Назначение и конструкция тяговых электродвигателей локомотивов
Тяговый электродвигатель (ТЭД) локомотива предназначен для преобразования электрической энергии в механическую, необходимую для вращения колесной пары.
Источником электроэнергии для движения тепловоза — автономного локомотива — служит дизель-генераторная установка (рис.3.1). Механическая энергия вращения коленчатого вала дизеля Д сообщается тяговому генератору ТГ и преобразуется в электрическую. Электрическая энергия от генератора поступает в тяговые электрические двигатели ТЭД, которые кинематически связаны с движущими колесными парами КП и приводят их во вращение.
На неавтономных локомотивах, которыми являются электровозы, для питания тяговых двигателей используется электроэнергия, вырабатываемая на электростанциях и передаваемая ТЭД по линиям электропередачи через тяговые подстанции и контактную сеть. Будучи подключенным к электростанции, то есть практически неограниченному источнику энергии, электровоз может развивать повышенную мощность, ограниченную только мощностью ТЭД. Поэтому мощность электровоза почти в 2 раза больше, чем тепловоза равной массы.
Рис.4.1. Схема преобразования энергии на тепловозе
На всех локомотивах привод колесной пары от ТЭД осуществляется через зубчатый редуктор колесно-моторного блока. Наиболее распространенным в настоящее время типом подвешивания ТЭД у грузовых тепловозов и электровозов является опорно-осевое подвешивание, при котором ТЭД с одной стороны опирается на ось колесной пары через моторно-осевые подшипники, а с другой стороны — на раму тележки через комплект пружин [7]. Неизменное расстояние между центрами вала двигателя и оси колесной пары называют централью Ц (рис.4.2).
Так как ТЭД служит для преобразования электрической энергии в механическую, то он входит в состав как электрической, так и механической части локомотива.
Конструкция основных узлов и элементов тягового электрического двигателя тепловоза
ТЭД постоянного тока состоит из неподвижного статора: остова с расположенными на его внутренней поверхности главными и добавочными полюсами — и вращающегося якоря (ротора). Вал якоря опирается на подшипниковые узлы, размещенные в статоре (рис.4.3).
Конструктивно двигатель образован следующими сборочными единицами: магнитная система (в корпусе которой также закреплены щеткодержатели со щетками), якорь, подшипниковые щиты с якорными подшипниками, моторно-осевые подшипники и др..
Магнитная система двигателя состоит из станины (остова), четырех главных и четырех добавочных полюсов.
Остов является магнитопроводом двигателя; он отлит из углеродистой стали и имеет восьмигранную или круглую форму. С торцов остова расположены расточки для подшипниковых щитов. На остове имеются два прилива (носика) для опоры ТЭД на тележку через пружинную подвеску. С противоположной стороны остов имеет расточки под моторно-осевые подшипники. В верхней части остова со стороны коллектора находится вентиляционный люк, через который подводится воздух, охлаждающий обмотки и детали двигателя.
Рис.4.2. Схема колесно-моторного блока локомотива с опорно-осевым подвешиванием ТЭД
Главный полюс состоит из стального сердечника и катушки, намотанной из шинной меди в два слоя (плашмя). Витки катушки изолированы друг от друга асбестовой электроизоляционной бумагой.
Для уменьшения нагрева главных полюсов, вызываемого воздействием вихревых токов, сердечники набирают из отдельных листов электротехнической стали. Собранные листы спрессовывают и соединяют заклепками. В отверстие листов запрессовывают стальной прямоугольный стержень, в который вворачивают болты, крепящие полюса к остову.
Добавочные полюсы обеспечивают улучшение процессов коммутации (снижение искрения) при работе коллекторно-щеточного узла ТЭД. По своим размерам они меньше главных и несколько отличаются от них по конструкции (в частности, сердечник добавочного полюса цельный, отлитый из стали).
Обмотки возбуждения добавочных полюсов включены последовательно с якорной обмоткой. Обмотки возбуждения главных полюсов соединены между собой так, чтобы полюса (северный и южный) чередовались между собой (рис.4.4). Катушки добавочных полюсов соединены гибкими проводами, а главных — шинами из медной ленты, изолированными асбестовой, резиновой и стеклянной лентами .
Якорь электродвигателя состоит из стального сердечника и коллектора, насаженных на вал двигателя. На конец вала напрессовано малое зубчатое колесо (шестерня), передающее вращающий момент от двигателя через зубчатую передачу на колесную пару.
Сердечник якоря набран из листов электротехнической стали, толщиной 0,5 мм. По торцам сердечник удерживается на валу нажимными шайбами, которые установлены на вал с большим натягом.
На окружности сердечника якоря расположены продольные пазы, в которых размещены изолированные проводники якорной обмотки, закрепленные стеклотекстолитовыми клиньями. Клинья предотвращают перемещение проводников в пазах под действием центробежных сил, возникающих при вращении якоря. Лобовые части обмотки якоря (передние и задние) закреплены бандажами из стеклобандажной ленты. В последнее время начинают применять стеклометаллические бандажи.
Чтобы повысить электрическую и механическую прочность изоляции обмоток, якорь и полюса пропитывают в лаке ПЭ-933 (полиэфирноэпоксидном).
Рис.4.4. Схема соединения обмоток тягового электродвигателя
Для соединения проводников обмотки якоря с источником электроэнергии служит коллекторно-щеточный узел.
Коллектор состоит из медных пластин клинообразного сечения, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками. Эти пластины набирают на коллекторной втулке, которую после формирования коллектора насаживают на вал электродвигателя. К каждой коллекторной пластине припаяны проводники якорной обмотки, укладываемые в пазы сердечника якоря по определенной схеме.
Коллектор, соединен с внешней цепью, через угольно-графитовые стержни, называемые щетками. Щетки устанавливают в специальные обоймы (щеткодержатели), кронштейны которых закрепляют на остове ТЭД через изоляторы. Для надежного контакта щеток с поверхностью коллектора служит пружинное нажимное устройство.
Вал якоря ТЭД, изготовленный из высококачественной стали, вращается в двух роликовых подшипниках, запрессованных в ступицы подшипниковых щитов. В подшипниковом щите, расположенном со стороны коллектора, устанавливают опорно-упорный подшипник, а с противоположной стороны — опорный. В полости подшипников, закрытых крышками, по специальным трубкам запрессовывают смазку.
Отличительной особенностью тяговых двигателей локомотивов является наличие моторно-осевых подшипников (МОП), которые служат опорой электродвигателя на ось колесной пары. МОП вмонтированы в специальные разъемные приливы остова двигателя и состоят из бронзовых вкладышей, смазочного устройства и крышки, закрепленной болтами. Крышка МОП служит резервуаром для смазки, которая подается к вкладышам подшипника при помощи специальных систем: циркуляционной (смазка под давлением с использованием шестеренчатого насоса) и польстерной (смазка с использованием войлочных фитилей). В зависимости от конструкции ТЭД, данные системы могут использоваться как поодиночке, так и совместно.
В заключение рассмотрим особенности системы, которая обеспечивает нормальную работу тяговых двигателей — системы охлаждения. Во время работы ТЭД обмотка якоря и другие детали нагреваются. Для их охлаждения применяют принудительную вентиляцию (рис.4.5).
Охлаждающий воздух, подаваемый специальным вентилятором по гибким рукавам-гармошкам к вентиляционному люку остова ТЭД, проходит через двигатель двумя потоками: один над коллектором, сердечником якоря и в зазорах между полюсами, другой под коллектором, через вентиляционные отверстия в сердечнике якоря. Оба потока соединяются в корпусе ТЭД со стороны, противоположной коллектору, и выходят наружу через специальные окна (люки).
Рис.4.5 Схема охлаждения тяговых электродвигателей на локомотивах
Внутри остова ТЭД поддерживается небольшое избыточное давление воздуха, препятствующее попаданию пыли, влаги, снега.
Вентиляторы охлаждения ТЭД могут иметь механический привод от дизеля или электрический от специальных электродвигателей (мотор-вентиляторы). Обычно один вентилятор охлаждает несколько тяговых двигателей, установленных на одной тележке. На некоторых тепловозах применяют централизованную систему охлаждения тяговых электрических машин и аппаратов.
Тяговые электродвигатели и их использование на электротранспорте
Тяговый электродвигатель (рис.1) — устройство, которое способно преобразовывать поступающую электрическую энергию (переменного и постоянного тока) в механическую. Такой тип двигателей используется для приведения в движение следующих видов транспорта:
- электровоза,
- тепловоза,
- троллейбуса,
- трамвая,
- электромобиля.
Главное отличие таких силовых агрегатов от электродвигателей больших мощностей состоит в том, что им необходимы определенные условия для монтажа, а также достаточно ограниченное место для размещения. В результате этого и возникла спецификация конструкции, которой характеризуется тяговый электродвигатель.
В отличие от электродвигателей общего назначения тяговые способны вести свою работу во множестве режимов. Данные режимы сопровождаются изменением в частоте вращения ротора.
Классификация тяговых двигателей
Существуют следующие разновидности данных устройств:
- по используемому току (постоянные и переменные),
- по конструкции (линейные и вращающиеся),
- по типу (синхронные и асинхронные),
- по системе передачи усилия (индивидуальный и групповой),
- по способу питания (от контакной сети и от аккумулятора).
Зачастую эксплуатация такого устройства, как тяговый электродвигатель, может быть связана с механическими и тепловыми перегрузками, толчками и тряской. Именно поэтому его конструкция отличается повышенной прочностью узлов и деталей — как в механической, так и электрической части. Также токовые части обладают специальной влагостойкой и теплостойкой изоляцией.
Использование тяговых двигателей в электротранспорте
В связи с активным внедрением в жизнь человека экологичных машин возникла потребность в использовании такого устройства, как тяговый электродвигатель для автомобиля. Именно он является главной движущей силой в такого рода транспортных средствах. В основе его работы лежит электромагнитная индукция. Движущая сила возникает в замкнутом контуре в результате изменения магнитного потока.
Чаще всего сам двигатель размещается между продольными балками спереди от батареи. В качестве конструкции передачи к ведущим колесам используется задний мост с карданной передачей. Допустимо использование цепной передачи в случае трехколесных моделей электромобилей. В такой ситуации монтаж осуществляет на подрамнике на задней оси.
Тяговый электродвигатель для автомобиля может быть как переменного, так и постоянного тока. Главная его задача состоит в передаче крутящего момента. Такой двигатель несколько отличается от классической электромеханической машины за счет своих компактных размеров и большой мощности.
Тяговый электродвигатель для электромобиля допустимо использовать в системе «мотор–колесо» (рис. 2), которая еще не нашла активного применения и чаще всего ее можно заметить только в концепт-карах. В качестве исключения можно назвать электромобиль Volage, который поступит в продажу в скором времени.
Тяговый электродвигатель постоянного тока обладает рядом преимуществ, а именно:
- компактные размеры и малый вес,
- простота эксплуатации,
- длительный срок службы,
- отсутствие вредного воздействия на окружающую среду,
- отличный КПД,
- возможность рекуперации.
Стоит заметить, что существенные недостатки попросту отсутствуют, но один из них состоит в несовершенстве источников тока, которые и не позволяют внедрить эту технологию в массовое производство. Однако технический прогресс не стоит на месте, а значит, в скором времени практически каждый крупный производитель транспортных средств наладит производство автомобилей на электрических двигателях.
Для оформления заказа позвоните менеджерам компании Кабель.РФ ® по телефону +7 (495) 646-08-58 или пришлите заявку на электронную почту zakaz@cable.ru с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей.
4.1. Назначение тяговых электродвигателей
Тяговый электродвигатель (ТЭД) локомотива предназначен для преобразования электрической энергии в механическую, необходимую для вращения колесной пары.
Источником электроэнергии для движения тепловоза — автономного локомотива — служит дизель-генераторная установка (рис.3.1). Механическая энергия вращения коленчатого вала дизеля Д сообщается тяговому генератору ТГ и преобразуется в электрическую. Электрическая энергия от генератора поступает в тяговые электрические двигатели ТЭД, которые кинематически связаны с движущими колесными парами КП и приводят их во вращение.
На неавтономных локомотивах, которыми являются электровозы, для питания тяговых двигателей используется электроэнергия, вырабатываемая на электростанциях и передаваемая ТЭД по линиям электропередачи через тяговые подстанции и контактную сеть. Будучи подключенным к электростанции, то есть практически неограниченному источнику энергии, электровоз может развивать повышенную мощность, ограниченную только мощностью ТЭД. Поэтому мощность электровоза почти в 2 раза больше, чем тепловоза равной массы.
Рис.4.1. Схема преобразования энергии на тепловозе
На всех локомотивах привод колесной пары от ТЭД осуществляется через зубчатый редуктор колесно-моторного блока. Наиболее распространенным в настоящее время типом подвешивания ТЭД у грузовых тепловозов и электровозов является опорно-осевое подвешивание, при котором ТЭД с одной стороны опирается на ось колесной пары через моторно-осевые подшипники, а с другой стороны — на раму тележки через комплект пружин [7]. Неизменное расстояние между центрами вала двигателя и оси колесной пары называют централью Ц (рис.4.2).
Так как ТЭД служит для преобразования электрической энергии в механическую, то он входит в состав как электрической, так и механической части локомотива.
Назначение, устройство и технология ремонта тягового электродвигателя
1 слайд Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Краснодарского Края
«Новороссийский Профессиональный Техникум»
Презентация
на тему: Назначение, устройство и технология
ремонта тягового электродвигателя
Выполнил мастер п/о
Положенского.Александра.Игоревича
2 слайд Введение
Тяговый электродвигатель является основной машиной, которая приводит тепловоз в движение. Он предназначен для преобразования электрической энергии в механическую и передачи вращающего момента на колесные пары.
Так же в этой конструкции электрическая передача является тем звеном которое позволяет тепловозу: передавать мощность с вала дизеля к колесным парам. обеспечивает пуск дизеля , работу на холостом ходу, функционирование в широком диапазоне скоростей, плавное троганье, изменение направления движения, изменение силы тяги.
На тепловозах применяют электрические передачи постоянного, переменно-постоянного и переменного тока.
В основе этих передач лежит один принцип
Коленчатый вал дизеля вращает якорь тягового генератора. Вырабатываемая генератором электрическая энергия используется для питания тягового электродвигателя расположенного на колесных парах или раме тележки.
.
3 слайд Устройство тягового электродвигателя
Тяговый электродвигатель состоит из корпуса, якоря ,остова, главных и добавочных полюсов, подшипниковых щитов и щёткодержателей.
Остов служит магнитопроводом, к нему крепятся главные и дополнительные полюса, подшипниковые щиты и моторно-осевые подшипники. Главные полюса служат для создания основного магнитного потока. На каждом сердечнике расположены катушки обмоток последовательного возбуждения для создания магнитного потока при работе электродвигателя. Дополнительные полюса служат для улучшения коммутации и частичной компенсации действия реакции якоря
Подшипниковые щиты служат для поглощения нагрузок усиления от вала якоря, поэтому он выполнен в виде жёсткой конструкции
4 слайд Устройство тягового электродвигателя
А так же подшипниковые щиты защищают от попадания вовнутрь тягового электродвигателя загрязнений и посторонних предметов. В двух верхних крышках имеются люки для осмотра коллекторно-щёточного аппарата при ремонте.
Вентиляция тягового электродвигателя-принудительная, осуществляется вентилятором, который приводится во вращение от вала дизеля. Охлаждающий воздух подается в центральную часть под давлением, охлаждая сердечник и обмотку якоря, и выходит через отводные зазоры.
Смазочное устройство на электродвигателях имеет две системы смазки: Циркуляционную и Фитильную. Такая система гарантирует надежную смазку трущихся деталей. Основной частью циркуляционной смазки является насос, приводимый к работе от оси колесной пары, и ванна дизеля.
5 слайд Опорно-осевое подвешивание тягового электродвигателя
Опорно-осевое подвешивание получило наибольше распространение в советском тепловозостроение . Тяговый электродвигатель имеет три опорные точки.
Он опирается на специальные опорные шейки средней части оси колесной пары двумя моторно-осевыми подшипниками . Размещение подшипников вала тягового двигателя и оси колесной пары в одном корпусе гарантирует постоянство между зубчатой передачей .
Третья опора выполнена через пружинный комплект, состоящий из четырех пружин. Пружины сжаты между двумя обоймами, скрепленными по концам двумя болтами. Пружинный комплект установлен между выступами подвески, приваренной к раме тележки.
6 слайд Опорно-рамное подвешивание тяговых электродвигателей
Не смотря на свою сложность опорно рамное подвешивание обладает значительными преимуществами перед опорно-осевым подвешиванием. ТЭД закреплен в раме тележки, оказывается полностью подрессированным и поэтому на него в меньшей степени идет нагрузка. При опорно-рамном подвешивании масса уменьшается почти в два раза и значит на колесно-моторный блок оказывает меньше воздействие в путь.
Передача тягового момента от двигателя к колесным парам осуществляется полым валом. Полый вал вместе с приводами вращается в подшипниках скольжения, установленных в основе электродвигателя.
Опорно-рамное подвешивание ТЭД применяется в основном на пассажирских тепловозах. При опорно-рамном подвешивании ТЭД опирается на раму тележки, что значительно снижает массу неподрессоренных частей тепловоза и улучшает его динамические характеристики
7 слайд Ремонт и сборка тяговых
электродвигателей
При малом периодическом ремонте тепловоза производятся следившие работы: продувка внутри и снаружи сжатым воздухом, осмотр, очистка и замена негодных запчастей. В доступных местах проверяют целостность укладки и крепление проводов и меж катушечных соединений; проверяют состояние изоляции, полюсов и якоря; проверяют зазор у моторно-осевых подшипников добавляют в них смазку; кроме того, осматривают соединительные рукава для подачи охлаждающего воздуха; снимают кожухи для осмотра зубчатой передачи.
При большем периодическом ремонте, помимо работ, предусмотренных малым периодическим ремонтом, делают ревизию. При подъемочном ремонте все электродвигатели вместе с колесными парами выкатывают из под тепловоза, разбирают и ремонтируют особое внимании уделяют таким элементам как зазоры , катушечные соединения ,обмотка, проводка , состояние и крепление полюсов и якоря. При их не исправности их тут же заменяют.
8 слайд Неисправности и порядок демонтажа тягового электродвигателя
Одной из основных причин отказа тяговых электродвигателей является несоблюдение технологи их содержания. На и более часто встречающимися не исправностями электродвигателя и основными причинами их возникновения являются:
-Понижение сопротивления изоляции, вследствие попадания грязи, масла, влаги или механического повреждения изоляции;
-Разрушение подшипников из-за несвоевременного смазывания, размотка бандажа из-за превышения частоты вращения якоря при буксовании.
-Перегрев мотор-осевых подшипников, на валу тягового двигателя.
При крупно агрегатном ремонте производят подъёмку тепловоза и выкатывают тележки. Тележки разбирают, освобождая ЭД , которые затем перемещаются в цех по ремонту. В ряде случаев из-за неисправности какого-либо электродвигателя, в период между ремонтами, возникает необходимость его сменить. Для этого в депо имеется специальная канава с оборудованием при помощи которого и произведется выкатка колесно-моторного блока из-под тепловоза.
9 слайд Техника безопасности
Слесарь по ремонту подвижного состава должен знать: действие на человека опасных и вредных производственных факторов, возникающих во время работы: правила оказания первой помощи пострадавшим место расположение аптечки или сумки с необходимыми медикаментами и перевязочными материалами, требования, производственной санитарии и пожарной безопасности .
Слесарь должен использовать при работе исправный инструменты на которых не должно быть трещин и отколов .
Техника безопасности при ремонте: Перед подъёмам кузова тепловоза необходима убедится в том что он огражден щитами с надписями перед подъёмом кузова необходима его зафиксировать домкратами. Подъем и отпускание кузова слесарь должен выполнять по команде (бригадира ), наблюдающего за правильность выполняем работы. Слесарю запрещается вовремя перемещения тележек находится в смотровой канаве. Перед выкаткой тележек из под тепловоза необходима: установить тепловоз на скатоопустконой канаве так, что бы выкатываемая колесная пара находилась в центре подъёмника: подложить под тяговый двигатель выкатываемой колесной пары специальную балку или подставить дон крат ; сжать технологическими болтами или специальными скобами— рессорные пружины у тележек.
10 слайд На производственной практике, которую я проходил в депо ст. Новороссийск, закрепил свои теоритические знания практическими работами. Научился производить технический осмотр и ремонт узлов, агрегатов и элементов тягового электродвигателя тепловоза, пользоваться инструментами и технической документацией, что пригодилось мне в написании письменной экзаменационной работы.
Так же написанию этой работы способствовал опыт работы проводником который позволил мне лучше понять устройство железно дорожного транспорта а так же прохождение практики обеспечило меня ценным опытом который пригодится в дальнейшей работе на железной дороге.