину;

5. ввод якоря в магнитную систему;

6. запрессовка заднего щита в станину;

7. измерение воздушных зазоров между якорем и полюсами;

8. установка комплекта щеток;

9. передача машины на испытания.

10. отделка и окраска машины.

Подготовка к общей сборке якоря включает:

1. напрессовку в холодном состоянии вентилятора на вал с помощью го­ризонтального гидравлического пресса;

2. надевание на оба конца вала внутренних крышек подшипников;

3. напрессовку подшипников качения на оба конца вала;

4. напрессовку заднего подшипникового щита (со стороны свободного конца вала) на наружное кольцо подшипника;

5. закладку консистентной смазки в подшипник заднего щита и закрытие подшипника наружной крышкой.

После выполнения перечисленных операций якорь подготовлен к вводу в магнитную систему.

Сборка магнитной системы состоит из следующих операций:

1. сборки сердечников главных и добавочных полюсов с катушками;

2. крепления полюсов к станине;

3. контроля расстояния между полюсами;

4. соединение катушек полюсов по схеме согласно чертежу;

5. проверки полярности полюсов.

Сердечники главных и добавочных полюсов запрессовывают в катушки с помощью гидравлического пресса. Катушки на сердечниках полюсов должны быть закреплены неподвижно, без каких-либо возможностей перемещения. Для предохранения изоляции катушки между сердечником и катушкой перед запрессовкой прокладывают металлические фланцы. На каждый полюс уста­навливают необходимые изоляционные и металлические рамки согласно чер­тежу. Затем полюса устанавливают в станину. Для удоб­ства крепления полюсов станину располагают вертикально. При установке полюсов небольшой массы сборщик левой рукой поддерживает полюс, а пра­вой рукой наживляет болты с наружной стороны станины. Тяжелые полюса при установке в станину поддерживают с помощью местных подъемников или мостового крана. На ГП «Электротяжмаш» (г. Харьков) для поддержания и ввода в станину полюсов используют специальные приспособления, пред­ставляющие собой крестовину с центральным стержнем в середине, за кото­рый она подвешивается на крюк крана. Полюса устанавливают на крестовину вокруг центрального стержня и все вместе вводят в станину.

После установки полюсов проверяют диаметральные расстояния между главными и добавочными полюсами контрольными штихмасами. Эти рас­стояния и допустимые отклонения указаны в сборочных чертежах.

Соединение катушек главных и добавочных полюсов между собой и с вы­водными кабелями выполняют согласно схеме. Все со­единения выполняют болтами с шайбами и гайкой. Такие соединения долж­ны обеспечить малое переходное сопротивление электрическому току, по­этому их следует выполнять особенно тщательно. Места соединений изоли­руют несколькими слоями лакоткани и стеклянной лентой, промазывают не­сколько раз эмалью. Выводные кабели в местах проходов через станину изо­лируют резиновыми втулками, которые устанавливают в отверстие станины. Соединительные кабели увязывают между собой и располагают так, чтобы исключить возможность их задевания за якорь.

В собранной магнитной системе выполняют проверку чередования по­лярности главных и добавочных полюсов.

Чередование полярности главных и добавочных полюсов зависит от на­правления вращения якоря и режима работы машины.

Для проверки правильности сборки обмотку возбуждения подключают к источнику постоянного тока и дают небольшой ток. Внутрь станины вводят компас или иглу, подвешенную на нити за середину. При сближении или со­прикосновении с любым из полюсов игла намагничивается и превращается в постоянный магнит. Затем иглу поочередно подводят к полюсам, обходя их по кругу. При правильном чередовании полярности полюсов игла будет по­очередно у каждого из полюсов поворачиваться на 180°. Так же проверяют чередование полярности добавочных полюсов.

На переднем подшипниковом щите на внутренней кольцевой выточке уста­навливают и закрепляют щеточную траверсу, с полным комплектом щетко­держателей и их соединениями. Щеткодержатели закрепляют с выдержкой жестких допусков на расстояние их относительно друг друга и оси щита. Если щеткодержатели закреплены на отдельных пальцах, го их положение опреде­ляют отверстиями под пальцы, которые сверлят в щите по кондуктору.

Установку переднего подшипникового щита с установленными на нем деталями в станину выполняют при вертикальном ее положении. Щит встав­ляют в станину, и в отверстия станины ввертывают вручную болты. Затяги­вая поочередно болты, расположенные диаметрально противоположно, щит запрессовывают в станину.

Ввод якоря в магнитную систему можно производить как при верти­кальном, так и при горизонтальном расположении магнитной системы.

При сборке машины в вертикальном положении якорь вводят в магнит­ную систему с помощью крана, который захватывает вал якоря за подъемное кольцо, навертываемое на резьбовой конец.

При сборке машины в горизонтальном Положении якорь вводят в магнит­ную систему с помощью крана и специального приспособления (рис. 18.40), которое позволяет придать якорю устойчивое горизонтальное положение.

Запрессовку заднего щита в станину выполняют поочередным затягива­нием болтов, крепящих щит к станине.

Установив машину в горизонтальное положение, проверяют легкость вращения якоря. Неравномерность вращения или заедание якоря при враще­нии свидетельствуют о неправильной сборке машины.

Измеряют воздушные зазоры между якорем и полюсами. Зазоры изме­ряют с помощью набора стальных пластин-щупов толщиной от 0,01 до 3 мм. По величине зазоров делают заключение о правильности сборки машины и ее пригодности к - эксплуатации. Щуп подбирают такой толщины, чтобы он без особого усилия проходил в зазор.

Измерив зазоры в одном месте, вынимают щуп и, поворачивая якорь на 90°, 180°, 270° и 360°, снова повторяют замеры. Измерения проводят под каж­дым полюсом. Зазоры должны быть одинаковыми по всей окружности. Как правило, воздушный зазор под главными полюсами должен быть меньше, чем под добавочными. Величины не должны отличаться друг от друга более чем на ± 10 % от среднего значения. Величины зазоров под главными и доба­вочными полюсами должны соответствовать расчетным данным электриче­ской машины.

Устанавливают по месту траверсу щеткодержателей и проверяют их расположение по рабочей поверхности коллектора (по длине и по окружно­сти), а также проверяют зазоры между щеткодержателями и коллектором.

Зазор между поверхностью коллектора и нижней кромкой обоймы щетко­держателя должен находиться в пределах 1,5...2 мм. Величина этого зазора более 2 мм может привести к нарушению стабильности щеточного контакта. Уменьшение зазора на величину менее 1,5 мм затруднит притирку щеток по коллектору.

Необходимо, чтобы выбранный зазор был одинаковым для всех щетко­держателей данной машины. Для этого между обоймой щеткодержателя и коллектором помещают специальную прокладку из текстолита или винипла­ста. После закрепления щеткодержателей к траверсе прокладки должны лег­ко выниматься.

Для реверсивных машин центральная ось обоймы щеткодержателя ради­ального типа после установки и закрепления его на бракете должна совпадать с нормалью к поверхности коллектора.

Для нереверсивных машин допускается смещение центральной оси обоймы от нормали в сторону вращения на величину не более 1/6 ширины щетки.

Для проверки правильности установки щеткодержателя как в первом, так и во втором случаях в него помещается новая (непритертая) щетка, контакт­ная поверхность которой предварительно натерта мелом. После поворота коллектора на 1 ...2 оборота на поверхности скольжения щетки остается след, по которому определяют правильность установки щеткодержателя. Такая проверка особенно важна для радиальных щеткодержателей. Неправильная установка щеткодержателей может явиться причиной нестабильной работы щеток.

Если на бракетах (щеточных пальцах) предусмотрено расположение по два и более щеткодержателя, необходимо проверить параллельность набе­гающих и сбегающих стенок обойм относительно кромок коллекторных пла­стин. Несоблюдение указанного требования может вызвать нарушение ком­мутации машины.

Щеткодержатели должны располагаться по окружности коллектора сим­метрично. Для проверки симметричности на коллектор накладывается бумаж­ная лента, на которой карандашом отмечается положение сбегающих краев щеток. Затем ленту снимают и измеряют расстояния между отметками. Расста­новка бракетов и щеткодержателей считается удовлетворительной, если раз­ность между наибольшим и наименьшим из измеренных расстояний для круп­ных машин составляет не более 0,5 %, а для машин мощностью менее 200 кВт — 1,5...2 %. Правильной является такая расстановка щеток, при которой щетки равномерно расположены на рабочей поверхности коллектора.

Рисунок 5.43 - Установка щетки в щет­кодержателе

Затем вставляют в щеткодержатели комплект щеток и производят их притирку.

Для удовлетворительной работы скользящего контакта необходимо, чтобы между внутренними плоско­стями обоймы и боковыми поверх­ностями щетки был выдержан впол­не определенный зазор δ (рис.5.43).

Допускаемые отклонения для тангенциальных t и аксиальных а размеров обоймы и щетки, а также величина зазора δ приведены в таб­лице 5.4.

При уменьшении зазора δ возможно заедание щетки в обойме, что приве­дет к нарушению нормального токосъема, ухудшению коммутации, возник­новению искрения и даже кругового огня.

При увеличенном зазоре δ щетки могут сильно вибрировать и колоться, что также приведет к нарушению нормального токосъема.

Чистота обработки внутренних поверхностей обоймы должна быть не ниже V7, чтобы свести к минимуму трение между обоймой и щеткой.

Рекомендуемые МЭК размеры t и а и сечение обойм щеткодержателей электрических машин приведены в табл. 5.5.

Таблица 5.4 - Величина зазора δ и допускаемые отклонения для размеров t и а обоймы и щетки.

Таблица 5.5 - Рекомендуемые МЭК размеры t и а и сечение обойм щеткодержателей

Передаваемое пружиной щеткодержателя давление на щетку определяет эксплуатационные характеристики скользящего контакта: скорость изнаши­вания щетки и коллектора, температуру щеточно-коллекторного узла, каче­ство коммутации, равномерность распределения тока и др.

Чрезмерно высокое давление приводит к увеличению температуры кол­лектора и вызывает повышение износа щеток и коллектора.

При недостаточном давлении возможно появление вибрации щеток, от­рыв их от коллектора с возникновением искрения и дуги, что также сопрово­ждается повышенной скоростью изнашивания щеток (рис. 5.44).

Выбор оптимального давления необходимо производить с учетом приме­няемой марки щеток и особенностей работы конкретной машины.

Рекомендуемые значения удельного давления на щетки приведены в табл. 5.6.

Таблица 5.6 - Рекомендуемые значения удельного давления на щетки

Рисунок 5.44 - Диаграмма зависимости износа щетки от давления

Нажимное усилие пружины Р, Н для обеспечения требуе­мой величины удельного дав­ления следует рассчитывать с учетом применяемой щетки по формуле (для радиального щет­кодержателя):

P = p' ·S ·10³

где p' - удельное давление в контакте, кПа;

S — поперечное сечение щетки в плоскости, перпенди­кулярной ее центральной оси, м².

При определении величины нажимного усилия пру­жины Р, Н для реактивного щеткодержателя (рис. 5.45) необходимо учитывать угол наклона и угол верхнего скоса щетки:

где α - угол наклона щетки - угол между централь­ной осью щетки и нормалью к поверхности коллектора; β - угол верхнего скоса щетки.

Рисунок 5.45 - Схема распределения нажимного усилия на щетку реактивного щеткодержателя

1 – коллектор, 2 – щеткодержатель, 3 щетка, 4 – динамометр,

5 - нажим­ной палец, 6 - пружина

Рисунок 5.46 - Проверка силы нажатия пружины щеткодержателя:

Отклонение величины давления Р для всех щеткодержателей от установленной величины не должно превышать ±10%.

Проволочную пружину щеткодержа­теля изготовляют на токарном станке из стальной проволоки марки ОВС или ро­яльной проволоки, навивая ее на сталь­ной стержень. Пружина должна обеспе­чивать постоянное и равномерное давле­ние на щетку, равное 0,02...0,04 МПа.

Усилие нажатия пружины щеткодер­жателя после регулировки или замены проверяют самым доступным способом, показанным на рисунке 5.46. Усилие нажатия щеток зависит от их марки, кон­струкции машины и др.

Усилие нажатия щеток (3) на коллек­тор (1) определяют следующим образом: подкладывают под щетку на коллектор полоску бумаги (или фольги), затем од­новременно тянут одной рукой за шну­рок, привязанный к крючку динамомет­ра, а другой за бумагу и замечают пока­зание динамометра в момент, когда бума­гу можно легко вытянуть из-под щетки.

Удельное нажатие определяют как частое от деления значения, показан­ного динамометром в граммах, на поперечное сечение щетки в квадратных сантиметрах.

После регулировки и соединения щеточного узла машину транспортиру­ют на стендовые испытания.

После испытания машины постоянного тока производится отделочные операции:

1. закрывают крышками коллекторные люки станины;

2. на конец вала устанавливают шпонку;

3. конец вала смазывают антикоррозионной смазкой, обертывают бумагой и обвязывают бечевкой;

4. на концы выводных кабелей закрепляют ярлычки согласно схеме соединений;

5. сверлят отверстия для крепления паспортной таблички;

6. паспортную табличку заклепками прикрепляют к станине.

Контрольные вопросы

1. Из каких этапов состоит технологический процесс сборки электрической машины?

2. Какая последовательность разработки технологии сборки электрической машины?

3. Как проводится размерно-точностной анализ?

4. Что называют размерной цепью?

5. Какими методами достигают точности замыкающего звена (методы сборки)?

6. Какие существуют основные организационные формы сборки?

7. Что такое поточная или непоточная формы сборки?

8. Что такое такт выпуска?

9. Дайте характеристику подвижным и неподвижным соединениям деталей.

10. Какие существуют способы стопорения наречных крепежных деталей?

11. Как определить максимальное усилие запрессовки при сборке под прессом?

12. Что такое поперечная (тепловая) сборка?

13. Дайте характеристику соединениям пайкой?

14. Когда применяют соединение деталей клепкой?

15. Дайте характеристику подшипникам качения.

16. Какие существуют способы установки шарикоподшипников?

17. Какие виды смазки применяют для подшипников качения?

18. Когда применяют подшипники скольжения в электрических машинах?

19. Какие способы смазки применяют для подшипников скольжения?

20. Как влияет величина зазора между цапфой и вкладышем на правильную работу подшип­ника скольжения?

21. Какие существуют способы крепления сердечника ротора на валу?

22. Схема запрессовки вала в сердечник ротора.

23. Последовательность выполнения операций на линии ЛCP200A для сборки роторов

24. Как выполняется крепление сердечника ротора на валу шпонкой?

25. Что представляет собой технологическая операция балансировки ротора (якоря)?

26. Что такое статическая, моментная и динамическая неуравновешенность?

27. Когда применяют статическую балансировку роторов?

28. Когда применяют динамическую балансировку роторов?

29 Схема станка для динамической балансировки якорей (роторов)?

30. Какими способами устраняют неуравновешенность роторов малых электрических машин?

31. Какие существуют способы крепления балансировочных грузов?

32. Как производится сборка сердечника и корпуса посадкой с натягом?

33. Какая последовательность основных операций при общей сборке электрической машины переменного тока?

34. Какая последовательность основных операций при общей сборке машины постоянного тока?