Устройство и оборудование тепловоза (профессия «машинист локомотива», 2016 год)

электродвигателя предусмотрено резьбовое отверстие с выходом на сопрягаемую посадочную

поверхность под установку специального ручного гидронасоса.

Зубчатое колесо состоит из зубчатого венца 6, который через упругие элементы 1 и 2

посредством тарелок

19, призонных втулок

4, болтов

11 и гаек

3 соединен со ступицей

20,

насаженной на ось колесной пары с натягом 0,16-0,22 мм, и жестко центрирован через ролики 10 по

ее сферической поверхности. Момент затяжки болтов крепления тарелок 80 - 90 Н • м (8—9 кгс • м).

Рис.74. Зубчатое колесо:

1,2 - упругие элементы; 3

- гайка;

- призонные

втулки;

5,7,8,16,18

втулки;

- зубчатый

венец;

- кольцо;

ролик;

11- болт;

12-

отражательное кольцо;

13-

шайба;

полукольцо;

15,22

-пальцы;

17,23,24-

амортизаторы;

19-

тарелка; 20-ступица; 21-

пружинное кольцо;

Зубчатый венец

изготавливают из стали

45ХН.

Рабочая

поверхность

зубьев

подвергается секторной

закалке токами высокой

частоты на глубину 3—5

мм и по .высоте 4—б мм от впадины зуба до твердости HRC³50, твердость сердцевины зуба и обода

венца НВ255—НВ302. Впадины зубьев упрочняют накаткой роликами диаметром 120 мм с усилием

85—95 кН (8500—9500 кгс). После закалки и шлифовки профиль зуба и впадины венца подвергают

магнитной дефектоскопии. Упругие элементы для получения нелинейной характеристики

тангенциальной жесткости зубчатого колеса выполнены разной жесткости двух типов. Восемь

элементов 1 (малой жесткости) имеют жесткость (125—135)104 Н/м (125—135кгс/мм) и установлены

в отверстия диаметром 70 мм тарелок и зубчатого венца по скользящей посадке. Они состоят из

пальца 22, на наружную профильную поверхность которого насажены резиновые амортизаторы 24 и

23, предварительно вставленные в металлические втулки 5, 7 и 8. Втулки 5 и 7 выполнены с

ограничительными буртами, препятствующими одностороннему свободному осевому перемещению

по ним венца. Поэтому сформированные упругие элементы 1 устанавливают на колесе по четыре

ограничительными буртами на каждой стороне зубчатого венца. Упругие элементы в тарелках и венце

закрепляют стопорными пружинными кольцами 21. Восемь других упругих элементов 2 имеют

большую жесткость, равную (47—50) 106 Н/м (470—500 кгс/мм). Они установлены в отверстия

тарелок по скользящей посадке, а в отверстие венца — с радиальным зазором 4 мм. Упругий элемент

2 также состоит из профильного пальца 15, на концы которого напрессованы резиновые амортизаторы

17, предварительно вставленные в металлические втулки 16 и 18. Для предотвращения сползания

втулка 16 имеет ограничительный бурт и проточку, а втулка 18 — две проточки под установку

стопорных пружинных колец 21. Необрезиненная поверхность пальца выполнена бочкообразной

(радиусом

270 мм). Все резиновые амортизаторы упругих элементов изготовляют из

маслобензостойкой резины. Формирование упругих элементов производится способом запрессовки

резиновых амортизаторов в металлическую арматуру, при этом посадочные поверхности

предварительно смазывают смесью из

% касторового масла и

% этилового спирта.

Сформированные упругие элементы для стабилизации сцепления резины с металлом выдерживают в

течение 20 дней при температуре 288—303 К (15—30° С) без нагружения и доступа света. При сборке

упругого зубчатого колеса между венцом и ступицей устанавливают без сепаратора 90 роликов 10

размером 15х25 мм, которые обеспечивают относительное поворачивание венца и ступицы через тело

качения, жесткую их центровку и разгрузку упругих элементов от радиальных усилий в зубчатом

зацеплении тяговой передачи. Для возможности самоустановки зубчатого венца поверхность ступицы

под роликами выполнена сферической радиусом 300 мм и упругие элементы сформированы с

зазорами до 5 мм между ограничительными буртами втулок. Поверхности венца и ступицы под

роликами термообработаны до твердости HRC³ 48. В целях предотвращения выпадания пальцев 15 и

22 с наружных сторон тарелок прикреплены ограничительные кольца 9. Тарелки, втулки и пальцы

изготовлены из стали 45 или 38ХС и термообработаны с целью повышения износостойкости гнезд

под упругие элементы.

Передача вращающего момента зубчатым колесом, имеющим упругие элементы разной

жесткости двух типов, осуществляется как бы в два этапа: сначала при малом вращающем моменте в

работу вступают упругие элементы 1 с меньшей жесткостью, а затем с увеличением вращающего

момента (при трогании) венец поворачивается, и при угле поворота примерно Г вступают в работу

более жесткие элементы 2. Таким образом обеспечивается требуемая нелинейная характеристика

тангенциальной жесткости упругого зубчатого колеса.

Для осмотра состояния деталей упругого зубчатого колеса при ремонтах, а также замены

упругих элементов предусмотрена возможность полной его разборки без расформирования колесной

пары. Разборка производится в сторону противоположного колесного центра.

Применение в тяговом редукторе упругого зубчатого колеса позволило значительно (в 3 раза)

снизить динамические нагрузки, возникающие в зацеплении при движении тепловоза, и, как показал

опыт эксплуатации тепловозов, главное — достичь эксплуатационной долговечности зубчатой

передачи не менее 1,2 млн. км пробега.

Для создания масляной ванны и предохранения зубчатых колес и шестерен от песка, пыли и

других абразивных материалов тяговая зубчатая передача помещена в кожухе.

Кожух тягового редуктора состоит из двух разъемных сварной конструкции половин верхней

1 и нижней 12 с линией разъема по центрам шестерни и зубчатого колеса. Между верхней и нижней

половинами кожуха для уплотнения разъема по всему периметру в паз, образованный приваренными

изнутри и снаружи верхней половины кожуха накладками, укладывают уплотнительную резиновую

трубку 6. Скрепляют две половины четырьмя болтами 7 через прокладки 8 толщиной,

обеспечивающей установку уплотнительной трубки по разъему с преднатягом.

Рис.75.

Кожух

тягового

редуктора:

1 - верхняя часть кожуха; 2 - скобы; 3 - ребра жесткости; 4, 9, 11 - бонки; 5 - полукольцо

отбойное; 6 - прокладки; 7 - болты; 8 - накладки уплотнительные; 10 - уплотнение; 12 - нижняя

часть кожуха; 13 - горловина для заливки масла.

Кожух центрируют горловиной по бурту вкладыша осевого подшипника и жестко крепят к

остову тягового электродвигателя в трех точках болтами М42 через две бонки 4 и 9, приваренные к

несущей боковой стенке вблизи центра зубчатого колеса для восприятия основной массы кожуха, и

бонку 11, приваренную на нижней половине к листу и обечайке для обеспечения правильной

установки кожуха относительно зубчатого колеса. С помощью прокладок, устанавливаемых под

бонки крепления, регулируют зазор между торцами зубчатого колеса и стенками кожуха (который

должен быть не менее 8 мм), а также радиальный зазор между ступицей колесного центра и

горловиной кожуха (который должен быть не менее 1,5 мм). Регулирование зазоров необходимо из-за

износа осевого подшипника в процессе эксплуатации. Момент затяжки болтов должен быть 1400—

1600 Н • м (140—160 кгс • м). Кожух от внешней среды в месте соприкосновения горловины с буртом

вкладыша осевого подшипника уплотняют войлочными полукольцами, уложенными в пазы

горловины, а по отверстию монтажа ведущей шестерни установкой с преднатягом войлочного кольца

между стенкой кожуха и подшипниковым щитом тягового электродвигателя. По оси уплотнение

кожуха выполнено бесконтактным с дополнительным расширительным коробом, который имеет

отражательное полукольцо 5 и в нижней части отверстие для возврата проникшей смазки снова в

полость кожуха. Герметичность сварных соединений кожуха проверяют керосином. Особое внимание

уделяют уплотнению между кожухом и осевым подшипником, так как смазки разные и их

смешивание резко снижает работоспособность рассматриваемых узлов и особенно польстерного

устройства смазки осевого подшипника вследствие замасливания фитилей вязкой смазкой зубчатой

передачи. Это уплотнение выполнено бесконтактным лабиринтно-кольцевым, образованным

отбойным кольцом на ступице зубчатого колеса и желобом, который удерживается полукольцами (по

одному на каждой половине), приваренными внутри на несущей боковине кожуха. На пути

уплотнения в нижней части полукольца имеется отверстие, которое служит для отвода проникшей

через уплотнение смазки за пределы кожуха. Зубчатая передача тягового редуктора смазывается

способом окунания, при котором зубчатое колесо захватывает смазку из нижней части кожуха и

подает на рабочую часть зацепления с зубьями шестерни. В нижнюю половину кожуха заливается

смазка СТП в количестве 5 кг. При этом зубья колеса погружаются в масло, не превышая окружности

впадин, которое благодаря своим высоким показателям вязкости создает на поверхности зубьев

непрерывный стабильный смазочный слой и в то же время стекает в нижнюю часть кожуха. Смазка

СТП зубчатой передачи тягового редуктора, как показал опыт эксплуатации, обладает хорошей

влагостойкостью и устойчивостью к окислению, имеет высокий показатель вязкости и

удовлетворительные смазывающие качества при низких температурах

223 К

(—50° С). Для

предупреждения повышения давления газов в кожухе на его верхней половине установили сапун,

соединяющий полость кожуха с атмосферой.

В эксплуатации контроль уровня смазки и ее дозаправку производят через горловину,

закрытую резьбовой пробкой. Уровень смазки ограничивается нижним краем заправочной горловины.

Подвешивание тягового электродвигателя 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 HRC³50. 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 3, приваренные к балочкам. Направляющие стержни удерживаются от выпадания

снизу валиками 7, закрепленными болтами к кронштейну рамы тележки.

Рис.75. Подвешивание тягового электродвигателя:

2-стяжной болт;

3-пружина;

11-верхняя и нижняя

балочки; 5, 10-накладки; 6-кронштейн рамы тележки; 8-

трубчатый выступ; 9-направляющий стержень

Установка колесно-моторного блока на тележку

производится при повернутом двигателе приблизительно на

30° к горизонтали путем спуска 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, кронштейнов тележки, которые после пробега 400 тыс. км

подлежат периодической замене или восстановительному ремонту.

4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

ВОЗБУДИТЕЛЬ ВС-650В

Служит для питания (через полууправляемый выпрямитель) постоянным током обмотки

возбуждения тягового генератора. Он относится к вспомогательным тяговым электрическим машинам

и представляет собой однофазный синхронный генератор повышенной частоты, защищенного

исполнения, самовентилируемый.

Рис. 76 - Возбудитель ВС-650В

1 - лабиринтная крышка; 2 - упорное кольцо; 3 - шарикоподшипник; 4 - уплотнительное кольцо; 5 -

лабиринтная крышка; 6 - подшипниковый щит; 7 - траверса; 8 - станина; 9 - контактные кольца; 10

- якорь; 11 - обмотка; 12 - сердечник

якоря; 13 - стеклобандаж; 14 -

сердечник полюса; 15 - катушка полюса;

16 - вентилятор; 17 - подшипниковый

щит; 18 - вал; 19 - щеткодержатель; 20

- паз сердечника якоря; 21 - смазочная

трубка.

Статор возбудителя состоит из

станины, изготовленной из листовой

стали, в которой установлены восемь

полюсов моноблочной конструкции. К

станине приварены с обоих сторон лапы,

которыми возбудитель опирается и

крепится, а также стальные ребра с

проушинами для подъема машины и ее

транспортировки. Сердечники полюсов собраны из штампованных листов электротехнической стали,

спрессованы и стянуты заклепками. В башмаки полюсов встроена короткозамкнутая демпферная

обмотка в виде медных стержней круглого и прямоугольного сечений. Катушки полюсов являются

элементами независимой обмотки возбуждения возбудителя и соединены последовательно. Концы

обмотки выведены в коробку выводов. Изоляция полюсных катушек выполнена из материалов класса

F. Катушку и сердечник полюса пропитывают в сборе в эпоксидном компаунде. Якорь возбудителя

соединен муфтой с распределительным редуктором дизеля и приводится им во вращение. Сердечник

якоря состоит из штампованных листов, электротехнической стали толщиной 0,5 мм, нашихтованных

на стальной вал. Спрессованный сердечник удерживается в осевом направлении латунной втулкой со

стороны контактных колец и обмоткодержателем со стороны свободного конца вала. Все детали

крепятся на валу шпонками.

Обмотка якоря по типу волновая, концы ее катушек пропаяны серебросодержащим припоем в

медных втулках, вставленных в прямоугольные пазы по окружности пластмассовой части втулки.

Расположение проводников в пазах горизонтальное. Обмотка укреплена на сердечнике с помощью

стеклобандажа. Якорь пропитывается в термореактивном лаке. На его вал напрессованы

изолированные от него два контактных кольца из специальной антикоррозийной стали, которые с

помощью двух контактных шпилек соединены с выводами якорной обмотки.

На рабочей поверхности контактных колец нарезают винтообразные канавки. Якорь опирается

на подшипниковые щиты через два шарикоподшипника. Подшипники насаживают на вал якоря с

натягом и с обеих сторон закрывают стальными крышками с лабиринтными канавками.

Подшипниковые щиты центрируют в станине «замками» и закрепляют на ней болтами.

Смазку в подшипники добавляют через стальные трубки, вваренные в отверстия

подшипниковых щитов со стороны привода и контактных колец. При запрессовке смазка, заполняя

внутреннюю смазочную полость каждого из подшипниковых узлов, проходит между шариками

подшипника, смазывает их и попадает в наружную смазочную полость. Применяется консистентная

смазка марки ЖРО ТУ32ЦТ520-73.

Щеткодержатели крепят на пластмассовой траверсе и соединяют токосборными шинами с

отводами в коробку выводов, а траверсу - болтами к переднему подшипниковому щиту.

Конструкция щеткодержателя предусматривает постоянство усилия нажатия курка пружины

на щетку по мере срабатывания последней. Щеткодержатель унифицирован с щеткодержателем

генератора ГС-501А. На возбудителе применены щетки марки ЭГ-4 размером

25×32×64 мм

резиновыми амортизаторами. Давление пружины на щетку обеспечивается в пределах 16 -20 Н (1,6-

2,0 КГс)

Охлаждающий воздух прогоняется через полость машины литым вентилятором из

алюминиевого сплава и выбрасывается через окна в станине со стороны контактных колец.

Вентиляционные окна на входе и выходе охлаждающего воздуха закрываются съемными сеткой и

крышкой с выштампованными в них отверстиями. Вентилятор крепится болтами к стальной ступице,

смонтированной на валу со стороны свободного конца.

4.2 СТАРТЕР-ГЕНЕРАТОР

Предназначен для работы в двух режимах: стартерном

- в качестве электродвигателя

последовательного возбуждения с питанием от аккумуляторной батареи при пуске дизеля и в

генераторном в качестве вспомогательного генератора с независимым возбуждением,

осуществляющего питание электрических цепей управления и электродвигателей постоянного тока

собственных нужд; освещения и заряда аккумуляторной батареи тепловоза при напряжении 110±3В.

Рис. 77. - Стартер-генератор

1 - подшипник; 2 - передний

подшипниковый щит;

коллектор; 4 - траверса; 5 -

катушка полюса;

магнитная система;

якорь; 8 - вентилятор; 9 -

задний подшипниковый щит;

10 - подшипник; 11 - вал.

Стартер-генератор

выполнен в горизонтальном

защищенном исполнении с

самовентиляцией

и через

упругую муфту связан с

распределительным

редуктором

дизеля.

На

круглой стальной станине укреплены четыре главных и четыре добавочных полюса с катушками

возбуждения, составляющие в совокупности магнитную систему возбуждения стартер - генератора. К

торцевым сторонам станины крепят задний и передний подшипниковые щиты. Якорь установлен в

двух подшипниках: со стороны коллектора -шариковый, со стороны привода - роликовый. Стартер-

генератор к станине тягового генератора крепят четырьмя болтами.

4.3 ГЛАВНЫЙ 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 переменный ток частотой

35-100 Гц идет в

выпрямительную установку, а затем выпрямленный к тяговым электродвигателям постоянного тока.

Рис. 78. - Тяговый генератор ГС-501А

- дистанционные кольца;

- сферический

роликоподшипник;

- ступица;

- крышка подшипника;

- контактные кольца;

- щеткодержатель со

щеткой;

- ротор;

- подшипниковый щит;

- статор;

- обмотка статора;

- обмоткодержатель;

15 - корпус статора;

16 - сердечник статора;

21 - вал ротора;

22 - фланец ротора;

23 - корпус ротора;

24 -

сердечник

индуктора.

Генератор

установлен

на

поддизельной раме и состоит из:

1)статора;

ротора;

подшипникового

щита;

контактной системы.

Статор имеет:

1) корпус; 2) сердечник; 3)

обмотку.

Корпус сварной, изготовлен из стальных листов, которым с помощью вальцевания придается

цилиндрическая форма. К корпусу параллельно его оси с двух сторон приварены опорные лапы для

установки генератора на поддизельную раму. Перпендикулярно лапам для повышения их жесткости

приварены к корпусу стальные ребра с проушинами, предназначенные для подъема и

транспортировки генератора. В верхней части корпуса имеются кронштейны для установки

синхронного возбудителя, стартер-генератора и коробки для выводных кабелей.

Сердечник выполнен из штампованных, изолированных друг от друга (для уменьшения вихревых

токов) листов высоколегированной электротехнической стали толщиной 0,5 мм. После шихтовки

сердечник стягивается с помощью шпилек и нажимных шайб. В листах сердечника выштампованы

144 паза и 120 вентиляционных отверстий диаметром 27 мм.

Рис. 79. - Устройство тягового генератора ГС-501А

11 - катушка полюса ротора; 12 - полюс ротора; 13 - демпферная обмотка; 17 - паз сердечника

статора; 18 - вентиляционный канал; 19 - сердечник полюса ротора; 20 - клин; 27 - опорная лапа;

28 - ребра жесткости.

Обмотка двухслойная волновая,

стержневая. Шаг по пазам

1-13-25,

выполнена из медного изолированного

провода размером

2,1×9,3 мм и

уложена в пазы. Изолирована от

корпуса

полиамидной

активированной

фторопластовой

пленками с выстилкой паза пленко-

стеклотканью.

Для

уменьшения

пульсации выпрямленного напряжения

обмотка выполнена по схеме двух

независимых

звезд

(с

двумя

параллельными

ветвями

в каждой),

сдвинутых одна относительно другой

на 30ºС.

Рис. 80. - Устройство статора

10, 29 - обмотка статора; 20 - клин;

30 - полюс возбуждения.

Электросекция обмотки прямоугольной формы, соответствующей форме паза сердечника,

выполнена 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. Система

выводов обмотки статора усиленная, и пайка их к

шинам производится серебросодержащим припоем:

всего- шесть фазных, два нулевых вывода и два

вывода обмотки возбуждения.

Ротор состоит из:

1) вала;

2) корпуса;

фланца;

4) индуктора;

5) двенадцати полюсов

возбуждения. Вал ротора выполнен укороченным,

запрессован во втулку корпуса и имеет свободный

конец,

позволяющий отбор мощности на

собственные нужды тепловоза. Корпус сварно-литой

конструкции, круглого сечения. С одного конца в

него вварена стальная литая втулка, а с другого

фланец. По периметру к корпусу приварены ребра на

которые нашихтовывается индуктор. Фланцем корпус крепится к ведомому диску пластинчатой

муфты призонными болтами.

Индуктор набирается из двухмиллиметровых стальных листов и стягивается нажимными

шайбами. В листах выштампованы 12 пазов в виде «ласточкиного хвоста», в которых клиньями

крепят полюса возбуждения. Полюс возбуждения состоит из сердечника, катушки и демпферной

обмотки. Сердечник набирается из листов стали толщиной 1,4 мм, спрессовывается и стягивается

четырьмя стальными шпильками.

Катушка выполнена из медной ленты ЛММ размером 1,35+25 мм, гнутой на ребро. Между

витками меди проложена изоляция, катушка пропитана в сборе с сердечником в эпоксидном

компаунде и имеет изоляцию типа «монолит-2» класса F и 66 витков.

Демпферная обмотка встроена в пазы полюсных наконечников. Она выполнена из восьми

медных стержней диаметром 12 мм, соединенных между собой по торцам короткозамыкающими

сегментами и пропаяны в них, либо из стальных стержней, приваренных по торцам к полюсным

щекам.

В машинах переменного тока стремятся получить вращающуюся круговую

намагничивающую силу, так как только она создает синхронно вращающийся поток, с помощью

которого передается энергия от статора к ротору (или наоборот). Поэтому стремятся

уменьшить все высшие гармоники намагничивающей силы. Стержни, замкнутые по краям

соединительными кольцами, создают ряд короткозамкнутых контуров, демпфирующих

(ослабляющих) поля, вращающиеся несинхронно.

Подшипниковый щит сварной конструкции укреплен болтами на корпусе статора. В щите

имеется выемная ступица обеспечивающая возможность замены роликоподшипника без снятия щита

с генератора и без отъема генератора от дизеля.

Подшипниковый щит является несущей частью, так как на ступицу через роликовый

подшипник опирается одной стороной ротор. Подшипник ротора самоустанавливающийся, со

сферическими роликами. Конструкция подшипникового узла обеспечивает сброс отработанной

смазки в специальную камеру. Крышки подшипникового узла стягиваются болтами , проходящими

через осевые отверстия в теле ступицы. Торцовая сторона подшипникового щита (верхнее основание

усеченного конуса ) закрыта плоскими штампованными щитами из листовой стали.

Контактная система включает в себя щеточный аппарат и контактные кольца.

Щеточный аппарат состоит из шести латунных щеткодержателей, установленных на двух

подвесках, которые в свою очередь закреплены с помощью четырех изоляторов на изогнутых ребрах

во внутренней полости подшипникового щита.

Конструкция щеткодержателя предусматривает постоянное усилие нажатия пружины на

щетку независимо от износа последней. Щетка вставляется в щеткодержатель и прижимается

пружиной через рычаг к контактному кольцу ротора. Всего шесть щеток марки ЭГ-4 размером

25×32×64 мм, снабженных резиновыми амортизаторами, через которые на щетку передается

постоянное усилие нажатия рычага пружины, равное 1,7-2 Кгс. Ток к щеткам подводится по

плетеным медным проводникам, наконечники которых через подвески соединены с выводами

обмотки возбуждения. Контактные кольца, изготовленные из специальной антикоррозионной стали,

напрессовывают на втулку корпуса ротора и изолируют от нее. Камера контактных колец закрыта

легкосъемными сварно-штампованными крышками, установленными по периметру конусной части

подшипникового щита. На контактные кольца выведены начало и конец обмотки возбуждения,

которые присоединены к ним шпильками, ввернутыми в кольца и закрепленными сваркой.

Охлаждение генератора. Охлаждающий воздух подается в генератор через сборный стальной

патрубок со стороны, противоположной контактным кольцам (со стороны дизеля). В нижней части

подшипникового щита под контактными кольцами укреплен стальной патрубок для выброса из

генератора нагретого воздуха.

Охлаждающий воздух забирается снаружи тепловоза через воздушные фильтры,

установленные с боков кузова.

Принцип действия. При вращении ротора магнитный поток, создаваемый полюсами

возбуждения, попеременно пронизывает витки обмоток статора и индуцирует в них две трехфазные

ЭДС, сдвинутые одна относительно другой на 30º электрических.

Преимущества синхронного генератора:

Более высокая надежность, вследствие отсутствия коллектора и сложной, легко уязвимой

изоляции якоря;

Меньшие эксплуатационные расходы из-за значительного уменьшения щеток, а также

снижения износов последних на контактных кольцах;

Меньшая масса и возможность повышения электромагнитной нагрузки из-за отсутствия

коммутации;

Меньшая стоимость за счет снижения расходов цветного металла и электротехнической стали;

Более высокая скорость, что дает дальнейшее снижение массы дизель генераторной

установки.

Основные неисправности:

Трещина статора;

Износ посадочных поверхностей у статора, подшипникового щита, вала;

Повреждение роликового подшипника;

Износ и повреждение щеткодержателей и щеток;

Снижение сопротивления изоляции;

Ослабление затяжки гаек обмоткодержателя;

Трещины, следы подгара и оплавлений выводов;

Трещины контактных колец;

Ослабление посадки пазовых клиньев;

10.

Повреждение покровной изоляции секций;

11.

Механические повреждения изоляции лобовых частей секции статора;

12.

Межвитковое замыкание и обрыв обмоток фаз статора.

4.4 ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ЭД-118А

Служит для преобразования электрической энергии в механическую. На тепловозах 2ТЕ116

устанавливаются двигатели типа ЭД-118А, которые в последнее время заменяются на двигатели ЭД-

125Б.

Рис.81. - Тяговый электродвигатель ЭД-118А

1 - коллектор; 2 - щеткодержатель; 3 - остов; 4 - якорь; 5 - главный полюс; 6 - подшипниковый

щит; 7 - бандаж; 8 - крышка подшипника; 9 - лабиринтные кольца; 10 - вал; 11 - роликовый

подшипник;

- моторно-осевой

подшипник; 13 - букса моторно-осевого

подшипника; 14 - добавочный полюс; 15 -

польстер.

Тяговый электродвигатель состоит

из остова, главных полюсов, добавочных

полюсов, якоря, щеткодержателей, кожуха

зубчатой передачи, моторно-осевого

подшипника. Остов предназначен для

крепления на нем главных и добавочных

полюсов, подшипниковых щитов, узла

подвешивания, МОП и других деталей.

Кроме

того,

остов

является

магнитопроводом электродвигателя.

Рис.82. - Остов тягового двигателя

1 - корпус МОП; 2 - моторно-осевой подшипник; 3 - остов; 4 - главный полюс; 5 - добавочный полюс.

Рис.83. -Общий вид ЭД-118А

Поэтому он отлит из углеродистой

стали, обладающей высокой механической

прочностью и магнитопроводностью. В остове

не должно быть раковин, трещин и других

дефектов.

Обработанные

поверхности

зачищены от заусенцев, а необработанные покрыты эмалью. Для более лучшего использования

внутреннего пространства и более удобного размещения главных и добавочных полюсов остов сделан

восьмигранным. Подвешивание электродвигателя к раме тележки осуществляется при помощи

опорных приливов (носиков), между которыми помещена траверса подвески. Малые приливы служат

для предохранения двигателя от падения на путь при поломке опорных приливов или траверсных

пружин.

С другой стороны на остове выполнены расточки под МОП и места установки шапок МОП.

Один вкладыш подшипника установлен в остове, а другой в шапке МОП. На остове также имеются

приливы с отверстиями для болтов, которые служат для закрепления кожуха зубчатой передачи. Остов

имеет вентиляционные отверстия и три коллекторных люка, закрываемых крышками с войлочным и

паронитовым уплотнениями.

Круглые горловины в торцах остова

закрывают подшипниковыми щитами, в которых

установлены два роликовых подшипника.

Рис. 84. - Остов ТЭД

- шпонка вала якоря;

- шестерня;

подшипниковый щит.

К силовой цепи ТЭД подсоединяется

четырьмя гибкими кабелями, которые выводятся

из остова через втулки, препятствующие

попаданию

влаги

внутрь

ТЭД и

предохраняющие кабеля от перетирания.

Кабельные выводы крепятся к остову зажимами

из древеснослоистого пластика, называемыми

клицами.

В подшипниковом щите, расположенном со стороны коллектора, установлен опорно-упорный

подшипник; ограничивающий продольный разбег якоря (0,08-0,5 мм). В подшипниковом щите со

стороны шестерни находится опорный подшипник. Оба щита имеют лабиринтные уплотнения.

Для предотвращения проникновения смазки внутрь ТЭД служит воздушный канал (дренажное

отверстие).

4.4.1. ДОБАВОЧНЫЕ ПОЛЮСА ЭД-118А

Предназначены для улучшения коммутации тягового электродвигателя. Они состоят из

сердечника и катушки.

Рис. 85. - Добавочный

полюс тягового

электродвигателя ЭД-

118А, схема соединения

обмоток полюсов и якоря

1 - прокладка; 2 -

межвитковая изоляция; 3 -

медь; 4 - сердечник; 5 -

замазка П11; 6 - корпусная

изоляция; 7 - каркас

катушки; 8 - наконечник

сердечника; Я1, Я2 -

выводы обмотки якоря и

добавочных полюсов; С1, С2 - выводы обмотки возбуждения главных полюсов; Н - начало обмотки;

К - конец обмотки.

Сердечник изготовлен сплошным из толстолистовой, литой или прокатанной стали, так как

его размеры и поток, проходящий через него, не велик, и следовательно, потери, вызываемые

вихревыми токами, незначительны. Башмак сердечника уже, чем основное его тело, поэтому для

удержания катушки с двух сторон башмака приклепаны немагнитные полюсные наконечники из

латуни или дюралюминия. Для надежности крепления полюсные наконечники посажены на зуб.

Чтобы предупредить перемещение катушки вдоль сердечника (при усыхании изоляции), между ней и

остовом установлена пружинная рамка. Воздушный зазор между сердечником и якорем 9 мм. Между

сердечником и остовом стоят дюралюминиевые немагнитные прокладки, увеличивающие воздушный

зазор в магнитной цепи, для уменьшения рассеивания магнитного потока и влияния на коммутацию

вихревых токов.

Катушка полюса выполнена из шинной меди (6×30 мм), намотанной на узкое ребро и имеет 17

витков. Между витками катушки установлены прокладки из асбестовой электроизоляционной бумаги.

Полностью изолируют от корпуса только 3-4 витка с каждой стороны тремя слоями ленты ЛС и ленты

стеклянной ЛЭС.

Со стороны остова и наконечника располагают прокладки из стеклотекстолита. Для

повышения теплоотдачи, наружную поверхность средних витков не изолируют, а от корпуса они

изолированы пятью прокладками из асбестовой электроизоляционной бумаги.

Катушка надета на стальной каркас. Для изоляции от корпуса ее вместе с каркасом

пропитывают в компаунде затем покрывают эмалью ГФ-92. Катушки полюсов соединены

последовательно.

4.4.2. ГЛАВНЫЕ ПОЛЮСА ЭД-118А

Служат для создания основного

(рабочего) магнитного потока машины и состоят из

сердечника и катушки.

Рис.86. - Главный полюс тягового электродвигателя ЭД-118А

а - катушка; б - пружинная рамка; 1 - выводы; 2 - медь; 3 - межвитковая изоляция; 4 - изоляция от

корпуса; 5 - прокладка; 6 - замазка; 7 - рамка; 8 - пластинчатая пружина; 9 - пластина.

Сердечник набирают из штампованных листов малоуглеродистой стали СТ2 толщиной 2 мм.

Листы сердечников спрессованы и стянуты четырьмя заклепками с потайными головками. Чтобы

головки заклепок уместились и равномерно распределилось усилие, крайние листы изготовлены

более толстыми. В середине каждого листа сердечника выштамповано отверстие, куда после сборки

запрессовывают стальной стержень. Три болта, крепящих сердечник к остову, ввертывают в стержень,

при этом усилие от стержня равномерно передается на листы сердечника. Головки болтов заливают

кварц-компаундом, препятствующим просачиванию влаги внутрь остова. Катушка намотана из

шинной меди на широкое ребро (плашмя) в два соя. Витки катушки изолированы друг от друга

асбестовой электроизоляционной бумагой. Катушка состоит из двух полукатушек с числом витков 11

и 8, соединенных между собой последовательно.

Различное число витков полукатушек дает лучшее заполнение межкатушечного пространства.

Корпусная изоляция состоит из четырех слоев ленты ЛС-40, одного слоя ленты стеклянной и пленки

электроизоляционной.

В местах соприкосновения катушки с остовом дополнительно устанавливают прокладки из

стеклоткани и стеклотекстолита. Между слоями катушки также укладывают прокладки из

стеклотекстолита. Каждый слой изоляции промазан компаундом. Катушку с изоляцией запекают и

опрессовывают. После этого ее покрывают эмалью. Между катушкой и остовом установлена стальная

прокладка толщиной 1 мм для предохранения изоляции катушки от грубо обработанной поверхности

остова. Чтобы предупредить перемещение катушки по сердечнику при ударах и вибрациях, при ее

высоты вследствие усыхания изоляции, между катушкой и башмаком полюса проложена двухслойная

пружинная рамка, создающая после затяжки болтов давление на катушку.

Во избежание повреждения изоляции, катушка отделена от башмака предохранительной

рамкой из тонколистовой стали.

4.4.3. ЯКОРЬ

Служит для создания вращающего момента и состоит из вала, сердечника, нажимных шайб,

коллектора и обмотки.

Рис.87. - Якорь

- бандаж обмотки якоря; 2 - вал

якоря;

- нажимной конус;

коллектор;5

- петушки коллекторных

пластин; 6 - клин обмотки якоря.

Вал

изготовлен

из

высококачественной

легированной

стали. Сопряжения участков вала

разных диаметров выполнены с

плавными переходами. Посадочные

поверхности вала шлифованные. Один

его конец обработан на конус 1:10 для

насадки ведущей шестерни. Шестерня

насажена в горячем состоянии без

шпонки. Сердечник набран из

штампованных

листов

электротехнической легированной стали марки Э1300 толщиной 0,5 мм, покрытых тонким слоем лака

с двух сторон. Листы набираются по массе (363 кг). Толщина крайних листов 1 мм.

В каждом листе выштамповано 54 паза и два ряда вентиляционных отверстий

(32ит)

диаметром 27 мм. Середина каждого паза должна совпадать серединой коллекторной пластины. Сила

спресовки коллекторных листов якоря 1100-1200 кН.

Нажимные шайбы, одновременно являются 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. Переднюю

нажимную шайбу перед посадкой нагревают до 160ºС и напрессовывают усилием 700-800 кН.

Собранный сердечник без обмотки покрывают эмалью (коричневым грунтом) ФЛ-03К запекают для

повышения коррозионной устойчивости. Нажимные шайбы перед укладкой обмотки якоря

покрывают стеклотканью, пропитанной в эпоксидном лаке, опрессовывают и запекают. Коллектор

состоит из втулки, нажимного конуса, пластин, двух изоляционных манжет, изоляционного цилиндра

и стяжных болтов. Диаметр коллектора 400 мм. Пластины коллектора (их всего 216шт) изготовлены

из твердотянутой профильной меди, легированной кадмием или серебром. Пластины штампуют за

одно целое с петушками. В нижней части они имеют форму ласточкиного хвоста, позволяющего

прочно скрепить коллектор.

Втулка и нажимной конус, конусные выступы, которые входят в выемки пластин, сжаты под

прессом и стянуты 12 болтами. Пластины изолированы друг от друга коллекторным миканитом

толщиной 1,2 мм, а от корпуса миконитовым цилиндром и манжетами толщиной 2 мм.

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, закрепленных в специальных

канавках в нажимном конусе и втулке.

Динамическую формовку производят не менее четырех раз при температуре коллектора 165ºС

и частоте вращения 2800 об/мин в течении 20мин. Внутреннюю полость коллектора проверяют на

газоплотность. Коллектор испытывают переменным напряжением 4650В в течении 1мин. Собранный

коллектор напрессовывают на вал усилием от 100 до 280 кН. Биение коллектора должно быть не

более 0,005 мм.

В якоре применена петлевая обмотка с уравнительными соединениями. Она состоит из 54

катушек и имеет изоляцию класса Р. Обмотка имеет шаг по пазам 1-14, шаг по коллектору 1-2.

Катушка обмотки состоит из четырех элементарных одновитковых секций. Каждая секция в

свою очередь состоит из трех параллельных проводников, расположенных по высоте паза, а четыре

витка, входящих в катушки, располагаются по высоте паза, то есть осуществлена горизонтальная

укладка.

Рис.88. - Обмотка якоря

1 - клин; 2 - прокладки под клин и на

дне паза; 3 - медь; 4 - прокладка

между катушками; 5 - изоляция от

корпуса;

1-216

- коллекторные

пластины; цифры в кружочках

пазы сердечника якоря; У

уравнительные соединения.

Виток разделен по высоте на

три параллельных провода для

уменьшения потерь от вихревых

токов,

наводимых

потоком

рассеивания. В пазовой части

катушка изолирована тремя слоями

стеклослюдяной лентой толщиной

0,1 мм в полуперекрышу и одним

слоем стеклянной ленты. В задних

лобовых частях дополнительно

устанавливают прокладки из стеклоленты. Передние лобовые части дополнительно имеют прокладки

между витками секции из слюды, чтобы избежать витковых замыканий при осадке и бандажировке

обмотки. Концы катушек в изгибах дополнительно изолируют одним слоем пленки ПИА толщиной

0,04 мм.

На дне паза и под клин устанавливают прокладки из стеклотекстолита 0,35 мм. Обмотка

удерживается в пазах стеклотекстолитовыми клиньями толщиной

6 мм, в лобовых частях

стеклобандажами.

Под передними лобовыми частями обмотки якоря находятся уравнительные соединения. Шаг

уравнительных соединений по коллектору 1-109, 1-113.

После намотки бандажей якорь испытывают, сушат, пропитывают лаком, шлифуют коллектор

и балансируют якорь на станке. Готовый якорь испытывают на электрическую прочность

напряжением

переменного

тока

2950в

течение

1мин.

4.4.4. ЩЕТКОДЕРЖАТЕЛЬ

Электродвигатель имеет четыре щеткодержателя, в каждом из которых расположены три пары

разрезных щеток размером 2 (12,5×40×60) марки ЭГ-G1. Раньше устанавливались цельные щетки, на

ионии в эксплуатации работали неудовлетворительно. Это объясняется тем, что при неровностях

коллектора щетки, отрывались от его поверхности и в этом месте возникала дуга. Образовывался

местный подгар коллектора.

При разрезных щетках подскакивает одна из половин щетки, поэтому коллектор почти не

подгорает. Кроме того, разрезные щетки создают хорошую политуру коллектора и тем самым

улучшают условия коммутации. Резиновые амортизаторы поглощают небольшие толчки и удары, не

допуская отрыва щеток от коллектора.

НА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕ ДОЛЖНЫ БЫТЬ УСТАНОВЛЕНЫ ЩЕТКИ ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ

МАРКИ!! Особенно это важно при петлевой обмотке, так как различие в сортах щеток может вызвать

протекание больших токов по уравнительным соединениям, что приводит к выплавлению их пайки

петушках коллектора и разрушению изоляции. Щеткодержатели электродвигателя установлены

против главных полюсов, то есть по горизонтальной и вертикальной осям.

Рис. 89 - Общий вид

щеткодержателя

- щеткодержатель; б

щетка;

- щетка;

пружина;

- ось;

изоляторы;

- палец;

корпус.

Щеткодержатель имеет

литой

латунный

корпус,

который

укреплен

кронштейне,

вваренном

торцевую стенку остова. В

корпус

запрессованы

два

стальных пальца, служащих для

крепления щеткодержателей в

кронштейне. Пальцы изолированы от корпуса прессматериалом АГ-4С или твердым изоляционным

слоем из эпоксидистого компаунда, на который надеты изоляторы из прессматериала К-78-51.

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 (4,2-4,8н) регулируется

поворотом втулки, находящейся в центре пружины. Щетки снабжены гибкими шунтами,

прикрепленными болтами к корпусу щеткодержателя.

4.4 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

На тепловозе 2ТЭ116 для привода вентиляторов охлаждения используют электродвигатели

переменного тока, питающиеся непосредственно от тягового генератора. К ним относятся: мотор -

вентиляторы охлаждения холодильной камеры

(1МВ-4МВ), электродвигатели вентиляторов

охлаждения ТЭД передней и задней тележек

(1МТ-2МТ) и электродвигатель вентиляторов

охлаждения выпрямительной установки (ВВУ).

Все электродвигатели трехфазные, асинхронные с короткозамкнутым ротором. Двигатели

рассчитаны на работу в переменном режиме в диапазоне частот 35 -100Гц и напряжении 240 -560в с

учетом вибраций и ударов, действующих на тепловоз, длительного режима эксплуатации и широкого

диапазона температур в различных климатических условиях.

Мотор-вентилятор

(МВ) вертикального исполнения представляет собой асинхронный

двигатель с внешним ротором, встроенный в ступицу осевого вентилятора.

Рис. 90 -

Мотор-вентилятор

- лопасть;

ротор; 3 - днище; 4

- втулка;

верхняя крышка; 6 -

вал ротора;

втулка; 8 - обмотка

статора;

сердечник;

основание;

пробка.

В ступице

основания

закреплена шестью

болтами втулка на

которую

напрессован

сердечник статора с

обмоткой. Сердечник статора удерживается на втулке шпонкой. В сжатом положении железо

сердечника между нажимными шайбами фиксируется между полукольцами. Внутри втулки

установлен вал ротора на двух подшипниках. Верхний подшипник имеет лабиринтные крышки и

закреплен на валу ротора гайкой, нижний удерживается кольцом на торце вала. В вентиляторное

колесо с запрессованным в его корпус сердечником ротора насаживается сверху статора и крепится

болтами к верхнему торцу вала. Мотор-вентилятор установлен основанием на опоре выходных

коллекторов холодильной камеры и прикреплен к ней болтами.

Наружный воздух, засасываемый лопатками вентиляторного колеса через боковые жалюзи,

проходит через секции холодильной камеры и выбрасывается через выходной коллектор вентилятора

холодильной камеры. МВ охлаждается наружным воздухом, который подается по трубам,

прикрепленным фланцем к опоре выходного коллектора. Затем через отверстия в опоре и основании

мотор вентилятора часть воздуха омывает поверхности ротора и статора с обмоткой, а часть его

проходит через

12 отверстий в железе статора и выбрасывается наружу через патрубки

вентиляторного колеса.

Сердечник статора набирают из штампованных листов электротехнической стали марки Э21

толщиной 0,5 мм. Листы изолированы друг от друга лаком К47. Обмотка статора трехфазная,

двухслойная, симметричная. Фазы соединены в «звезду». Катушки обмотки из медного провода

диаметром 1,4 мм. Число витков в катушке пять. Катушечная группа состоит из четырех катушек.

Выводы катушек между собой в катушечные группы и с выводным кабелем соединены пайкой

сплавом МФ-3. Выводы выполнены медным кабелем с площадью сечения 16 мм².

Сердечник ротора набран из штампованных листов электротехнической стали Э21 и имеет 56

пазов под обмотку, расположенных на внутренней поверхности листов. Пазы ротора залиты

алюминеевым сплавом АКМ. Ротор после запрессовки в корпус вентиляторного колеса штифтуется

четырьмя штифтами. Колесо вентилятора вместе с ротором подвергается динамической

балансировке. Допустимый небаланс не более 100г/см.

5. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ

5.1 КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

Электрическим аккумулятором

(элементом) называется химический источник тока,

способный накапливать (аккумулировать) подведенную к нему при заряде электрическую энергию и

при необходимости отдавать эту энергию во внешнюю цепь. Аккумуляторные батареи,

установленные на тепловозах, предназначены для питания током тягового генератора при пуске

дизеля, цепей управления и освещения при неработающем вспомогательном генераторе, а также для

Устройство и оборудование тепловоза (профессия «машинист локомотива», 2016 год) - часть 5