Разработка установки для балансировки якоря тягового электродвигателя

Витковая изоляция - один слой слюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,1 мм, наложенной с перекрытием в половину ширины ленты. Выводы катушек - гибкие из провода ПЩ, припаяны они к катушкам медно фосфористым припоем.

Изолированные катушки до укладки их в пазы полюсов сушке не подвергаются. Сушка изоляции проводится в остове после монтажа катушек в течение 2 ч при токе 900 А и 5 ч при токе 800 А.

Траверса тягового двигателя (рис. 2.6) стальная, отлита из стали 25ЛI. Она выполнена в виде разрезного кольца. По наружному ободу траверса имеет зубья, входящие в зацепление с зубьями шестерни поворотного механизма. На траверсе закреплены шесть кронштейнов с пальцами и шесть щеткодержателей. В остове она закреплена фиксатором, установленным против верхнего коллекторного люка, и прижата к подшипниковому щиту двумя стопорными устройствами (см. рис. 2.4) и специальным разжимным устройством.

Разжимное устройство, расположенное на траверсе против нижнего коллекторного люка, позволяет обеспечивать размер щели в месте разреза кольца не менее 4 - 7,5 мм в рабочем положении и не более. 2 мм, когда требуется осуществлять проворот траверсы для осмотра щеткодержателей и смены щеток.



Рисунок 2.6. Траверса:

1 -- корпус траверсы; 2 -- изоляционный палец; 3 -- кронштейн щеткодержателя; 4 -- щеткодержатель; 5 -- разжимное устройство

Разжимное устройство состоит из двух шарниров, закрепленных гайками с шайбами на траверсе, шпильки и пружинного стопора. Один шарнир имеет отверстие с правой резьбой, другой -- с левой. В шарниры вкручена шпилька, имеющая шести-гранник для вращения ее ключом, и зубчатое колесо для стопорения. При вращении шпильки происходит разжатие или сжатие траверсы. С помощью разжимного устройства траверса крепится в проточке подшипникового щита.

Поворотный механизм траверсы состоит из шестерни с валиком, закрепленным в отверстии на остове. Шестерня входит в зацепление с траверсой. Валик имеет квадратную головку размером 24x24 мм. При вращении валика ключом-трещоткой шестерня поворачивает траверсу. Проворачивать траверсу допускается только до места, где она имеет разрез.

Рисунок 2.7. Установка траверсы тягового двигателя на нейтраль:

1 -- фиксатор; 2 -- накладка; 3 -- подкладка

Для установки траверсы на нейтраль (рис. 2.7) предусмотрена накладка с пазом для входа фиксатора, прикрепленная двумя болтами к траверсе. При регулировке положения траверсы накладку можно перемещать.

Кронштейн щеткодержателя разъемный, состоит из корпуса и накладки, которые при помощи болта М16 закреплены на двух изоляционных пальцах, установленных на траверсе. Пальцы представляют собой стальные шпильки, опрессованные пресс-массой АГ-4В. Щеткодержатель крепят к кронштейну шпилькой М16 и гайкой с пружинной шайбой. Фиксацию щеткодержателя в осевом направлении относительно петушков коллектора осуществляют специальной шайбой, помещенной на шпильке крепления корпуса щеткодержа-теля к кронштейну. На сопрягаемых поверхностях кронштейна и щеткодержателя для более надежного их крепления сделана гребенка, которая позволяет выбрать и зафиксировать определенное положение щеткодержателя по высоте относительно рабочей поверхности коллектора при его износе.

Щеткодержатель (рис. 2.8) состоит из корпуса, имеющего три окна для щеток, и трех нажимных пальцев с резиновыми амортизаторами. Корпус и пальцы отлиты из латуни. Нажатие нажимных пальцев на щетки создают три цилиндрические пружины растяжения, прикрепленные одним концом к оси, вставленной в отверстие корпуса щеткодержателя, другим - к оси на нажимном пальце с помощью винта, который одновременно служит для регулирования нажатия пружины. Нажимной механизм обеспечивает непрерывное нажатие на щетку по мере ее износа. В окна щеткодержателя вставляются три разрезные щетки ЭГ-61А размером (2x12,5)х32х57 мм.

Выводы траверсы от двух верхних кронштейнов выполнены проводом ППСТ. Кронштейны соединены друг с другом изолированными медными шинами, закрепленными на траверсе стальными скобами.

Рисунок 2.8. Щеткодержатель:

1 - корпус щеткодержателя; 2 - щетка; 3 - палец нажимной; 4 - винт регулировочный; 5, 7 - оси; 6 -- цилиндрическая пружина

2.2 Конструкция якоря тягового электродвигателя НБ418Кб

Якорь тягового двигателя (см. рис. 2.2) состоит из сердечника, коллектора и обмотки, уложенной в пазы сердечника. Сердечник набран на втулку якоря из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, которые посажены прессовой посадкой с натягом 0,035-0,135 мм. Наружный диаметр листов равен 660 мм, а внутренний 315 мм. Для устранения распушения зубцов крайние листы выполнены из стали толщиной 1 мм и попарно сварены точечной контактной сваркой. При сборке сердечников штампованные листы ориентируют по направляющей шпонке, размеры которой предусматривают лишь обеспечение правильности фиксации отдельных листов с тем, чтобы точно совпали их пазы и зубцы. Сердечник якоря после запрессовки закреплен с одной стороны задней нажимной шайбой, а с другой -- корпусом коллектора. В сердечнике имеется 87 пазов открытой формы для размещения обмотки, которые калибруются до размеров по ширине 9,8⁺⁰'² мм и глубине 42,1⁺⁰⁾¹ мм, и 44 аксиальных отверстия диаметром 30 мм для прохода вентилирующего воздуха, которые расположены в два ряда. Задняя нажимная шайба, отлитая из стали 25Л1, представляет собой два кольца, которые соединены ребрами.

Внутреннее кольцо является втулкой для посадки на вал, а наружное -- упором для сердечника и обмоткодержателем. Для предохранения лобовых частей обмотки якоря от механических повреждений на шайбе имеется защитный фланец. Нажимная шайба насаживается на втулку якоря прессовой посадкой с натягом 0,135-0,22 мм. Перед установкой шайбу нагревают индукционным нагревателем до температуры 150-200° С.

Втулка якоря коробчатой конструкции отлита из стали 25Л1П. По наружному диаметру обработана под посадку задней нажимной шайбы, сердечника якоря и коллектора, по внутреннему - под посадку на вал. На выступающем конце втулки имеется резьба М175хЗ для гайки крепления коллектора.

Передняя нажимная шайба объединена с втулкой коллектора.

Вал якоря выполнен из стали 20ХНЗА и термически обработан. Он имеет плавные переходы от одного диаметра к другому. Концы вала заканчиваются конусами для посадки шестерен, а в торцах имеется внутренняя резьба М6ОхЗ для установки специальных гаек при снятии шестерен. На конусных поверхностях вала предусмотрены специальные канавки, предназначенные для съема шестерен гидравлическим способом, и шпоночные канавки для Установки муфт при испытаниях двигателей на стенде. На вал напрессовывается без шпонки усилием 686-981 кН. (70-- 100 тс) втулка якоря с натягом 0,13-- 0,19 мм. Такая конструкция якоря обеспечивает возможность замены вала без полной разборки якоря.

Рисунок 2.9. Коллектор:

1 -- нажимной конус; 2 -- коллекторный болт; 3 -- уплотнительная шайба; 4 -- коллекторные пластины; 5, 8 -- манжеты; б -- цилиндр; 7 -- втулка коллектора

Коллектор (рис. 2.9) имеет конструкцию арочного типа (в зависимости от способа крепления коллекторных пластин). Он состоит из комплекта коллекторных и изоляционных пластин, изоляционных манжет и цилиндра, крепящих болтов с уплотнительными шайбами, втулки коллектора и нажимного конуса. На втулку якоря коллектор напрессован усилием 186-421 кН (19-43 тс) с натягом 0,055-0,125 мм и последующей допрессовкой коллектора и сердечника якоря усилием 1108-1215 кН (113-124 тс). Гайку коллектора устанавливают, не снимая усилие допрессовки. Коллектор набран из 348 медных пластин, которые изолированы друг от друга миканитовыми прокладками. От втулки коллектора и нажимного конуса коллекторные пластины изолированы миканитовыми манжетами и цилиндром.

Кольцо, собранное из медных и миканитовых пластин, устанавливают на втулку коллектора и зажимают между конусом и втулкой усилием 1079. кН (НО тс), после этого стягивают 16 болтами с резьбой М20. Момент затяжки коллекторных болтов под прессом 88-98 Н * м (9-- 10 кгс * м). Под головки болтов установлены специальные уплотнительные шайбы из мягкой отожженной меди толщиной 2 мм. Коллекторные болты изготовлены из стали 35ХГСА.

Коллекторные пластины выполнены из меди ПКМС (с присадкой серебра). Петушки изготовлены из меди ПКМ и припаяны к коллекторным пластинам меднофосфористым припоем. В петушках профрезерованы шлицы для впайки концов катушек якоря. Для уменьшения массы коллекторных пластин в средней части каждой из них выштамповано отверстие диаметром 30 мм.

Межламельные изоляционные прокладки сделаны из коллекторного миканита толщиной 1,4 мм. Толщина манжет 2,4^+0,2_-0,1, цилиндра 1⁺⁰'⁵ мм.

Втулка коллектора и нажимной конус отлиты из стали 25Л-П1 и термически обработаны.

Для обеспечения герметичности коллекторной камеры б на коллекторе имеются два уплотнительных замка виг, которые плотно заполняются уплотнительной замазкой ТГ-18.

При разборке якоря коллектор может быть целиком спрессован с вала.

2.3 Обмотка якоря тягового электродвигателя НБ-418Кб

Обмотка якоря простая петлевая с уравнителями первого рода, расположенными на стороне коллектора под катушками якоря. Она состоит из 87 якорных катушек и 58 катушек уравнителей, концы которых впаяны в петушки коллектора припоем ПСР2,5. Подсоединение уравнителей к коллектору выполнено с шагом 1-117 при двух уравнителях на паз. Шаг якорных катушек по пазам 1-15, по коллектору 1-2 (рис. 2.10). Уравнительная обмотка укреплена на якоре стеклобандажом. Обмотка якоря в пазах сердечника закреплена клиньями из профильного стеклопластика толщиной 5 мм, а лобовые части обмотки закреплены стек лобандажами. Каждая катушка якоря состоит из четырех элементарных проводников, расположенных в пазу плашмя и выполненных из обмоточного провода ПЭТВСДТ размером 3,55x7.1 мм.

Рисунок 2.10. Схема соединения катушек якоря и уравнителей с коллекторными пластинами тягового двигателя (вид со стороны коллектора) :

1 -- катушка якоря; 2 -- уравнитель; 3 -- коллекторные пластины

При входе в петушки коллектора проводники повернуты на 90° и расплющены по толщине до размера 1,8^+0,05_-0,1 мм. Корпусная изоляция якорных катушек выполнена из четырех слоев слюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,1 мм, наложенных с перекрытием в половину ширины ленты, одного слоя фторопластовой ленты толщиной 0,02 мм, наложенной с перекрытием в 1/4 ширины ленты, и одного слоя стеклоленты толщиной 0,1 мм, наложенной встык.

Уравнители изготовлены из провода ПЭТВСД размером 1,7x5,0 мм. Каждые три уравнителя объединены в катушку, которая изолирована одним слоем стеклоленты толщиной 0,1 мм, наложенной с перекрытием в половину ширины ленты.

Для повышения влагостойкости изоляции обмотку якоря 3 раза пропитывают в лаке ФЛ-98, в том числе один раз вакуумнагнетательным способом. Наружная поверхность сердечника до петушков покрыта зеленой электроизоляционной эмалью ЭП-91.

Подшипниковые щиты отлиты из стали 25Л1 и предназначены для крепления якорных подшипников. Подшипниковые щиты имеют гнезда для посадки наружного кольца подшипника, развитые посадочные утолщения по наружному контуру для запрессовки щитов в остов и фланцы с отверстиями для закрепления их болтами к остову.

Для снятия щитов во фланцах имеются четыре отверстия с резьбой МЗО для выжимных болтов, с помощью которых щиты выпрессовываются из остова при разборке тягового двигателя.

Внутренним поверхностям щитов придана плавная конфигурация, обеспечивающая направление потока вентилирующего воздуха. С наружной стороны на щитах имеются специальные бобышки с резьбой М30х2 для крепления кожухов зубчатой передачи и камеры для сбора отработанной смазки. В щите со стороны коллектора сделаны внутренний бурт с поверхностью, обработанной по диаметру 720,5*°'³ мм для подвижной посадки траверсы, и два люка для проверки состояния крепления шинных соединений и замены поврежденных кронштейнов щеткодержателей под электровозом. Щит со стороны, противоположной коллектору, имеет люки для выхода вентилирующего воздуха из двигателя, закрытые стеклопластовым кожухом с расширяющимся сечением кверху в виде раструба, и отъемную внутреннюю крышку подшипника. В остов подшипниковые щиты запрессовываются с натягом 0,07-0,15 мм и прикреплены к нему каждый 12 болтами М20. Изготовлены болты из стали 40Х и термически обработаны. Под головки болтов установлены пружинные шайбы. Оба якорных подшипника тягового двигателя являются подшипниками средней серии типа Н042330ЛШ с радиальными цилиндрическими роликами. Для работы подшипников используют смазку ЖРО. Подшипниковые камеры заполняют смазкой (не более чем на 2/3 их объема). Добавляют смазку через трубки, ввернутые в отверстия, сообщающиеся с подшипниковыми камерами.

Внутренние кольца подшипников посажены на вал двигателя горячей посадкой с натягом 0,035--0,065 мм. Перед посадкой кольца нагревают в масляной ванне. В осевом направлении внутренние кольца подшипников точно зафиксированы на валу втулками 1, 7 (рис. 2.11) и кольцом 6. Наружные кольца запрессованы в гнезда подшипниковых щитов и закреплены в аксиальном направлении крышкой 5. Крышка подшипника крепится к щиту шестью болтами Ml 6. Под головки болтов установлены специальные плоские шайбы, предохраняющие болты от самоотвинчивания. Конструкцией подшипниковых щитов предусмотрены уплотняющие устройства, защищающие роликовые подшипники от проникновения жидкой смазки из кожухов зубчатой передачи и утечек смазки из подшипниковых камер.

Рисунок 2.11. Подшипниковые узлы тягового двигателя со стороны коллектора (а) и против коллектора (б)

С внутренней стороны подшипниковых щитов лабиринтные уплотнения через дренажные отверстия К сообщаются с атмосферой, что способствует выравниванию давления в подшипниковых камерах до уровня атмосферного и тем самым исключается выдавливание смазки разностью давлений, возникающей в работающем двигателе при продувке через него вентилирующего воздуха. Многоходовой извилистый зазор образуется со стороны коллектора подшипниковым щитом 2 и втулкой 7, а со стороны, противоположной коллектору, -- крышкой 8, втулкой 7 и подшипниковым щитом 9.

С наружной стороны подшипниковых щитов лабиринтные уплотнения образуются кольцами 4, 6 и крышкой 5.

При работе двигателя отработанная смазка попадает в камеру В и выбрасывается через отверстие Б в крышке 5 в камеру Г с крышкой 3. Эту крышку необходимо периодически во время добавления смазки в подшипники снимать и очищать ее и камеру от скопившейся в них отработанной смазки. Смазка, проникшая в подшипниковые узлы из кожуха зубчатой передачи, удаляется обратно в кожух зубчатой передачи через отверстия А в крышке 5, а та ее часть, которая попала в камеру В, выбрасывается через отверстие Б в камеру Г.

Глава III. Устройство для балансировки якоря тягового электродвигателя НБ418Кб

3.1 Общие понятия и определения о балансировке

Ротор - тело, которое при вращении удерживается своими несущими поверхностями в опорах.

Неуравновешенность - состояние ротора, характеризующееся таким распределением масс, которое во время вращения вызывает переменные нагрузки на опорах ротора и его изгиб. Различают статическую, моментную, динамическую и квазистатическую неуравновешенность.

Рисунок 3.1. Статическая неуравновешенность ротора

Рисунок 3.2. Моментная неуравновешенность ротора

Рисунок 3.3. Динамическая неуравновешенность ротора

Эксцентриситет массы - радиус-вектор центра рассматриваемой массы относительно оси ротора.

Дисбаланс - векторная величина, равная произведению неуравновешенной массы на ее эксцентриситет.

Значение дисбаланса - числовое значение, равное произведению неуравновешенной массы на модуль ее эксцентриситета.

Угол дисбаланса - угол, определяющий положение вектора дисбаланса в системе координат, связанной с осью ротора.

Корректирующая масса - масса, используемая для уменьшения дисбалансов ротора.

Плоскость коррекции - плоскость, перпендикулярная оси ротора, в которой расположен центр корректирующей массы.

Плоскость приведения дисбаланса - плоскость, перпендикулярная оси ротора, в которой задают значение и угол дисбаланса.

Плоскость измерения дисбаланса - плоскость, перпендикулярная оси ротора, в которой измеряют значение и угол дисбаланса.

Начальный дисбаланс - дисбаланс, в рассматриваемой плоскости, перпендикулярной оси ротора, до корректировки его масс.

Остаточный дисбаланс - дисбаланс в рассматриваемой плоскости, перпендикулярной оси ротора, который остается в ней после корректировки его масс.

Допустимый дисбаланс - наибольший остаточный дисбаланс в рассматриваемой плоскости, перпендикулярной оси ротора, который считается приемлемым.

Удельный дисбаланс - отношение модуля главного вектора дисбаланса к массе ротора. Удельный дисбаланс определяет значение эксцентриситета центра масс ротора.

Допустимый удельный дисбаланс - наибольший удельный дисбаланс, который считается приемлемым.

Минимальный достижимый остаточный удельный дисбаланс - наименьшее значение остаточного удельного дисбаланса, которое может быть достигнуто на станке при балансировке контрольного ротора методом, определяемым инструкцией по эксплуатации этого станка.

Балансировка ротора - процесс определения значений и углов дисбалансов ротора и уменьшение их корректировкой его масс.

Статическая балансировка - балансировка, при которой определяется и уменьшается главный вектор дисбалансов ротора, характеризующий его статическую неуравновешенность.

Моментная балансировка - балансировка, при которой определяется и уменьшается главный момент дисбалансов ротора, характеризующий его моментную неуравновешенность.

Динамическая балансировка - балансировка, при которой определяются и уменьшаются дисбалансы ротора, характеризующие его динамическую неуравновешенность.

Балансировочный станок - станок, определяющий дисбалансы ротора для уменьшения их корректировкой масс. Является необходимым технологическим оборудованием для проведения динамической балансировки и статической в динамическом режиме.

3.2 Определение необходимой точности балансировки (методика расчёта)

По табл. 3.1 определить класс точности балансируемого изделия.

Таблица 1

Классы точности балансировки для различных групп жестких роторов

Классы точности балансировки по ГОСТ 22061-76	мм*рад/с или классы точности балансировки по ISO 1940	Типы роторов
1	0,4	Шпиндели, шлифовальные круги и роторы электродвигателей прецизионных шлифовальных станков. Гироскопы.
2	1,0	Приводы магнитофонов и проигрывателей. Приводы шлифовальных станков. Роторы небольших электродвигателей специального назначения.
3	2,5	Газовые и паровые турбины, включая главные турбины торговых судов. Турбогенераторы с жесткими роторами. Турбокомпрессоры. Приводы металлообрабатывающих станков. Роторы средних и крупных электродвигателей со специальными требованиями. Роторы небольших электродвигателей. Турбонасосы.
4	6,3	Части технологического оборудования. Главные редукторы турбин торговых судов. Барабаны центрифуг. Вентиляторы. Роторы авиационных газотурбинных двигателей в сборе. Маховики. Крыльчатки центробежных насосов. Части станков и машин общего назначения. Роторы обычных электродвигателей. Отдельные детали двигателей со специальными требованиями.
5	16	Приводные валы (валы судовых винтов, карданные валы) со специальными требованиями. Части дробилок. Части сельскохозяйственных машин. Отдельные части двигателей (бензиновых или дизельных) легковых автомобилей, грузовиков и локомотивов. Узел коленчатого вала двигателя с шестью и более цилиндрами со специальными требованиями.
6	40	Узел коленчатого вала высокооборотного дизеля с шестью и более цилиндрами. Двигатели в сборе (бензиновые и дизельные) для легковых и грузовых автомобилей и локомотивов.
7	100	Колеса легковых автомобилей, ободы колес, бандажи, приводные валы, тормозные барабаны автомобиля, колесные пары.

Используя график, показанный на рис.3.4., зная максимальную эксплуатационную скорость изделия провести вертикаль до пересечения с верхней границей выбранного класса и по оси ординат найти значение удельного дисбаланса e_ст.

Система классов точности балансировки

Рис.3.4. График зависимости удельного дисбаланса от частоты вращения ротора и класса точности балансировки

Определить главный вектор допустимого дисбаланса ротора по формуле:

Dст.доп = e_ст * mротора - Dст.т. - Dст.э.,

где e_ст - табличное значение удельного дисбаланса;

Dст.т. - значение главного вектора технологических дисбалансов изделия, возникающих в результате сборки ротора, из-за монтажа деталей (шкивов, полумуфт, подшипников, вентиляторов и т.д.), которые имеют собственные дисбалансы, вследствие отклонения формы и расположения поверхностей и посадочных мест, радиальных зазоров и т.д;

Dст.э. - значение главного вектора эксплуатационных дисбалансов изделия, возникающих из-за неравномерности износа, релаксации, выжигания, кавитации деталей ротора и т.п. за заданный технический ресурс или до ремонта, предусматривающего балансировку.

Как показала практика, в большинстве случаев, если выбирать значение удельного дисбаланса по нижней границе класса точности (при этом удельный дисбаланс в 2.5 раза меньше удельного дисбаланса, определенного для верхней границы класса), то главный вектор допустимого дисбаланса можно вычислять по формуле:

Dст.доп = ест * mротора.

Главный вектор допустимого дисбаланса пересчитывается в допустимые дисбалансы плоскостей коррекции (Dдоп1 и Dдоп2) по соотношению расстояний от центра масс ротора до этих плоскостей (частный случай для межопорного типа ротора).

Dдоп1 = Dст.доп. * (L2/(L1+L2));

Dдоп2 = Dст.доп. * (L1/(L1+L2));

Dст.доп. = Dдоп1 + Dдоп2.

3.3 Назначение стенда для балансировки якорей тягового электродвигателя НБ-418Кб

Станок для статической балансировки - балансировочный станок, определяющий только главный вектор дисбалансов.

Станок для динамической балансировки - балансировочный станок, определяющий дисбалансы на вращаемом им роторе.

Дорезонансный балансировочный станок - станок для динамической балансировки, у которого частота вращения ротора при балансировке ниже наименьшей собственной частоты колебаний системы, состоящей из ротора и паразитной массы.

Резонансный балансировочный станок - станок для динамической балансировки, у которого частота вращения ротора при балансировке равна собственной частоте колебаний системы, состоящей из ротора и паразитной массы.

Зарезонансный балансировочный станок - станок для динамической балансировки, у которого частота вращения ротора при балансировке выше наибольшей собственной частоты колебаний системы, состоящей из ротора и паразитной массы.

Балансировочная оправка - сбалансированный вал, на который монтируют подлежащее балансировке изделие.

3.4 Балансировка якорей тягового электродвигателя НБ-418Кб

Отремонтированные роторы и якоря электрических машин подвергают статической, а при необходимости и динамической балансировке в сборе с вентиляторами и другими вращающимися частями. Балансировку производят на специальных станках для выявления неуравновешенности ( дисбаланса) масс ротора или якоря, являющейся частой причиной возникновения вибрации при работе машины.

Отремонтированные роторы и якоря электрических машин подвергают статической, а при необходимости и динамической балансировке в сборе с вентиляторами и другими вращающимися частями.

Кривые зависимости электромагнитной постоянной времени параллельной обмотки возбуждения при ненасыщенных двигателях Т3 от номинальных мощностей двигателей Рн краново-металлургических типов МП и общего применения типов ПН.

Коэффициент самоиндукции обмоток якоря электрических машин определяется следующим образом.

Внутри окружности, изображающей якорь электрической машины, ставят условные буквы ( русского алфавита), чаще всего - первые буквы ее названия: Д - двигатель, Г - генератор, В-возбудитель. Внутри условного изображения якоря тягового двигателя часто ставят цифру, показывающую порядковый номер двигателя на моторном вагоне.

Обмотка якоря разделяется на две части - уложенную в пазы и лобовую. Условия охлаждения и теплообмена этих частей различны.

При вращении роторов и якорей электрических машин возникают центробежные силы, стремящиеся вытолкнуть обмотку из пазов и отогнуть ее лобовые части. Чтобы противодействовать центробежным силам и удержать обмотку в пазах, используют расклиновку и бандажирование обмоток роторов и якорей.

Вентиляционные каналы вращающихся роторов и якорей электрических машин всегда имеют радиальную ориентацию.

Схема предусматривает значительное снижение тока якорей электрических машин во время выбора зазоров в редукторах.

Вихревые токи возникают и в якоре электрической машины при вращении его в магнитном поле.

Поврежденные обмотки статоров, роторов и якорей электрических машин удаляют путем беспламенного выжигания изоляции в специальных печах при 350 - 400 С и последующего извлечения проводов или стержней из пазов сердечников или путем разрезания лобовых частей обмотки с одной стороны и извлечения ее по частям с противоположной стороны при помощи приспособлений для выдергивания обмоток. Этот способ не применим к стержневым обмоткам.

При ремонте якоря, замене одних деталей другими, а также в случае утери балансировочных грузов может быть ухудшена балансировка якоря. Наличие неуравновешенности при вращении якоря, особенно при высокой частоте, вызывает повышенную вибрацию двигателя. Износы и повреждения узлов тяговых двигателей при повышенных вибрациях резко возрастают. Особенно ухудшаются условия работы якорных подшипников, щеточно-коллекторного узла, изоляции, обмотки якоря, ослабеваю! крепления основных узлов и деталей. Поэтому после ремонта выполняют динамическую балансировку якоря.

Якорь устанавливают на балансировочный станок с опорой на внутренние кольца роликовых подшипников (или на шейки валов под внутренние кольца роликовых подшипников, если они спрессованы), определяют небаланс для каждой стороны якоря отдельно. После определения небаланса с одной стороны и приварки необходимого для его устранения балансировочного груза якорь балансируют с другой стороны. После установки груза на вторую сторону якоря балансировка первой стороны несколько нарушается. Поэтому ее повторно проверяют и при необходимости подправляют. Балансировочные грузы должны закрепляться прочно, утеря грузов или их перемещение недопустимы.

3.5 Описание станков балансировочных универсальных

Многолетний опыт производства балансировочных станков показал, что очень часто конкретные потребности могут отличаться от технических характеристик стандартного станка. Практически любой параметр станка касающийся балансируемого ротора (диаметр, длина, масса и т. д.) может быть изменен. Приведенная ниже таблица является перечнем характеристик базовых станков.

Станки бывают следующих типов:

-с ременным приводом детали;

-с осевым (карданным) приводом детали;

-с комбинированным.

Характерные особенности зарезонансных балансировочных станков:

самоустанавливающиеся ролики;

частотно-регулируемый асинхронный электропривод;

наличие домкратов для плавной и безударной установки ротора;

возможность использования станка без установки на специальный фундамент.

3.6 Технические характеристики зарезонансных балансировочных станков

тяговой электродвигатель якорь

Параметры	9К716	9К717	9К718	9К719	9К720	9К721
Диапазон масс балансируемых роторов, кг	3-300	10-1000	30-3000	100-10000	200-20000	300-30000
Максимальный диаметр ротора (над станиной), мм	1800	2000	2300	2600	2500	4000
Диаметр опорных шеек ротора, мм	10-240	15-270	20-400	30-420	70-420	70-450
Расстояние между серединами опорных шеек ротора, мм min/max	140/2000	250/2400	350/3000	400/5600	800/10000	800/10000
Тип опор	Ролики
Минимально достижимый остаточный удельный дисбаланс, г.мм./кг	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4
Диапазон частот вращения ротора, об/мин	300-2800	300-2000	300-1500	200-1300	200-1000	200-1000
Тип привода	Частотно-регулируемый асинхронный электропривод
Мощность электродвигателя, кВт	4,0	7,5	15	30	75	110
Элемент передающий вращение ротора	Ремень	Ремень	Ремень	Ремень	Ремень	Ремень
Приборное оснащение	Прибор балансировочный
Длина основания, мм	2400	3150	4000	6000	10500	10500
Масса станка, кг	450	1500	2500	4600	11500	12000

Рисунок 3.4 Станок балансировочный модели 9К717 на базе измерительной системы ПБ-02М с графическим индикатором

3.7 Технологические указания по динамической балансировке ротора

Пластины балансировочного груза ротора установить в намеченном месте с обеих сторон ротора и крепить к пакету ротора на каждой стороне двумя болтами и стопорными шайбами.

Пластины балансировочного груза вставить между вентиляционными крыльями ротора , надевая их на выступающие шипы кольца беличьей клетки - на один шип не более 6-ти пластин;

закрепить пластины на пакете ротора, расклепав шипы.

Величина допустимой остаточной неуравновешенности не более 170гсм в каждой плоскости исправления (I - I, II - II ).

После балансировки вал транспортировать на участок сборки якорей для напрессовки на него щита подшипникового (ч.5БН.017.216).

3.8 Инструкция на статическую балансировку ротора вспомогательных электрических машин

Статическую балансировку ротора необходимо выполнять

в следующей последовательности:

Дают возможность ротору самоустановиться на призмах (для проверки операцию повторяют несколько раз) и отмечают нижнюю («тяжёлую») точку ротора. Перекатывают ротор в положение, при котором тяжёлая точка будет лежать в горизонтальной плоскости и в месте, диаметральном «тяжёлой» точке, на таком же расстоянии от оси вращения устанавливают временный уравновешивающий груз, который уравновешивает ротор в этом положении.

Перекатывают ротор последовательно на 60є, 120є, 180є, 240є и 360є;во всех этих положениях ротор должен находиться в состоянии равновесия. Если этого не достигнуто, повторяют операции при изменённом грузе.

Вычисляют вес контрольного груза q, кг (для контроля проведённой балансировки), по формуле:

G______

q = 2000 r (___n___)2

3 000

где:

G - вес ротора в кг;

r - радиус, на котором устанавливается контрольный груз;

n - номинальная частота вращения ротора, об/мин.

Проверяют трогание ротора с места подвешиванием груза весом 2g во все точки, выбранные для установки временных уравновешивающих грузов. Если ротор под действием подвешиваемого груза в каждой точке трогается с места, балансировку можно считать законченной, если же ротор под действием контрольного груза не трогается с места, то необходимо установить дополнительный уравновешивающий груз для снижения величины оставшегося небаланса. Устанавливают дополнительный (поправочный) груз. Размещают на окружности, выбранной для установки временных уравновешивающих грузов, шесть точек, отстоящих друг от друга на равном расстоянии, и пронумеровывают их; перекатывают ротор в положение, при котором точка 1 будет лежать в горизонтальной плоскости; подвешивают в точке 1 малый груз Р2, последовательно увеличивая его вес до тех пор, пока ротор не выйдет из состояния равновесия. Повторяют операцию для остальных точек, размеченных на окружности ротора, и следят за тем, чтобы ротор под действием подвешенного груза поворачивался бы примерно на одинаковый угол.

Определяют искомый вес дополнительного груза по формуле:

Р1= Р2макс - Р2мин

где:

Р2макс - максимальный груз, при котором ротор трогается с места;

Р2мин - минимальный груз, при котором ротор трогается с места.

Укрепляют груз Р1 в той точке, для которой величина груза трогания оказалась максимальной, и проверяют балансировку контрольным грузом 2g.

Устанавливают и надёжно закрепляют постоянный уравновешивающий груз. Если постоянный груз устанавливается на окружности того же радиуса, на которой устанавливался временный груз, то вес постоянного груза (включая вес крепёжных деталей) совпадает с весом временного груза. В случае установки постоянного груза на другом радиусе его вес пересчитывается по формуле:

Q = Qв r/R;

где:

Q - вес постоянного балансирующего груза, г;

Qв - вес временного балансирующего груза, г;

R - радиус окружности, на котором закрепляется постоянный балансирующий груз, см;

r - радиус окружности, на котором производилась установка временного балансирующего груза, см;

Вместо установки постоянного балансирующего груза допускается высверливание или срезка металла на неуравновешенной стороне ротора. Вес удалённого металла должен быть равен весу постоянного груза, а положение - на диаметрально противоположной стороне ротора, на таком же расстоянии от оси вращения.

Если представить себе длинный ротор, имеющий две одинаковые по весу неуравновешенные массы, расположенные вблизи разных торцов ротора и направленные в диаметрально расположенные стороны, то статически такой ротор будет уравновешен. Однако при вращении ротор будет периодически нагружать и разгружать подшипники, вызывать вибрацию машины из-за действия пары сил, момент которых составляет, кгм:

М = Р х l;

где: Р - вес неуравновешенной массы, кг;

l - плечо пары сил (расстояние между неуравновешенными массами), м.

3.9 Разработка стенда для балансировки якорей тягового электродвигателя НБ-418Кб

В феврале 2005 года в локомотивном депо ТЧ-33 (Ожерелье), Московской ж.д. был принят в эксплуатацию станок балансировочный фирмы «ДИАМЕХ 2000» модели ВМ 3000 с балансировочным модулем «САПФИР». Значительную группу роторов, требующих балансировки, составляют части машин, которые вне машины не имеют опорных шеек. Для таких деталей или сборочных единиц специалисты ООО «ДИАМЕХ 2000» разрабатывают и изготавливают различные оправки или имитаторы опор.

Одно из основных требований к таким приспособлениям - минимальное искажение истинного дисбаланса собственно детали. Часто по требованию заказчика в конструкцию оправки вносится возможность использования ее для группы деталей похожей конструкции, но имеющих небольшие отличия по размерам.

В стремлении обеспечить максимальную точность балансировки сборочных единиц была предложена оснастка для балансировки роторов с собственными подшипниками. Опорные призмы для подшипников ротора устанавливались в роликовый блок вместо опорных роликов.

В целом ряде случаев такая призма дооснащалась прижимной планкой, которая исключает проворот наружного кольца подшипника даже в исполнении подшипника с защитными шайбами.

Балансировочный станок ВМ 3000 предназначен для уравновешивания якорей и роторов любой конфигурации с массой от 30 до 3000 кг.

В соответствии с профилем депо, специализирующимся на ремонте электровозов и в соответствии с технологическим процессом проведения планово предупредительных видов ремонта локомотивов, на станке осуществляется уравновешивание якорей тяговых двигателей

За период эксплуатации станка балансировочного ВМ 3000, с февраля 2005 года по январь 2006 года, на нем была проведена балансировка более 200 якорей тяговых двигателей, результаты которых хранятся в памяти прибора «САПФИР» а так же отражены в протоколах балансировки. В соответствии с протоколами балансировки, остаточный дисбаланс уравновешенных якорей не превышает 3,6 (г*мм/кг.), при допустимом остаточном дисбалансе согласно ТП электромашинного цеха 20,0 (г*мм/кг).

Данный станок привлек внимание специалистов депо своим высоким качеством изготовления, точностью балансировки, оснащенностью современной электроникой, простотой и удобством эксплуатации, отсутствием необходимости устройства фундамента.

Указанное оборудование позволило заменить ранее эксплуатируемый балансировочный станок производства Минского завода им. Октябрьской Революции (МЗОР), который к настоящему времени физически износился, морально устарел и по своим точностным характеристикам уже не удовлетворял требованиям технологического процесса.

За время эксплуатации нареканий к оборудованию со стороны ответственных работников локомотивного депо не поступало. Точность измеряемых параметров соответствует паспортным данным оборудования и полностью отвечает техническим требованиям, установленным для технологических процессов ремонта электрических машин.

Глава IV. Охрана труда

4.1 Требования к искусственному освещению

Искусственное освещение применяется в часы суток, когда естественный свет недостаточен или в помещениях, где он отсутствует.

Каждое производственное помещение и открытые территории, где выполняются работы, должны иметь искусственное освещение. Оно должно удовлетворять ряду требований:

-обеспечивать освещённость на рабочих поверхностях в соответствии с установленными нормами;

-создавать равномерную освещённость рабочих поверхностей;

-обеспечивать постоянство освещённости во времени;

-ограничивать слепимость;

-обеспечивать аварийное освещение.

Искусственное освещение бывает двух видов: общее и комбинированное.

Общее освещение применяется для создания нужного уровня равномерной освещенности во всём помещении. Оно осуществляется равномерным распределением светильников: симметричным при симметричном расположении оборудования и локализованном при несимметричном расположении оборудования.

Общее освещение не позволяет создать необходимой освещенности в разных плоскостях, при производстве точных работ и т.д. в этих случаях для создания необходимого уровня освещённости на рабочем месте, кроме общего применяется местное освещение.

Система, когда применяется общее и местное освещение, получила название комбинированного освещения.

Освещение открытых территорий осуществляется светильниками или прожекторами. При освещении светильниками требуется меньшая мощность, создаётся меньшая слепимость, возникают сравнительные малые тени. Применение прожекторов и светильников с большей мощностью источников света позволяет освещать рабочие места, перемещаемые в процессе работы, значительно упрощают уход за осветительной установкой.

Аварийное помещение устраивают в помещениях, где работают более 50 человек, а так же в помещении , где в темноте рабочее оборудование может представлять опасность. При этом аварийное освещение должно создавать по линиям основных проходов на уровне пола освещенность не более 0,5 Люкс.

Аварийное освещение для продолжения работы устраивается, когда внезапное отключение рабочего освещения может вызвать взрыв, пожар, нарушения технологического процесса и т.д., при этом освещённость рабочих поверхностей должна составлять не менее 5% норм, устанавливаемых для рабочего освещения для рабочего освещения этих поверхностей при системе общего освещения.

4.2 Расчёт освещённости поверхности экрана монитора персональной ЭВМ

Задачами светотехнического расчёта при проектировании осветительной установки являются:

-определение установленной мощности и мощности каждого источника света для обеспечения заданного уровня освещённости;

-определение фактической освещённости на рабочих местах о т светильников с источниками света известной мощности.

Для решения этих задач предварительно должны быть решены вопросы выбора светильников, их размещения, а также установлена характеристика освещаемого помещения.

В данном проекте примем размеры помещения А=6м,В=4м. Помещение обработки информации освещается светильниками ППд-200С с лампами мощностью 200Вт.

Расстояние между светильниками одного ряда и между рядами L=2м/ Высота подвеса светильников над расчётной поверхностью h_p=2,5м.

Определим освещённость в точке А горизонтальной поверхности в соответствии с планом размещения светильников на рис.1.

Расчёт будем вести точечным методом. Рассчитаем освещённость в точке А от светильника 1. Для этого определим расстояние от расчётной точки А до проекции оси светильника.

Рисунок 4.1 Схема размещения светильников

А=6,0 м

d=v L²+(h/2)²=v 4+1=2,2м

Тангенс угла падения светового луча в точку А от светильника 1 определяем по формуле:

tg б =d/h_p=2,2/2,5=0,88

По найденному значению tg б определим интерполяцию значения угла б=42 и cos³ б=0,41. Путём интерполяции значения угла б определим силу света Y_б=166 кд.

Освещённость горизонтальной поверхности от первого светильника с условной лампой составит:

Е_г= Y_б* cos³ б/ h_p²=166* cos³42 /2,5²=166*0,41/6,25=10,89 Лк

Такая же освещённость создаётся светильниками 3,4,6, так как точка А находится в центре прямоугольника, образованного светильниками.

Освещённость, создаваемую светильниками 2 и 5, рассчитываем аналогично. Освещённость горизонтальной поверхности составит Е_г=24,32 Лк

Суммарная условная освещённость в точке А от действия шести светильников составит:

? Е_г=Е_г1+ Е_г2+ Е_г3+…+ Е_гn

? Е_г=4*10,89+2*24,32=92,2 Лк

Фактическая освещённость в точке А определяется по формуле:

Е_г=Фµ?Е_г/1000К_з

где µ- коэффициент действительной освещённости, учитывающий действие удалённых источников и отражённого света;

К_з- коэффициент запаса, для светильников с лампами накаливания К_з=1,3.

Фактическая освещённость в точке А с учётом фактического светового потока лампы Ф=2920 Лк составит:

Е_г=2920*1,1*92,2/1000*1,3=227,8 Лк

Расчёты показали, что освещенность горизонтальной поверхности в точке А, создаваемая светильниками 4 и 6 равна 10,89 Лк, а светильником 5-24,32 Лк. Суммарная условная освещённость и горизонтальной поверхности от действия трех источников:

? Е_г=2*10,89+24,32=46,1 Лк

Тогда фактическая освещённость горизонтальной поверхности от источников 4, 5 и 6 составит:

Е_г= 2920*1,1*46,1/100*1,3=113,9 Лк

Теперь произведём расчёт освещённости для негоризонтальной поверхности пульта управления и обработки информации (рис.4.2).

Рисунок 4.2 Пульт управления.

Данный расчёт ведётся при помощи графика приведённого на рис. 4.3.



Рисунок 4.3 Номограмма для определения коэффициента ц.

По оси абсцисс графика отложено отношение d/h_p, где d-наикратчайшее расстояние от проекции светильника на горизонтальную плоскость до линии пересечения плоскостей. По оси ординат графика отложен переходной коэффициент ц.

График построен для различных значений угла наклона расчётной плоскости ? по отношению к горизонту. Числа у прямых обозначают угол ?.

Освещённость в плоскости, расположенной под углом ? к горизонту, определяется из соотношения:

Е=Е_г*ц,

где Е_г - освещённость рассматриваемого элемента поверхности в горизонтальной плоскости;

ц- переходной коэффициент, найденный из графика для заданного угла ?.

Е=113,9*0,32=36,4 Лк

Полученные результаты освещённости вполне приемлемы, так как освещённость экрана монитора большими параметрами затруднит чтение информации за счёт снижения контраста экрана.

Глава V. Экономика производства

5.1 Расчёт экономических показателей работы работников электромашинного цеха и техников дефектоскопистов

В условиях рыночной экономики возрастают требования к наиболее экономному расходованию трудовых, материальных, топливно-энергетических и денежных ресурсов, повышению эффективности использования технического потенциала.

В связи с этим необходимо добиваться обоснованных решений по оптимизации технико-экономических показателей работы проектируемого или реконструируемого объекта. В этих целях осуществляются расчеты основных технико-экономических показателей конкретного объекта, сравнение их величин с базисными в целях реализации оптимального проектного решения.

В экономической части выпускной квалификационной работы рассчитываются следующие технико-экономические показатели работы работников электромашинного цеха:

-штат работников;

-производительность труда;

-эксплуатационные (текущие) расходы;

-фонд оплаты труда работников и отчисление на социальное страхование;

-затраты на материалы, топлива, электроэнергию;

-расходы по амортизацию основных фондов;

-прочие затраты.

5.2 Расчет годовой программы ремонта

Годовая программа участка принимается в объеме 14243 электровозов в объеме КР-1 (согласно годового планового ремонта электровозов в объеме КР-1) Из них: ВЛ 60^к -5 сек, ВЛ80^с-9 сек.

5.3 Определение численности работников

Контингент производственных рабочих рассчитывается по формуле:

R_яв^раб= Т/Н_нм*12*К_по , чел

где R_яв^раб - явочная численность производственных рабочих, чел.

Т- общая трудоемкость работ, чел/час.

Н_нм- месячная норма рабочих часов 169,5 ч.

К_по- коэффициент учитывающий рост производительности труда, I,08.

Общая трудоемкоёмкость выполняемых работ определяется умножением трудоемкости единицы ремонта на объем работы (программу ремонта цеха или участка) по формуле:

Т=Т_ед*N_г , чел/час

; ;.»¦

где Т_ед -трудоёмкость единицы ремонта 14749,4 чел/час;

N_г - годовая программа цеха N_г= 14 электровозов.

Т=14749,4*14 = 206491,7 чел/час

Тогда контингент производственных рабочих составит:

R_яв^раб=206491,7 /169,5*12*1,08= 94 чел

Рассчитанный контингент рабочих распределяется по профессиям и квалификационному признаку. Дополнительно рассчитывается штат работников по обслуживанию производства и его управлению.

Контингент работников по обслуживание производства и его управлению составляет 20% от производственного штата.

0,2*94=19 чел.

В настоящий момент Контингент работников по обслуживание производства и его управлению составляет 21 человек.

5.4 Расчет производительности труда

Производительность труда работников участка рассчитывается умножением годового объема ремонтных работ в единицах на списочную численность работников:

П_т = N_г/ R_яв^раб*К_рам+R_яв^оу

где К_рам -коэффициент учитывающий дополнительную потребность производственных рабочих для замещения больных и т.д. К_рам =1.08. ; R_яв^оу -штат работников по обслуживанию производства и его управления.

П_т=14/94*1,08+21=0,11 ед/чел

5.5 Определение эксплуатационных (текущих) расходов

Эксплуатационные расходы рассчитываются по элементам затрат в соответствии с номенклатурой расходов но основной деятельности железной дороги. В состав текущих расходов входит: затраты на оплату труда, отчисления на социальное страхование, затраты на материалы, электроэнергию, амортизационные отчисления и прочие расходы.

5.6 Расчет годового фонда оплаты труда (Сфот)

Годовой фонд оплаты труда (Сфот) определяется умножением среднемесячной заработной платы работника на их штат и величину планового периода (12 месяцев).

В состав среднемесячной заработной платы включаются тарифная ставка, премии, надбавки и доплаты.

Должность	Разряд	Тарифная ставка, сум	Премия , %
Бригадир	IV	2403,87	30
Слесарь	I	1680,9	30
Слесарь	II	1934,56	30
Слесарь	III	2168,96	30
Слесарь	IV	2403,87	30

Годовой фонд оплаты труда работников с учетом фонда оплаты труда МОП составит:

Г_фот= Г_{фотТпр.раб}*1,2 = 22512336,964*1,2=27014804,3568 сум,

Определение отчислений на социальное страхование Отчисления на социальное страхование рассчитывается по формуле:

С_отч=С_фот*0,25=6753701,0 сум

где С_фот - общий фонд оплаты труда;

0.25 -доля отчислений средств на социальное страхование.

5.7 Расчет расходов на материалы

Затраты денежных средств на материальные ресурсы определяется умножением удельной нормы расходы материалов в стоимостном выражении (С_м) на объем продукции (N_г)

С_маг=Е*С_м*N_г=750700*0,5*14=525 4900 сум

где Е - стоимость ремонта 1 электровоза, 750700

Расчет расходов на электроэнергию

Расходы на электроэнергию определяется по формуле:

С_э=Ц_э*А_э*N_г=97,5*135*14=184275 сум

где Ц_э-цена 1 кВт/ч электроэнергии, 97,50 сум;

А_э-норма расхода электроэнергии на единицу ремонта

N_г - годовая программа.

...