ПСЖД лабы

нии электровоза. Сверху к остову присоединяются патрубки системы вентиляции, а сбоку и снизу предусмотрены смотровые люки. С торцов остов ТЭД имеет горловины, через которые в него устанавливают полюса и якорь. Горловины закрываются подшипниковыми щитами. В этих щитах размещаются моторно-якорные подшипники, в которых закрепляются концы вала якоря.

Сердечники главных полюсов 2, как и сердечник якоря 4, набираются из тонких листов электротехнической стали для уменьшения вихревых токов, вызывающих нагрев сердечников и, следовательно, потери энергии. Обмотки возбуждения главных полюсов выполняют в виде катушек 3 из медного прямоугольного профиля. Полярность полюса определяется направлением тока в обмотке возбуждения, которое задаётся крестом (направление «от нас») и точкой (направление «к нам»). Если смотреть со стороны вала якоря 7 на верхний северный полюс N (см. рисунок 1.3, а) и его катушку обмотки возбуждения, то можно установить, что в левой части катушки ток возбуждения

Рисунок 1.3 — Конструктивная схема тягового двигателя постоянного тока

а — поперечный разрез ТЭД по линии M N: 1 — остов, 2 — сердечник главного полюса, 3 — катушка обмотки возбуждения, 4 — сердечник якоря, 5 — проводник обмотки якоря, 6 — водушный зазор, 7 — вал якоря, 10 — пазы сердечника; б — вид сбоку на якорь и коллектор ТЭД: 7 — вал якоря, 8 — коллектор ТЭД, 9 — якорь ТЭД

11

ввитках протекает «от нас» (показан крест), а в правой части — «к нам» (показана точка). У правого южного полюса S в витках левой части катушки ток возбуждения протекает по направлению «к нам» (показана точка), а в витках правой части — по направлению «от нас» (показан крест). Таким образом, при обходе главных полюсов остова по часовой стрелке вокруг вала якоря их полярность меняется, достигается это посредством подключения начала катушки верхнего полюса N к началу катушки правого южного полюса S, затем подключением конца катушки правого южного полюса S к концу катушки нижнего северного полюса N и т. д. В результате в одних катушках главных полюсов ток возбуждения протекает от начала к концу, а в других — от конца катушки к началу. Число главных полюсов всегда чётное (обычно 4 или 6 у электровозов постоянного тока и 6 — у электровозов переменного тока) и обозначается 2 р, где р — число пар полюсов. Магнитный поток одного полюса обозначается Ф. Остов, сердечники полюсов и якоря, а также воздушный зазор между сердечником полюса и якорем образуют магнитную цепь ТЭД, по которой замыкается магнитный поток Ф главных полюсов.

Сердечник якоря выполняют шихтованным. Перед его сборкой у круглых листов электротехнической стали по внешней окружности штамповкой делают прямоугольные вырезы. После сборки листов

впакет эти вырезы образуют продольные пазы 10, в которых размещают проводники 5 обмотки якоря. Однако обмотку якоря для ТЭД на рисунке 1.3, а изготавливают в виде отдельных медных изолированных секций, которые только в определённой степени напоминают рамку A B C D на рисунке 1.2. Каждая секция или рамка состоит из двух проводников (например, A B и C D).

Эти проводники соединяют один с другим в такой последователь-

ности, чтобы все силы взаимодействия F1 и F2, возникающие согласно закону Ампера между проводниками с токами I1, I2 и магнитным потоком Ф, стремились вращать рамку A B C D (рисунок 1.1, б) и якорь ТЭД (рисунок 1.3, а) в одну сторону. Для этого соединяемые в секцию проводники, образующие виток обмотки, должны быть расположены один от другого на расстоянии, примерно равным расстоянию между полюсами (т. е. должны находиться под разноимёнными полюсами),

атоки в них должны иметь противоположное направление. Совокупность всех секций называют обмоткой якоря. Для расчёта

принимают, что обмотка якоря состоит из проводников, общее число которых обозначают буквой N. Они образуют несколько параллельных ветвей, в каждой из которых несколько проводников соединяют-

12

ся последовательно. Отсюда следующие обозначения: 2а — число параллельных ветвей обмотки якоря, где а — число пар параллельных ветвей обмотки якоря.

1.3.3 Принцип действия коллектора и конструктивные параметры тягового двигателя

На рисунке 1.4 построена упрощённая развёрнутая схема обмотки якоря со следующими параметрами: N = 8, 2p = 4, 2a = 4.

Рисунок 1.4 — Упрощённая развёрнутая схема обмотки якоря

1–8 — проводники обмотки якоря; 9 — пластины коллектора; 10 — угольно-графитовые щётки

На этом рисунке штриховыми линиями показаны зоны действия полюсов N и S, цифрами от 1 до 8 обозначены проводники обмотки якоря, цифрой 9 — пластины коллектора, цифрой 10 — угольные щётки, VЯ — направление вращения якоря, I1 — токи в проводниках обмотки якоря, U — напряжение, приложенное к тяговому двигателю.

13

К обмотке якоря ток подводится через неподвижные угольные щётки 10 и пластины коллектора 9, который вместе со щётками, щёткодержателями и их деталями относится к числу наиболее ответственных узлов ТЭД, требующих постоянного внимания и ухода в эксплуатации. Коллектор представляет собой набор тщательно подобранных, радиально расположенных по его окружности медных пластин, изолированных друг от друга миканитовой изоляцией. Пластины коллектора крепятся на цилиндрической стальной коробке, в нижней своей части они имеют форму ласточкиного хвоста и стягиваются нажимными шайбами и болтами.

Коллектор является электромеханическим преобразователем постоянного тока, подводимого к щёткам, в переменный, протекающий по проводникам обмотки якоря. В момент, когда щётка замыкает две пластины коллектора, практически мгновенно изменяется направление тока на обратное в проводниках этой секции. Этот процесс называется коммутацией тока в обмотке якоря ТЭД. Таким образом, коллектор в ТЭД выполняет две функции:

— через пластины коллектора ток от стационарного источника подводится в обмотку вращающегося якоря;

— с помощью коллектора изменяется направление тока в проводниках обмотки якоря при перемещении их из зоны действия одного полюса в зону другого. Это необходимо для сохранения направления силы Ампера.

1.4 Порядок выполнения работы

По рекомендуемой литературе изучить принцип действия тягового электродвигателя.

По плакатам, натурным образцам и литературе ознакомиться с конструкцией тягового электродвигателя постоянного тока.

1.5 Контрольные вопросы

1 Назначение тягового электрического двигателя.

2 На чем основан принцип действия электродвигателя?

3 Основные узлы электродвигателя и их назначение.

14

1.6 Рекомендуемая учебная литература

1Захарченко Д. Д. и др. Тяговые электрические машины и трансформаторы: учеб. для вузов ж.-д. трансп./Д. Д. Захарченко, Н. А. Ротанов и др. — М. : Транспорт, 1979. — 303 с.

2Бочаров В. И. и др. Магистральные электровозы. Электрические машины и трансформаторное оборудование/В. И. Бочаров и др. — М. : Машиностроение, 1968. — 444 с.

4Сидоров Н. И., Сидорова Н. Н. Как устроен и работает электровоз. — М. : Транспорт, 1988. — 223 с.

Ознакомиться с неисправностями колесных пар, при которых запрещается выдавать электровозы в эксплуатацию; получить практические навыки осмотра колесных пар и измерения износов их бандажей.

2.2 Формируемые компетенции

ПК 8 — способен … обоснованно выбирать … методы защиты человека и природной среды от опасностей;

ПК 12 — готов использовать знания по организации … безопасности … на объектах экономики.

2.3 Общие сведения

Колесные пары являются наиболее ответственными узлами локомотивов, от их надежности зависит безопасность движения. Колесные пары жестко воспринимают все удары от неровностей пути как

15

в вертикальном, так и в горизонтальном направлении и, в свою очередь, сами жестко воздействуют на путь. Детали колесных пар воспринимают вращающий момент от вала тягового электродвигателя при реализации тягового усилия, поэтому от конструкции колесных пар требуется обеспечение необходимой прочности всех их элементов.

Колесная пара (рисунок 2.1) состоит из оси 5, колесных центров 1, бандажей 2, зубчатых колес 4 и бандажных колец 3.

Рисунок 2.1 — Колесная пара электровоза ВЛ11

Оси колесных пар — кованные из осевой стали. Ось (рисунок 2.2) состоит из средней части 1, шеек моторно-осевых подшипников 2,

Рисунок 2.2 — Ось колесной пары электровоза ВЛ11

16

подступичных частей 3, предподступичных частей 4, буксовых шеек 5. При обточке осей следят, чтобы переходы от одного диаметра к другому не имели резких уступов. Это может явиться причиной их излома. На правой и левой торцах оси наносится маркировка, характеризующая изготовление и ремонт колесной пары.

Колеса бывают бандажные и цельнокатаные. На локомотивах чаще применяют первые. Бандажные колеса состоят из трех частей: колесного центра, бандажа и бандажного кольца.

Колесные центры отливаются из мартеновской стали, а бандажи прокатываются из специальной бандажной стали. Колесный центр имеет обод, диск (или спицы) и ступицу.

Бандаж насаживается на обод колесного центра с натягом 1–1,5 мм. Предварительно перед насадкой бандаж нагревают до температуры 250–320 °С. Для контроля положения бандажа относительно колесного центра бандаж накернивают, а на ободе колесного центра делают риску. Чтобы контрольные отметки легко было найти, в месте их расположения наносят полосу на бандаж красной краской, а на ободе — белой. Поверхности бандажа придают специальный профиль. Гребень предохраняет колесную пару от схода.

Оси запрессовывают в колесные центры на прессе в холодном состоянии усилием 1080–1470 кН, обеспечивая натяг 0,16–0,22 мм.

Передача вращающего момента от вала якоря тягового двигателя к оси колесной пары осуществляется зубчатой передачей, которая состоит из зубчатых колес, насаженных на ось колесной пары, и шестерен, насаженных на вал якоря тягового двигателя или соединенных с ним приводом.

По конструктивному исполнению зубчатые колеса разделяются на цельные и составные. Цельное зубчатое колесо (рисунок 2.3) состоит из ступицы 1, диска 2 и обода 4, на котором нарезаны зубья 3. Составное зубчатое колесо имеет отдельный венец, соединенный с центром зубчатого колеса жестко или при помощи упругих элементов.

Колесные пары грузовых электровозов ВЛ22 М имеют двухстороннюю упругую прямозубую передачу с эвольвентным зацеплением с модулем 10. Все остальные электровозы позднейшей постройки оборудованы колесными парами с двухсторонней, жесткой косозубой эвольвентной передачей с нормальным модулем 10.

Колесные пары пассажирских электровозов ЧС имеют по одному составному зубчатому колесу, прямозубый венец которого крепится болтами к ступице колесного центра, плотность крепления которых проверяется слесарным молотком массой 200 г.

17

Рисунок 2.3 — Цельное зубчатое колесо электровоза Н60

1 — ступица; 2 — диск; 3 — зубья; 4 — обод

Бандажи для всех электровозов одинаковые по своим размерам: ширина — 140+3–2 и диаметр по кругу катания — 1250 мм.

В середине 80 х годов резко увеличился износ гребней бандажей, что было вызвано рядом факторов: сужением колеи с 1524 мм до 1520 мм, переходом на рельсы Р75 (более твердые, чем бандажи), заменой у вагонов подшипников скольжения на подшипники качения, что исключило естественную смазку рельс, потерей упругости резиново металлических элементов поводков букс, нарушениями технологии ремонта тележек локомотивов и вагонов.

С целью снижения износа гребней департамент локомотивного хозяйства (ЦТ) инструкцией по форматированию и ремонту колесных пар [1], ввел несколько профилей бандажей, в том числе профили по ГОСТ 11018–87, с высотой гребня 28 мм, профили Зинюка — Никитского, ДМеТИ, профиль бандажей средней колесной пары электровозов ЧС. Новые бандажи по инструкции [1] выпускаются из ремонта с профилем бандажей по ГОСТ 11018–2000 (11018–87) и перетачиваются на указанные выше профили в эксплуатации.

При эксплуатации электровозов по кругу катания бандажа появляется износ, который называют прокатом, изнашивается гребень бандажа по толщине, изменяется его профиль с образованием подреза и остроконечного наката, имеют место ползуны (выбоины) на поверхности качения.

18

Для измерения износов поверхности бандажей разработаны специальные измерительные инструменты, называемые шаблонами:

— шаблон для измерения гребневых бандажей локомотивов с профилем. ГОСТ 11018–2000 (11018–87) (прокат, толщина гребней и ползунов (выбоин)) (рисунок 2.4);

Рисунок 2.4 — Шаблон для измерения проката бандажа (а) и толщины гребня бандажа (б)

— шаблон для измерения локомотивных бандажей с маломерными и подрезанными гребнями (проката до № 263, толщины гребней и выбоин) для электровозов ЧС2, ЧС2 Т, ЧС4, ЧС4 Т;

— толщиномер для измерения толщины и местного уширения бандажа и обода цельнокатаного колеса со шкалой до 100 мм;

— шаблон для измерения вертикального подреза гребней (рисунок 2.5);

Рисунок 2.5 — Выявление вертикального подреза гребня

а — гребень бракуется; б — гребень не бракуется

19

— универсальный шаблон УТ 1 (рисунок 2.6); — шаблон допусковой Д 01 (рисунок 2.7);

Рисунок 2.6 — Шаблон универсальный (модель УТ 1)

1 — вертикальная опора; 2 — ролик опоры 1; 3, 4 — вертикальная опора с постоянным магнитом и державкой; 5 — горизонтальная штанга с линейкой; 6 — вертикальная линейка; 7 — рамка; 8 — зажимной винт; 9 — рамка; 10 — зажимной винт; 11 — измерительная ножка; 12 — горизонтальная линейка; 13 — винт зажимной горизонтальной линейки; qк — параметр крутизны гребня

Рисунок 2.7 — Шаблон допускового контроля (ДО1)

а — бандаж не бракуется; б — бандаж бракуется

20