Текст
Тяговые
элвнтро-
geurarenu
gm городского
элекшо-
транспорга
А. А. РАБИНОВИЧ
ТЯГОВЫЕ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ
ДЛЯ ГОРОДСКОГО
ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА
ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ
Москва — 1965
УДК 625Л2/.46 : 621.33
ПРЕДИСЛОВИЕ
Задача полного удовлетворения потребностей советских лю-
дей в современных видах городского транспорта решается сов-
местными усилиями работников промышленности, изготовляю-
щих подвижной состав и средства энергоснабжения, и работни-
ков коммунальных предприятий, занятых эксплуатацией и ре-
монтом подвижного состава.
В связи с этим большое значение приобретает подготовка
квалифицированных кадров для предприятий коммунального
транспорта и издание необходимой литературы по конструкции,
методам эксплуатации и ремонту подвижного состава.
В данной книге приведены основные сведения о методах про-
ектирования, конструкции, технологии производства, выборе,
методах испытания, ремонте и эксплуатации электродвигателей
для вагонов трамвая, троллейбусов и вагонов метрополитена.
Книга предназначена для работников проектных организа-
ций и предприятий коммунального транспорта, занятых проек-
тированием, эксплуатацией и ремонтом подвижного состава го-
родского электрифицированного транспорта. Отдельные разде-
лы книги могут быть использованы также в качестве учебного
пособия при проектировании тяговых двигателей и системы уп-
равления. Наряду с обобщением ряда материалов по проекти-
рованию, технологии и эксплуатации тяговых двигателей автор
в главе «Выбор тягового электродвигателя» попытался предло-
жить новый метод выбора тяговых двигателей с учетом их те-
пловой мощности, тяговых характеристик и коммутационных
ограничений. Этот метод при всей его внешней простоте дает
возможность достаточно правильно выбрать тяговый двигатель
для конкретных условий эксплуатации.
В книге приведена специально подготовленная техническая
документация, необходимая для всех видов ремонта тяговых
двигателей. Описания специальных технологических процессов и
3
методов испытаний также должны содействовать организации
правильного ремонта и эксплуатации тяговых двигателей.
Наряду с описанием конструкции и технологии двигателей
старых серий, но еще находящихся в эксплуатации, в соответ-
ствующих разделах даются конструкции новых типов тяго-
вых двигателей с кремнийорганической изоляцией. Двигатели
этого типа начали изготовляться лишь в 1963 г., и опыт их при-
менения еще недостаточен.
ГЛАВА 1
основы проектирования и конструкция
ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
1. Основы проектирования
Основные технические данные выпущенных в СССР тяговых
электродвигателей для городского транспорта приведены в
табл. 1.
Как видно из данных таблицы, в 1950 г. тяговые двигатели
для городского транспорта были сведены в единую унифициро-
ванную серию машин, построенную на едином диаметре якоря
(275 мм) и двух диаметрах станины: 485 мм для трамвайных
двигателей и 515 мм для двигателей вагонов метрополитена и
троллейбусов.
В 1964 г. было закончено внедрение новой единой серии дви-
гателей, в которой при тех же наружных диаметрах станины
й й 4
Годы начала производства
Рис. 1. Вес троллейбус-
ных двигателей
Ч Й
Годы начала производства
Г1ды начала производства
Рис. 3. Вес двигателей
для метрополитена
Рис. 2. Вес трамвай-
ных двигателей
8
Таблица 1
Тяговые электродвигатели для вагонов трамвая, троллейбусов и вагонов метрополитена
Тип двигателя Назначе- ние Год начала производства Напряже- ние на коллекторе сети в в Л Sgg Sag ran*1 О к 5 О <1> Л» $ Я О (J & CQ Вес в Кг Вес на единицу мощности в кг1квт Диаметр якоря в мм Длина пакета в мм Диаметр кол- лектора в мм Число пазов якоря Число пластин Число щетко- держателей Число щеток Размер щеток в мм
^ПТ-35А Трамвай 1925 550 40 660 880 22 310 240 270 35 175 2 2 12x40
ДМ-16 » 1925 550 52 650 1300 25 360 275 330 39 155 2 2 16x40
ДРЗК » 1926 550 39 650 1080 27,7 340 225 310 37 185 2 2 13x40
ДТП-60 » 1934 550 55 825 960 17,5 310 255 290 37 147 2 2 20x35
ДК-254А » 1950 550 46 1480 500 10,9 274 205 245 35 139 4 2 12,5x32
Д К-255Б » 1950 275/550 46 1540 465 Ю,1 275 205 245 39 117 2 2 20x32
ДК-256Г » 1951 275/550 31 1025 465 15 275 205 245 39 195 4 2 12,5x32
Д К-257А „ » 1964 275/550 48 1450 460 9,6 280 205 245 35 139 4 2 16x32
ДК-253А » 1963 550 50 1490 500 10 280 205 245 35 139 4 2 16x32
ДК-259А1 » 1964 275/550 43 1120 460 10,7 280 205 245 35 175 4 2 16x32
ДТБ-60 Троллей- бус 1933 550 60 1260 654 10,9 305 260 250 41 205 4 2 12,5x32
ДК-201Б » 1938 550 74 1270 625 8,4 275 310 245 39 195 4 2 12,5x32
Д К-202Б » 1946 550 78 1260 665 8,5 275 310 245 39 195 4 2 12,5x32
ДК-207А1 » 1960 550 100 1400 725 7,25 280 350 245 35 195 4 2 16x32
ДК-207Д » 1964 550 110 1400 725 6,6 280 350 2-»5 35 195 4 2 16x32
ДМП-151 Метро 1934 750 153 784 2400 15,7 400 412 345 37 185 4 2 16х 40
ДК-102Д » 1946 375/750 83 1160 1500 18 346 270 300 34 238 4 2 16x40
ДК-104Г » 1955 375/750 72 1230 700 9,7 275 310 245 47 141 4 2 16x32
ДК-108А1 » 1963 375/750 66 1510 615 9,3 280 260 245 35 175 4 2 16x32
Унификация элементов конструкции двигателей единой серии
Таблица 2
Назначение Тип Технические данные
мощность в кет напряже- ние в в скорость вращения в об/мин максималь- ная скорость в об/мин вес в кг станина (комплект)
диаметр станины в мм штамп полюса сварная станина (заготов- ка) задний подшип- никовый щит № подшип- ников
Метро Е . . . • Троллейбус ЗИУ-5 .... Трамвай ЛМ-57 . Трамвай РВЗ-6 . Трамвай КТМ-2 . ДК-108А1 ДК-207А1 ДК-257А ДК-259А Д К-258А 66 100/1 45 48 375 1510 1400 1450 1120 3250 3900 3800 3800 615 725 460 460 515 515 485 485 32613; 62310 3086313; 32310 QOQin- ОШ
10 750 550 275 Общий о? СО ый I I
550 275 эВ S О со К S CQ О а со S 32310; 30863К :ение тс 310
50 550 550 1490 3800 500 485 \о О О ч: О П родолок 3; 310 гбл. 2
Технические данные
' Якорь
Назначение Тип °а В мм d в мм в мм число пазов размеры паза в мм обмоточный провод k—число пластин коллектора коллектор передняя нажимная шайба задняя нажимная шайба вен- тиля- тор
Метро Е . . . . Троллейбус ЗИУ-5 .... Трамвай ЛМ-57 . Трамвай РВЗ-6 . Трамвай КТМ-2 . ДК-108А1 ДК-207А1 ДК-257А ДК-259А1 ДК-258А 280 280 280 280 280 75 75 75 75 75 260 350 205 205 205 35 35 35 35 35 11,1x31 11,1x31 11,1x31 н,1х31 11,1X31 1,35х10ПСД 1,45хЮПСД 1.81Х10ПСД 1,45хЮПСД 1,81Х4,7ПСД 175 175 139 175 139 Одинако- вый. Отли- чается только по числу пластин 3 шт. оди- наковые Одинаковая 2 шт. оди- । наковые '
увеличен диаметр якоря до 280 мм, применена более теплостой-
кая изоляция, повышена мощность большинства типов электро-
двигателей.
Степень унификации при построении новой серии тяговых
двигателей характеризуется данными табл. 2.
Технический прогресс, достигнутый в процессе развития кон-
струкции и технологии изготовления тяговых двигателей, может
быть оценен на основе некоторых показателей, приведенных на
рис. 1, 2 и 3.
Основные параметры тяговых двигателей регламентированы
в СССР стандартом ГОСТ 2582—50. Кроме того, ряд требова-
ний к тяговым двигателям для городского транспорта установ-
лен стандартами на троллейбусы (ГОСТ 7495) и трамвайные
вагоны (ГОСТ 8802—58).
2. Определение основных размеров на основе
общей теории двигателей постоянного тока
Общая теория двигателей постоянного тока устанавливает
следующую зависимость:
р _Р'2а‘1апаВбА
э’ 6,1.10и
где
Рэ —электромагнитная мощность, равная 1,05Р, в ш;
Da—диаметр якоря в см-,
1а—длина пакета якоря в см\
Вб — индукция в воздушном зазоре в гс\
А — величина линейной нагрузки якоря в а/см-,
п — скорость вращения в об/мин-,
а— коэффициент полюсного перекрытия.
В современных тяговых двигателях для городского транспор-
та оптимальные насыщения в воздушном зазоре составляют
—7000 гс при коэффициенте полюсного перекрытия, равном
—0,63, а значение линейной нагрузки (при кремнийорганиче-
ской изоляции класса F и Н ) равно —400 а/см. Как показыва-
ют многочисленные расчеты, оптимальное отношение длины па-
кета якоря к его диаметру равно в среднем 0,85.
При этом соотношении DJla формула приобретает вид:
D2 .0,85D„n.0,63-7000.400
Рэ = —--------------------.
9 6,Ь10н
На основании приведенных выше данных могут быть опре-
делены оптимальные диаметры пакета якоря.
Для трамвайного двигателя мощностью 50 кет
1400 об/мин.
при
50.6,1.10й.1,05 о
----------------!------ = 24,8 см.
0,85.1400.0,63-7000.400
8
Для троллейбусного двигателя мощностью 100 кет при
1400 обIмин имеем
3/---
Da — 24,81/ — = 31,3 си.
а ’ У 50
Таким образом, значения оптимальных диаметров якоря тяго-
вых двигателей для городского транспорта в диапазоне мощно-
стей 50—100 кет должны выбираться в пределах 240—310 мм.
Практические значения диаметров пакета якоря колеблются
от 220 мм в двигателях для трамвая типа Т2 мощностью 40 кет
при независимой вентиляции до 320 мм (в двигателях) для
троллейбуса, выпускаемого ЧССР, мощностью ПО кет.
В СССР создана единая серия двигателей для всех видов
подвижного состава городского транспорта. Эта серия построе-
на на едином диаметре пакета якоря, равном 280 мм. Длина па-
кета якоря равна 205 мм для трамвайных двигателей мощ-
ностью до 50 кет (la/Da =0,73), в двигателе для метрополитена
мощностью ~ 70 кет длина пакета составляет 260 мм (la/Da =
= 0,93) и в двигателе для троллейбуса мощностью 100—110 кет
длина пакета равна 350 мм (la/Da = 1,25).
Таким образом, длина пакета якоря трамвайного двигателя
несколько ниже оптимальной, а длина пакета троллейбусного
двигателя выше оптимальной. Эти отклонения обусловлены це-
лесообразной унификацией двигателей для всех видов город-
ского транспорта. Создание двигателей для трамвая на мень-
шем диаметре пакета якоря (245 мм) позволило бы сократить
их вес примерно на 7%. С другой стороны, построение двигате-
лей для троллейбусов и вагонов метрополитена на несколько
большем диаметре (315—320 мм) дало возможность несколько
улучшить коммутационные условия машины, особенно в режиме
динамического торможения. Однако увеличение диаметра якоря
двигателя для вагонов метрополитена ограничено величиной
межцентрового расстояния при диаметре колеса, равном 780 мм.
При колесе этого размера увеличение наружного диаметра дви-
гателя сверх 515 мм весьма затруднительно.
Выбор диаметра якоря определяет и коэффициент вращаю-
щихся масс. Для трамваев и троллейбусов с двигателями еди-
ной серии при номинальной скорости вращения 1400 об/мин ко-
эффициент вращающихся масс составляет 1,1.
После определения размеров пакета якоря целесообразно
выполнить расчет магнитной цепи двигателя.
На основании результатов расчетов и испытаний ранее по-
строенных машин и теоретических исследований установлены
оптимальные значения насыщений в зубцах и спинке (теле)
якоря, в сердечниках главных полюсов и в станине. Насыщения
в зубцах (на одной трети высоты от основания) принимаются
равными 17 000 гс\ в сердечнике полюса 14 000—15 000 гс в ста-
нине — 14 000 гс. Магнитный поток двигателя (на полюс)
2—1091
9
определяется по размерам якоря и индукции в воздушном зазо-
ре, т. е.
Ф = ±£^2а.в6 = 0,785-0,63-7000Dala (при 2р=4).
2р
Далее по известному соотношению между значением э.д. с.,_ ско-
рости вращения и величиной магнитного потока определяется
число эффективных проводников якоря:
дг £-60а-108
Фрп,
В тяговых двигателях для городского транспорта, построенных
на диаметре якоря до 300 мм, применяется простая волновая
обмотка с числом параллельных ветвей, равным 2.
Сечение проводников якоря определяется исходя из допу-
стимой плотности тока и рационального соотношения высоты
и толщины проводников (это отношение равно 7 -*-10) и опти-
мального отношения высоты паза к его ширине, равного (при-
мерно Зн- 3,5). На каждый полюс приходится 8—11 пазов. В дви-
гателях единой серии число пазов равно 35—37 (при 2Р = 4).
Число проводников в стороне якорной катушки принимается
равным 3—5. Для установления числа проводников и витков в
секции (катушке) якоря исходят из минимальной ширины кол-
лекторного деления, равного ~ 4 мм при диаметре коллектора
0,85Г>а.
При напряжении на коллекторе 275 и 375 е все тяговые дви-
гатели выполняются с одновитковой катушкой (секцией) якоря.
При напряжении на коллекторе 550 в двигатели малой мощ-
ности (до 50 кет) практически нельзя выполнить с одновитковой
катушкой. Поэтому трамвайные двигатели мощностью 50 кет
при напряжении на коллекторе 550 в выполняют с двухвитко-
вой катушкой якоря.
После определения точного числа проводников обмотки якоря
(при оптимальном числе пазов и числе сторон катушки якоря на
паз) уточняется величина магнитного потока.
На основании этих данных определяются размеры пазов об-
мотки якоря, сечение главного полюса (с учетом коэффициента
рассеяния, равного 1,15-н1,2) и сечение ярма, исходя из расчет-
ной длины ярма, т. е.
1С — 1а 4- 0,8т,
где т — полюсное деление.
Метод определения размеров пазов поясняется ниже. Рас-
четная ширина зубца на 7з от основания (6. ) равна:
, = Л (Рд -1 ,ЗЗЛг) _Ьп_ о 02,
*7з z
10
где
bz и hz — ширина паза; hz— высота зубца;
п— число зубцов.
Длина пакета уточняется по определенному значению ширины
зубца и принятому значению магнитной индукции в расчетном
сечении зубца
z 2рФ
а ВЬ21/зга.0,<М’
где 0,94 — коэффициент заполнения пакета якоря;
Bz^ —при номинальном режиме равна 17 000 гс.
Индукция в сердечнике полюса составит:
д,- сф
Мп-0,97 ’
где
с— 1,15;
/п— равно 1а ;
Ьп — ширина полюса.
Отсюда
< 1,15Ф
Ьп = ---------- ,
п Вп/а.0,97
где
Вп~14 000 гс.
ЛУагнитное сечение станины находим по формуле
Qc = ^,
2ВС
где
Вп~14 000 гс.
Толщина станины равна:
ftc =—.
с 1а + 0,8т
При расчете магнитной цепи необходимо учитывать также
выход из полюса.
Для расчета Н. С. вдоль воздушного зазора при эксцентрич-
ной форме полюса определяется эффективный зазор по величи-
не зазора в центре бц и по краям бк:
б3 = кбц.
Значение k определяется по данным рис. 4.
После расчета этих элементов магнитной цепи определяется
намагничивающая сила главных полюсов, равная сумме Н. С.
вдоль отдельных участков.
2* 11
В дальнейшем на основе теплового и коммутационного рас-
четов устанавливаются размеры катушек и сердечников главно-
го и добавочного полюсов. При этом индукция в сердечнике
добавочного полюса при номинальном режиме не должна пре-
восходить 8000 гс. Эти расчеты позволяют завершить выполне-
ние конструкции индуктора. Размещение катушек в станине вы-
полняют с зазорами между катушками порядка 10 лш при над-
лежащем расположении междукатушечных соединений. Размеры
Рис. 4. Определение ко-
эффициента воздушного
зазора
катушек и полюсных сердечников оп-
ределяют пространство, занимаемое
системой возбуждения и добавочными
полюсами. В станине круглой формы
это пространство определяет внутрен-
ний диаметр расточки станины. В трам-
вайных двигателях единой серии при
воздушном зазоре, равном 3,5 лш, от-
ношение диаметра расточки к диамет-
ру якоря равно 1,55, а в двигателях
для вагонов метрополитена и троллей-
бусов с воздушным зазором 4,7 мм это
отношение равно 1,65.
Одновременно с определением ос-
новных размеров и расчетом магнит-
ной цепи выполняется тепловой и вен-
тиляционный расчет и расчет коммутации.
Ниже приведены основные элементы теплового расчета, не-
обходимые для оценки отдельных факторов, влияющих на на-
грев двигателя.
Для проведения тепловых расчетов, а также для определения
к. п. д. необходимо предварительно определить потери в двигате-
ле. Эти потери складываются из электрических потерь в обмот-
ках, потерь в стали, переходных потерь на коллекторе, механи-
ческих и дополнительных потерь. Электрические потери (2/2/?)
при тепловых расчетах должны быть определены при фактичес-
ком сопротивлении обмоток, т. е. при их фактической температу-
ре. При расчете к. п.д. электрические потери определяют при
температуре 100° С для изоляции класса В и 125° С для изоля-
ции класса F и Н.
Потери в стали могут быть определены по формуле
Pc = V (OzPz + Ga Ра) ,
где
Gz л Ga — вес стали зубцов и спинки якоря;
Pz и Ра —удельные потери в стали.
Эти потери равны:
(0,044/ + 5,6 I f в т/кг,
\ ’ 7 100/\ 10000/
где
12
В — соответственно индукция в зубцах на 7з от высоты ос-
нования или индукция в теле якоря;
f —частота перемагничивания.
Дополнительные потери в обмотке якоря состоят из комму-
тационных потерь и потерь главного поля. Существует ряд ме-
тодов определения этих потерь.
Переходные потери на коллекторе при применяемых в нас-
тоящее время щетках равны 21.
Потери на трение щеток и подшипников могут быть опреде-
лены по формуле:
Рп.щ = 2рщ,
где
vK — окружная скорость коллектора м/сек.
^подШ=0,002Рном-^-.
пном
Электрические потери составляют основную часть общих по-
терь в обмотке якоря. Так, в двигателе ДК-207 при часовом ре-
жиме потери в обмотке якоря (в конце режима) составляют:
электрические потери ..................... 4000 вт
потери в стали............................ 1400 »
дополнительные потери....................... 400 »
переходные потери на коллекторе . .......... 400 »
механические потери и потери на вентиляцию . . 1200 »
При этом потери в стали, механические и переходные, лишь
частично участвуют в нагреве обмотки якоря. При тепловых
расчетах эквивалентные электрические потери (греющие потери)
составляют примерно 30% общих потерь в стали.
В двигателе типа ДК-207 «греющие» потери в обмотке якоря
распределяются по отдельным видам следующим образом:
электрические потери в обмотке якоря....... 4000 вт
дополнительные потери...................... 400 »
эквивалентные потери в стали, переходные потери на
коллекторе и механические..................~500 »
Тепловые нагрузки обмоток и коллектора тяговых двигателей
определяются применительно к условиям охлаждения и уровня
температур, допускаемых для принятого в данной конструкции
класса изоляции обмоток. ГОСТ 2582 регламентирует мак-
симально допустимые на испытательном стенде превышения тем-
пературы частей тяговых двигателей, изолированных материа-
лами различных классов (табл. 3).
Уровень нагрева обмотки якоря определяется принятыми
значениями плотности тока и линейной нагрузки. При часовом
режиме плотность тока в якорях ja современных тяговых дви-
гателей с самовентиляцией составляет 6—6,5 а/мм2 при изоля-
ции класса В и 7 а/мм2 при изоляции класса F и Н. Линейная
13
Таблица 3
Допустимые перегревы
Класс изоляции Режим Часть электрической машины Метод измерения температуры Предельно до- пустимое пре- вышение тем- пературы в °C
В Продолжи- тельный и ча- Обмотки якоря Метод сопро- тивления 120
совой » воз- буждения Коллектор То же Метод термо- метра 130 105
F То же Обмотки якоря » воз- буждения Коллектор Метод сопро- тивления То же Метод термо- метра 140 155 105
И » Обмотки якоря » воз- буждения Коллектор Метод сопро- тивления То же Метод термо- метра 160 180 105
Примечание. В
В, F и Н, применяемой в
таблице приведены данные для изоляции класса
современных тяговых двигателях.
нагрузка составляет соответственно 360 и 400 а/см. Фактор на-
грева, определяемый произведением плотности тока на линей-
ную нагрузку, составляет 2400 для изоляции класса В и 2800 для
изоляции класса F и Н. При независимой вентиляции эти значе-
ния увеличиваются на 10—15%.
Для длительного режима значения плотности тока и линей-
ной нагрузки снижаются на 15—20%. Плотность тока в обмот-
ках добавочных полюсов составляет 3,5 а!мм2 при изоляции
класса В и 4 а/мм2 при изоляции класса F и Н. Последователь-
но соединенные обмотки двигателей, работающих в схемах с
применением ослабления поля посредством индуктивного шун-
та, включаемого параллельно обмотке возбуждения, рассчиты-
ваются наток, равный 50—70% тока якоря при плотности 3 а/мм2
для изоляции класса В и 3,5 а/мм2 для изоляции класса F и Н.
В независимой обмотке возбуждения плотность тока равна
3 а/мм2. В некоторых типах трамвайных двигателей из-за за-
трудненных условий вентиляции количество воздуха снижено в
сравнении с принимаемыми значениями на 30—40%. В связи с
этим значения плотности тока и линейной нагрузки также сни-
жены на 25—30%. При изоляции класса В фактор нагрева в этих
14
двигателях равен ~1600, а при изоляции класса F и Н — немно-
гим более 2000.
В двигателях с преобладающим последовательным возбуж-
дением должно быть выбрано оптимальное соотношение н. с. по-
следовательной и независимой обмоток.
Для обеспечения эффективного динамического торможения
при умеренных токах якоря н. с. параллельной обмотки должна
быть выбрана таким образом, чтобы максимальное поле глав-
ного полюса в тормозном режиме составляло 0,5—0,6 поля при
пуске, то есть н. с. этой обмотки была бы равна — 0,35—0,4 об-
щей н. с. при пуске. Подобное соотношение выбрано в двигателе
ДК-207Г. В этом двигателе при 16 витках последовательной об-
мотки и пусковом токе 250 а н. с. последовательной обмотки со-
ставляет 4000 а, а общая н. с. при пуске — 5500 а. При тормозном
режиме н. с. независимой обмотки при / = 200 а составляет 2000 а,
т. е. 37% н. с. при пуске.
В двигательном режиме величина н. с. параллельной обмотки
для системы управления, в которой отсутствует автоматическое
выравнивание напряжения двигателя и сети при повторном вклю-
чении, ограничена величина генераторного тока и момента.
Практически величина н. с. не должна превышать 25—30% н. с.
при пуске (в двигателе ДК-207Г —1500 а) с тем, чтобы генера-
торный режим имел место лишь при скорости, в 2,5 раза превы-
шающей скорость выхода на автоматическую характеристику
(48 км/ч для троллейбусов и 52 км[ч для трамваев). Расчет не-
зависимых обмоток по тепломощности производится на основе
конкретного режима для определенной схемы управления. Од-
нако при выборе схемы нежелательно, чтобы максимальный ток
обмотки более чем в 2 раза превышал величину длительного то-
ка. В частности, в двигателе ДК-207Г длительный ток независи-
мой обмотки равен 2 а, а максимальный — 3,55 а.
Обмотки подмагничивания в двигателях для трамвая и мет-
рополитена рассчитаны на режим при 10% п. в. при плотности
тока примерно 4 а/мм2. Размеры щеток выбирают исходя из
плотности тока примерно 10—12 а/см2. Плотность тока в вывод-
ных кабелях составляет 6 а! мм2 (при токе двигателя 220 а сечение
кабеля должно быть равно 35 мм2). Минимальное сечение кабе-
ля, ограниченное его механической прочностью, составляет
10 см2. Приведенные выше тепловые нагрузки относятся к двига-
телям с самовентиляцией. Количество вентилируемого воздуха
в двигателях единой серии составляет (при номинальной скоро-
сти вращения) 6—10 м31мин. Удельное количество воздуха на
1 кет потерь колеблется от 1,5 м31мин1квт (трамвайные двига-
тели) до 1 м21мин1квт (троллейбусные двигатели).
Воздух внутри двигателя движется по двум параллельным
каналам — по каналам якоря и междукатушечному пространст-
ву и воздушному зазору. Через якорные каналы проходит до 30%
общего количества воздуха при скорости в каналах примерно
15
15 м/сек. Уменьшение количества воздуха, проходящего через
каналы, приводит к резкому увеличению нагрева обмоток; по-
этому необходимо следить в эксплуатации за тем, чтобы сечение
каналов не сужалось из-за их загрязнения. Вентилирующий воз-
дух выносит из двигателя примерно 80% тепла. Так как 1 м3
воздуха выносит в секунду 1,1 кет-сек потерь, то перегрев выхо-
дящего воздуха при удельном расходе 1 м^/мин/квт составит око-
ло 45° С, а при 1,5 м^/мин/квт — около 30° С.
Перегрев коллектора зависит не только от потерь на трение
щеток и переходных потерь на коллекторе, но и от нагрева об-
мотки якоря. Практические значения перегрева коллектора со-
ставляют 80° С при изоляции класса В и 100° С при изоляции
класса F и Н. Практические перегревы подшипников составля-
ют 40° С.
При реальных расчетах приведенные выше рекомендации в
части тепловых нагрузок обмоток и коллектора используются
лишь на этапе предварительного проектирования. После завер-
шения первой стадии проекта двигателя проводятся более под-
робные тепловые расчеты, учитывающие величину и распреде-
ление потерь и условия охлаждения.
Расчет коммутации. В понятие коммутации машин постоян-
ного тока включают обычно явления, связанные с изменением
направления тока в катушке якоря при ее переходе из одной па-
раллельной ветви якоря в другую и при замыкании щетками
этой коммутируемой катушки.
Проблемы, связанные с возникновением и компенсацией ре-
активной э. д. с., возникающей в процессе изменения тока в ка-
тушке якоря, и вопросы искрения под щетками, обусловленного
коммутационными явлениями, составляют содержание теории
коммутации. Оценка степени искрения регламентирована стан-
дартом 183 на электрические машины (табл. 4).
Наряду с чисто коммутационными вопросами применительно
к тяговым двигателям для городского транспорта чрезвычайно
большое значение имеет проблема стойкости этих двигателей
против возникновения кругового огня по коллектору как при
стационарном, так и при переходных режимах. Чисто коммута-
ционные явления при стационарном режиме в современных тя-
говых двигателях протекают при относительно небольшом ис-
крении при умеренном значении реактивной э.д.с. (еч), величи-
на которой в двигателях с одновитковой катушкой якоря не
превосходит 2 в. Лишь в двигателях с двухвитковой катушкой
значение еч достигает 2,3 в.
Выбор целесообразной конструкции добавочных полюсов при
относительно высоком отношении намагничивающей силы доба-
вочных полюсов к реакции якоря и умеренные насыщения сер-
дечника дополнительных полюсов обеспечивают надлежащую
компенсацию реактивной э.д.с. в широком диапазоне нагрузок.
Большое влияние на коммутацию оказывает состояние рабочей
16
Таблица 4
Степени искрения
Степень искрения (класс коммута- ции) Характеристика степени искрения Состояние коллектора и щеток
1 Отсутствие искрения (тем- ная коммутация) Слабое точечное искрение под небольшой частью щетки Отсутствие почернения на коллекторе и нагара на щет- ках
Слабое искрение под боль- шей частью щетки Появление следов почерне- ния на коллекторе, легко уст- раняемых протиранием поверх- ности коллектора бензином, а также следов нагара на щет- ках
2 Искрение под всем краем щетки. Допускается только при кратковременных толчках нагрузки и перегрузки Появление следов почерне- ния на коллекторе, не устра- няемое протиранием поверхно- сти коллектора бензином, а также подгар и разрушение щеток
3 Значительное искрение под всем краем щетки с нали- чием крупных вылетающих искр. Допускается только для моментов прямого (без рео- статных ступеней) включения или реверсирования машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии пригодности для дальнейшей работы Значительное почернение коллектора, не устраняемое протиранием коллектора бен- зином, а также подгар и раз- рушение щеток
части коллектора. Установлено, что биение коллектора выше
0,06 мм уже приводит к появлению искрения.
Практически следует считаться с наличием небольшого ис-
крения двигателей при некоторых режимах. Это искрение в дви-
гателях с одновитковой катушкой якоря обычно не превосходит
степени 1-----1 —• . При двойной перегрузке двигателей с двух-.
4 2
витковой секцией якоря искрение достигает двух баллов. Искре-
ние 1-----1 — балла практически безвредно для коллектора
и щеток.
Степень искрения может резко ухудшаться из-за неудовлет-
17
верительного состояния коллектора или применения щеток несо-
ответствующей марки. Подобное искрение может привести к про-
грессивному обгару и износу коллектора и весьма быстрому из-
носу щеток.
При правильной эксплуатации и надлежащем качестве дви-
гателя его коммутация при стационарных режимах обычно не
создает ограничений в использовании двигателя в практическом
диапазоне нагрузок.
Более существенные ограничения при выборе и использова-
нии двигателя создаются предельными напряжениями между
пластинами, определяющими устойчивость двигателя к появле-
нию вспышек и круговых огней на коллекторе.
Как показали многочисленные исследования, при напряже-
нии между соседними пластинами коллектора 50 в возникшая
между пластинами дуга не гаснет и приводит к круговому огню
на коллекторе. При напряжении 45 в также не исключена воз-
можность кругового огня. Устойчивая работа тяговых двигате-
лей может быть обеспечена при напряжении не более 37—38 в.
Максимальное напряжение между пластинами (в некомпен-
сированной машине) при нагрузке может быть определено сле-
дующим образом.
Максимальное напряжение между пластинами без учета дей-
ствия реакции якоря равно:
где
U — напряжение на коллекторе;
а— коэффициент полюсного перекрытия;
k — число пластин коллектора.
Значение максимального напряжения при нагрузке
/к = (1 + 0,45 ,
к ka \ Л1Гг.п/
(2)
где
Л№р.я —н. с. реакции якоря;
ЛИ7Г.П —н. с. обмотки главных полюсов.
В практически построенных машинах н. с. реакции якоря мо-
жет превосходить н. с. главных полюсов более чем в 2 раза, что
приводит к удвоению, величины ек по сравнению с ее значением
при холостом ходе.
Значение ек в ряде современных тяговых двигателей может
достичь значений, опасных для устойчивой работы машины.
В связи с этим коммутационные ограничения должны тщатель-
но учитываться при проектировании системы управления и вы-
боре тягового двигателя.
Из формулы следует, что ек существенно возрастает при
А 1Гр.я г.
увеличении отношения -----Е—. В связи с этим в двигательном
A U/f.n
18
режиме наиболее напряженным с точки зрения коммутационной
устойчивости является режим ослабленного поля. Увеличение
воздушного зазора и увеличение (при данной скорости враще-
ния) величины н. с. главного полюса уменьшает искажение поля
реакцией якоря и снижает значение ек.
Эффективным средством уменьшения искажающего действия
реакции якоря является применение компенсационной обмотки.
Существует ряд методов определения максимальных межламель-
ных напряжений компенсированных двигателей. Эти методы от-
личаются некоторой сложностью и не приводятся в данной книге.
Расчеты применительно к тяговым двигателям для городско-
го транспорта показывают, что применение компенсационной об-
мотки позволяет примерно в 2 раза уменьшить влияние реак-
ции якоря на величину ек и в режимах ослабленного поля в дви-
гательном и тормозном режимах уменьшить величину ек пример-
но на 30% (либо повысить допустимое значение мощности в
2 раза.
19
На рис. 5 изображен компенсированный тяговый двигатель.
Н. с. компенсационной обмотки составляет 50% общей н. с. до-
бавочных полюсов некомпенсированного двигателя, а 50% н. с.,
компенсирующей реакцию якоря и создающей коммутирующее
поле, создается н. с. дополнительных полюсов. В каждой поло-
вине наконечника главного полюса расположены 2—4 паза, в
которые укладывается компенсационная обмотка. Для удобства
монтажа сердечник главного полюса сделан разъемным с тем,
чтобы установка в остов катушек главных и добавочных полю-
сов производилась независимо от компенсационной обмотки.
Рис. 6. Ток при ударном
включении
Компенсированные двигатели отлича-
ются повышенной сложностью конст-
рукции. Кроме сложной компенсацион-
ной обмотки и наконечника главного
полюса необходимо также выполнить
специальную обмотку возбуждения
главных полюсов.
Однако применение компенсацион-
ной обмотки в некоторых типах
двигателей следует считать целесо-
образным.
Все сказанное выше относится к
установившемуся режиму. При пере-
ходных режимах могут возникнуть яв-
ления, ухудшающие коммутацию ма-
шины. К числу этих явлений относятся:
а) запаздывание изменения потока добавочных полюсов от
изменения тока якоря из-за наличия вихревых токов в массивных
частях магнитопровода;
б) возникновение трансформаторной э. д. с. в короткозамк-
нутой катушке якоря при изменении главного поля;
в) запаздывание изменения главного поля от изменения то-
ка возбуждения и повышенные значения тока якоря при повтор-
ных включениях.
Существует проверенный практикой метод оценки коммута-
ционной устойчивости двигателя при переходных процессах, ос-
нованной на проведении опыта «ударного включения». Опыт
этот заключается в определении минимального напряжения, при
котором происходит круговой огонь на двигателе после его от-
ключения на 1—2 сек и повторного включения на это напряже-
ние (определение «напряжения кругового огня»). На рис. 6при-
ведена осциллограмма тока при опыте «ударного включения»
двигателя с последовательным возбуждением. Всплеск тока, до-
стигающий двойного установившегося значения, обусловлен за-
паздыванием нарастания главного поля. Опыт ударного вклю-
чения необходимо проводить для режима наиболее ослабленно-
го поля. Машина считается удовлетворительной с точки зрения
устойчивости коммутации при переходных режимах, если напря-
20
жение кругового огня по меньшей мере на 30% превышает но-
минальное напряжение на коллекторе.
Коммутационный расчет тягового двигателя заключается в
определении величины реактивной э. д. с. и Н. С. обмотки допол-
нительных полюсов. В свою очередь реактивная э. д. с. вычисля-
ется после определения проводимости потока рассеяния паза.
Индукция в воздушном зазоре под добавочным полюсом, необ-
ходимая для компенсации реактивной э. д. с., может быть опре-
делена по формуле:
D _ еч.1О8
Вб — >
2wlava
где va — скорость якоря в м1сек.
Намагничивающая сила добавочного полюса равна сумме
Н. С. реакции якоря и Н. С., необходимой для преодоления сопро-
тивления магнитной цепи добавочного полюса. Эта вторая н. с.
состоит из двух частей: н. с. вдоль воздушного зазора между до-
бавочным полюсом и якорем (в воздушном зазоре должно быть
создано поле, компенсирующее реактивную э. д. с.) и н. с. вдоль
сердечника дополнительного полюса, а также зазора между сер-
дечником и ярмом.
Н. С. реакции якоря равна:
Р — .
р-я “ 2 *
Н. С. воздушного зазора равна:
В б — ,
где
Вб — индукция под добавочным полюсом;
кб — коэффициент воздушного зазора;
бб — воздушный зазор.
Аналогично для немагнитного зазора между сердечником допол-
нительного полюса и ярмом Н. С. реакции якоря равна:
F6 = 0,8B6d6.
Индукция Bg обычно в 4 раза превосходит значение индукции
Вб (7000 и 2000 гс). Общая намагничивающая сила добавочно-
го полюса (на полюс) равна:
Вд = ^ + 0,8ВбМб + 0,8ад-
Число витков катушки добавочного полюса
Уд--р-.
1 ном
В двигателях для городского транспорта намагничивающая си-
ла добавочного полюса равна 1,2 н. с. реакции якоря.
21
Введение немагнитной прокладки между сердечником допол-
нительного полюса и ярмом уменьшает рассеяние сердечника
дополнительного полюса, улучшает коммутацию двигателя в ши-
роком диапазоне мощностей и повышает коммутационную стой-
кость двигателя при нестационарных режимах. При ремонте и
сборке двигателя необходимо тщательно следить за правильной
установкой немагнитных прокладок.
Условия вписывания в подвижной состав. При определении
размеров тяговых двигателей должны быть уточнены условия
вписывания двигателя в тележку (или раму кузова).
Если ось вала двигателя расположена параллельно оси ва-
гона, то должен быть обеспечен зазор (не менее 10 мм) между
остовом двигателя и осью вагона, т. е. централь передачи (Л)
должна быть больше полусуммы диаметра двигателя и диамет-
ра оси по меньшей мере на 10 мм:
А > Рд + -б- + Ю.
•^2
С другой стороны, централь может быть определена из числа
зубьев и модуля шестерен
л = ^-(г + г).
Предельный диаметр большой зубчатки при данном диаметре
колеса определяется исходя из минимального зазора между
нижней точкой кожуха редуктора и рельсом. Этот зазор должен
быть не менее ПО мм для трамвая и 85 мм для вагонов метро-
политена.
Опуская промежуточные вычисления, мы можем сделать вы-
вод, что при наружном диаметре станины 515 мм, передаточном
числе 6, при модуле 8 минимальный диаметр колеса для вагонов
метрополитена равен 780 мм, а при диаметре станины 485 мм,
передаточном числе 8 и модуле 8 минимальный диаметр колеса
для трамвая также равен 780 мм. Колесо этого размера и было
принято для вагонов метрополитена типа Е и трамвайных ваго-
нов МТВ-82. При продольном расположении двигателя на те-
лежке (перпендикулярно оси) длина двигателя ограничена ба-
зой тележки. При двухступенчатом редукторе вписывание в те-
лежку двигателя с длиной более 900 мм затруднительно.
В троллейбусе с двухступенчатым центральным редуктором
двигатель расположен сравнительно высоко и диаметр станины
двигателя в известной мере определяет уровень пола в салоне.
В связи с этим увеличение наружных габаритов станины сверх
515—520 мм может вызвать затруднения при размещении дви-
гателя. При бортовых редукторах (сочлененный троллейбус
ТС-1) эти ограничения практически отсутствуют. Предельные на-
ружные размеры станины в значительной степени определяют и
предельный диаметр якоря. При диаметре колеса 780 мм и ста-
22
нине круглой формы максимальный диаметр якоря двигателя
для вагонов метрополитена составляет 280—290 мм. Для трол-
лейбусов с центральным редуктором предельный диаметр якоря
при круглой станине составляет 300 мм, а при станине восьми-
гранной формы — 320 мм.
В трамвайных самовентилированных двигателях с ограни-
ченной (по вписыванию в тележку) длиной существенное сни-
жение диаметра якоря вызывает недопустимое увеличение его
длины.
Все эти обстоятельства делают целесообразным построение
всей серии машин для городского транспорта на едином диамет-
ре якоря, равным 280 мм.
Приведенные выше закономерности относятся к стационар-
ному режиму двигателя.
При переходных процессах возникают сложные явления, ко-
торые могут существенно отразиться на коммутации двигателя и
на режиме динамического торможения, главным образом из-за
запаздывания процесса изменения магнитного поля главных и
добавочных полюсов от процесса изменения тока.
На основе электромагнитного и теплового расчета тягового
двигателя, проверки размещения двигателя на вагоне и после-
дующих геометрических и механических расчетов может быть
разработана его конструкция.
3. Конструкция
Конструкция тяговых двигателей для всех видов городского
транспорта базируется (как в СССР, так и за рубежом) на
близких конструктивных принципах и отличается лишь системой
подвески и конструкцией отдельных деталей.
На рис. 7 представлен типовой чертеж двигателя для город-
ского транспорта с указанием допусков и посадок.
Вал. Вал двигателя изготовляется из термически обрабо-
танной стали марки 45.
Пакет якоря. ' Пакет набирается из листов электротехничес-
кой стали марки Э13 толщиной 0,5 мм, изолированных между
собой бакелитовым лаком или лаком (эмалью) № 202 или 302.
Для лучшего закрепления пакета его крайние листы общей
толщиной 10—15 мм выполняются из листовой стали толщиной
1 мм и склеиваются между собой. Точность размеров штампо-
ванных листов при надлежащем состоянии штампов соответст-
вует примерно второму классу точности (осевое отверстие).
При шихтовке пакета следует считаться с тем, что фактичес-
кий размер паза по ширине (в пакете) уменьшается на 0,2 мм в
сравнении с номинальным значением (у одного листа).
Сердечник якоря. Сердечник представляет собой пакет яко-
ря, напрессованный на вал и закрепленный при помощи передней
и задней нажимных шайб.
23
VZ>
Я la
Я(с-систена ва
У МС-система валок
___________________________:
0С} ,Л
л .fls ПЛ
.fi___хя
е
j?_______
Пр или Пл
j?
j?______c_
Го или Пр
Рис. 7. Допуски и посадки в т. д.
А0Ч6)Я3
0С3 т
чцстема °вала)Пр^
Лестна 8ала
T
0G
я(^)Аз
0Сз
fl/^система вала)
"К ?
JliC-cucmetia вала)
fl3unu-Q,i
fl
J.
fl
Пр
fl
np
71л или г L
fl
^Пр
J0^(l6)fl3
^С3
fl(C-cucmena вала)___________
;
а _. _ ’
° Г^Т-Лля всп. маш)
Г___
(g+y
О Q
Нажимные шайбы представляют собой обработанные отлив-
ки из стали 25ЛК.
Крепление сердечника на валу осуществляется за счет натя-
гов напрессованных нажимных шайб, выполненных с прессовой
посадкой. Соответственно отверстия в шайбах и посадочные мес-
та на валу обрабатываются по второму классу точности.
Вентиляционные отверстия в пакете и нажимных шайбах (а
также в коллекторе) выполняются таким образом, чтобы ско-
рость воздуха в них составляла 15 м1сек при проходе через них
0,3 общего объема вентилирующего воздуха.
Посадки нажимных шайб (а также коллектора) выбраны
так, чтобы обеспечить надлежащую запрессовку пакета.
Сердечник подвергается балансировке при помощи стальных
грузов, привариваемых к нажимным шайбам.
Коллектор. Коллектор представляет комплект изолирован-
ных медных пластин, скрепленных изолированными нажимными
шайбами, выполненными из стальных отливок (из стали марки
ЛК25). В машинах прежних выпусков применялась твердотяну-
тая коллекторная медь с твердостью 75НВ по ГОСТ 3568—47.
В 1964 г. началось внедрение коллекторных пластин из кад-
миевой меди с твердостью 85НВ по ГОСТ 4134—48.
Как показали проведенные испытания, кадмиевая медь отли-
чается большей износоустойчивостью, чем обычная твердотяну-
тая медь. Есть основания полагать, что срок службы коллекторов
из кадмиевой меди возрастет примерно в 2 раза по сравнению
со сроком службы ранее выпускавшихся коллекторов. Марка
коллекторного миканита зависит от класса изоляции двигателя.
При изоляции класса А и В применяется коллекторный миканит
марки КФШ по ГОСТ 2196—54, а при изоляции класса F и Н—
коллекторный миканит на амофосе марки КФА или миканит
КФШ.
Изоляционные манжеты, изолирующие комплекты коллектор-
ных пластин от нажимных шайб, изготовляются из формовочно-
го миканита марки ФФША.
В дальнейшем для двигателей с кремнийорганической изоля-
цией намечается применить формовочный миканит на кремний-
органических связующих. Миканит этой марки в настоящее вре-
мя обладает еще рядом недостатков, ограничивающих его при-
менение.
Механическая обработка и формовка коллектора проводит-
ся по особому технологическому процессу, описанному в гла-
ве III. х
После формовки комплекта коллекторных пластин его за-
крепление осуществляется посредством коробки, шайбы и гайки
коллектора. Гайка после окончательного закрепления стопорит-
ся специальным стопором.
При изготовлении коллекторов должна быть обеспечена его
монолитность и стабильность его формы в процессе эксплуата-
25
ции. Давление на боковую поверхность коллекторного (межла-
мельного миканита) должно быть 500—600 кГ!см\ а удельное
давление на миканитовые манжеты при запрессовке коллекто-
ра— не более 600 кГ1см2. Напряжение в меди не должно пре-
восходить 2400 кГ1см2 при обычной меди и 2800 кГ/см2 при кад-
миевой меди. Фактические удельные давления и напряжения в
коллекторах двигателей для городского транспорта составляют
соответственно 490 кГ1см2 (для миканита) и 2240 кГ1см2 (для
меди), т. е. близки к предельно допускаемым для обычной меди.
Усилие запрессовки
коллектора должно быть
выбрано таким образом,
чтобы давление на кони-
ческие части по меньшей
мере на 60% превосходи-
ло величину давления,
обусловленного действи-
ем центробежных сил при
испытательной скорости
вращения, с тем чтобы в
процессе эксплуатации
комплект пластин был бы
упруго зажат, а давление
на манжеты и пластины
коллектора не превосхо-
дило давления при перво-
начальной запрессовке и
формовке коллектора.
При изготовлении кол-
лекторов должен тщатель-
но соблюдаться техноло-
гический процесс механи-
ческой обработки, запрес-
совки и формовки. Желательно проводить динамическую фор-
мовку посредством многократных нагревов и подтяжки коллек-
торов на готовом якоре после его вращения в течение 20—30 мин
при предельной скорости.
К сожалению, в эксплуатации все же наблюдаются случаи
нарушения монолитности коллекторов, что приводит к необхо-
димости внеочередных ремонтов.
Весьма перспективной следует считать конструкцию коллек-
тора с пластмассовым креплением.
На рис. 8 представлен коллектор подобного типа для трам-
вайного двигателя ДК-257.
Комплект коллекторных пластин вместе с армирующим коль-
цом и стальной втулкой опрессовывается пластмассой на стек-
лянной основе типа АГ-4.
Процесс запрессовки предусматривает предварительное изго-
26
товление пластмассового кольца-заготовки и последующую за-
прессовку всего коллектора. Армирующее кольцо толщиной 6 мм
изготовляется из стали с повышенными механическими свой-
ствами.
Коллектор с пластмассовым креплением при надлежащем из-
готовлении обладает монолитностью; максимальное число обо-
ротов, которое может выдержать эта конструкция до разруше-
ния, достигает 8000 в 1 мин. Коллектор на пластмассе практи-
чески нельзя ремонтировать
(с заменой комплекта пла-
стин), потому целесообразно
сочетать пластмассовое крепле-
ние с применением кадмиевой
меди, обладающей высокой из-
носоустойчивостью.
Коллектор напрессовывает-
ся на вал с легкопрессовой по-
садкой. После посадки коллек-
тора производится изоляция
нажимных шайб для последую-
щей укладки лобовых частей
обмотки якоря.
Изоляция нажимных шайб
состоит из трех слоев гибкого
миканита толщиной 0,5 мм.
Якорь и его обмотка. Пос-
ле подготовки сердечника мож-
но приступить к укладке об-
мотки. Предварительно должны быть определены шаги обмотки
по пазам и коллектору.
При волновой неразрезной обмотке шаг по пазам определя-
ется из равенства:
Уп Q
2р
Результирующий шаг по коллектору при волновой обмотке
равен:
Первый частичный шаг:
У1 = упик>
где Uk — число пластин на паз.
Второй частичный шаг (рис. 9):
у2 = у — Ух-
В частности, в двигателе ДК-207 г=35, ^=5, я=175.
27
Шаг по пазам:
Результирующий шаг:
k—\ 175 — 1
Первый частичный шаг:
Уг = ^ = 9-5 = 45.
Второй частичный шаг:
У2 = У~У1 = 87-45 = 42.
Значения шагов обмотки для двигателей городского тран-
спорта приведены в табл. 5.
Таблица 5
Значения шага обмотки
Тип дви- гателя Число пазов Число сто- рон ка- тушки в пазу Число коллек- торных пластин Шаг по пазам Результи- рующий шаг по коллек- тору Первый частичный шаг Второй частичный шаг
ДК-254 35 8 139 1-9 1-70 32 37
ДК-255 39 6 117 1-10 1-59 27 31
ДК-256 39 10 195 1-10 1-98 45 52
ДК-257 35 8 139 1-10 1-70 36 33
ДК-258 35 8 139 1-10 1-70 36 33
ДК-259 35 10 175 1-10 1-88 45 42
ДК-202 39 10 195 1-10 1-98 45 52
ДК-207 35 10 175 1-10 1-88 45 42
ДК-104 47 6 141 1-12 1-71 33 37
ДК-108 35 10 175 1-10 1-88 45 42
Укладка катушек якоря в пазы и последующие технологи-
ческие операции обмотки проводятся в соответствии с техноло-
гическим процессом (глава III).
Предварительно должны быть выполнены катушки якоря,
которые для двигателей городского транспорта выполняются в
виде формованных из прямоугольной обмоточной меди одно-
витковых или двухвитковых элементарных катушек, соединяе-
мых общей изоляцией в общую катушку, состоящую из t7K эле-
ментарных катушек (секций).
Размеры прямолинейной (пазовой) части якоря превышают
длину пакета якоря на 30 мм. Размеры лобовых частей опреде-
ляются на основе геометрического расчета.
Концы катушек якоря выполняют таким образом, чтобы они
после обмотки несколько выступали из петушков коллектора.
28
Места соединения катушек якоря с коллектором лудят соответ-
ствующим припоем.
Обмотка якоря выполнена либо из голой шинной меди, изо-
лированной микалентой толщиной 0,08—0,1 мм, либо из прово-
дов с двойной изоляцией из стеклопряжи, подклеенной к мед-
ному стержн о, либо глифталиевым лаком (провода марки ПСД
и ПСДТ, изоляция класса В и F), либо кремнийорганическим
лаком (провода,, марки ПСДК и ПСДКТ, изоляция класса Н).
Формованные катушки якоря изолируются в пазовой части
относительно сердечника тремя слоями микабумаги толщи-
ной 0,2 мм при напряжении 550 в и четырьмя слоями при нап-
ряжении 750 в при изоляции класса В и стекломикалентой
толщиной 0,15 мм в четыре слоя при напряжении до 550 вив
пять слоев при напряжении 750 в при изоляции класса F и Н.
Общая эффективная толщина изоляции паза составляет
0,6 мм при напряжении 550 в и 0,8 мм при напряжении 750 в.
Катушки якоря, включая лобовые части, дополнительно изоли-
руются и закрепляются при помощи стеклоленты толщиной
0,15 мм и шириной 20—25 мм.
Обмотка якоря удерживается при вращении клиньями из
текстолита марки Б по ГОСТ 2910—54 (при классе В) и стекло-
текстолита марки СТЭФ (при классе F и Н) толщиной 5 мм.
Лобовые части (а также пазовые части обмоток в машинах
старых типов) закрепляются бандажами из бандажной про-
волоки.
Бандажи изолируют от обмотки якоря прокладками из гибко-
го миканита соответствующей марки и класса нагревостойкости.
Концы катушек якоря припаиваются к коллекторным пласти-
нам при помощи оловянно-свинцовистого припоя ПОС-61 (дви-
гателя класса В) либо чистым оловом или серебряно-кадмиевым
припоем (двигатели класса F и Н).
После обмотки якоря, наложения бандажей или установки
клиньев, сушки и пропитки якоря, дорожки коллектора и дина-
мической балансировки якоря производится напрессовка венти-
лятора и монтаж подшипников.
Вентиляторы всех современных тяговых двигателей изготов-
ляются литыми из силумина марки АЛ-2. Литой диск вентиля-
тора приклепывается к стальной втулке, которая насаживается
на вал с прессовой при легкопрессовой посадке. Обмотанный
якорь с вентилятором представляет собой законченное комплект-
ное изделие, предназначенное после монтажа подшипников для
сочленения с индуктором и подшипниковыми щитами.
Индуктор. Индуктор состоит из станины, на которой укреп-
лены сердечники и катушки главных и дополнительных полюсов.
Катушки главных и дополнительных полюсов соединены друг с
другом межкатушечными соединениями. Выводы катушек глав-
ных полюсов делают вне машины при помощи выводных кабе-
29
лей; один из выводов группы из двух катушек добавочного по-
люса соединяется с соответствующим щеткодержателем, а вто-
рой выводится вне машины.
Станина двигателя круглой формы выполняется либо в виде
стальной отливки, либо в виде сварной конструкции из стально-
го сварного цилиндра (с вырезанными коллекторными люками и
отверстиями для выхода воздуха), к которому приварены крон-
штейны для подвески двигателя па раме кузова или тележки.
Механическая обработка станины проводится по второму
классу точности для посадочных мест щитов и по третьему клас-
су точности для мест крепления сердечников главных и добавоч-
ных полюсов. Сердечник главного полюса представляет собой
комплект штампованных листов толщиной 1,5 мм из стали марки
Ст.2, спрессованных при давлении 30 т и закрепленных при по-
мощи крайних листов толщиной 5 мм и заклепок диаметром
12 мм. После прессовки и сборки производится фрезеровка ост-
рых углов сердечника полюса с тем, чтобы облегчить установку
катушки и исключить возможность повреждения изоляции ка-
тушки на углах.
В некоторых двигателях городского транспорта принята экс-
центрическая форма наконечника полюса, при которой величина
воздушного зазора между полюсом и якорем плавно возрастает
по мере удаления от центра полюса. В троллейбусных двигате-
лях и в двигателях для метрополитена типа ДК-202 и ДК-Ю4
воздушный зазор возрастает соответственно с 1,5 до 5,7 мм, а
в двигателях ДК-207 и ДК-Ю8 с 3,25 до 9 мм.
Эффективное полюсное перекрытие, т. е. отношение эффек-
тивной полюсной дуги к полюсному делению, равно 0,63:0,65.
В двигателях для трамвая и вагона метрополитена типа Е
полюс крепится к станине двумя шпильками, а в двигателях для
троллейбусов и вагона метрополитена типа Д — тремя.
Конструкция полюса предусматривает крепление либо путем
завертывания шпилек в резьбовое отверстие в пакете, либо пу- *
тем завертывания в специальный стержень, вставляемый в сер-
дечник полюса.
Перед монтажом главных катушек на полюс устанавливают-
ся специальные рамки, которые увеличивают опорную поверх-
ность катушки и способствуют лучшему ее закреплению. Сердеч-
ники дополнительных полюсов выполнены из литой или кованой
заготовки, подвергнутой механической обработке.
Перед монтажом добавочных катушек на полюс устанавлива-
ется немагнитная латунная прокладка, увеличивающая опорную
поверхность катушек и пружинные рамки, которые должны обес-
печить упругое крепление катушек между наконечником доба-
вочного полюса и станиной.
При установке главных и добавочных полюсов необходимо
придать им правильное положение относительно якоря (щетко-
держателей), а также относительно друг друга.
зо
Ось добавочного полюса не должна отклоняться от оси окна
щеткодержателя более чем на 1 мм. Большее отклонение может
привести к нарушению правильности реверсирования и к ухуд-
шению коммутации.
Расстояние между наконечниками главных и добавочных по-
люсов не должно отличаться от номинального более чем на
1,5 мм.
При практических измерениях из-за неровностей листов по-
люса и якоря после штамповки и сборки измеряемый плоскими
металлическими щупами воздушный зазор оказывается несколь-
ко ниже номинального.
Катушки добавочных полюсов электродвигателей всех типов,
за исключением трамвайного двигателя ДК-254, выполняются
из шинной неизолированной меди, наматываемой на ребро. Изо-
ляция между витками делается из асбестовой бумаги толщиной
0,3 мм.
После намотки к катушке медно-фосфористым припоем при-
паивается вывод, выполненный либо в виде медной шины (дви-
гатели ДК-255, ДК-256, ДК-257, ДК-259), либо в виде отрезка
кабеля марки ПС-3000 (двигатели ДК-254, ДК-258, ДК-202,
ДК-Ю4) или марки РКГМ (двигатели ДК-207, 108). Наружная
изоляция катушки состоит из внутренней стягивающей ленты —
киперной в двигателях с изоляцией класса В или стеклянной при
изоляции F и Н. Основная изоляция состоит из трех слоев мика-
ленты толщиной 0,17 мм, накладываемой в полнахлеста, при на-
пряжении 550 в и четырех слоев при напряжении 750 в.
Для обмоток с изоляцией класса В применяется микалента
на бумажной основе марки ЛФЧ, а при изоляции класса F и Н
применяется стекломикалента на кремнийорганических связую-
щих.
Катушки после наложения основной изоляции дополнительно
скрепляются киперной лентой в полнахлеста при изоляции
класса В или стеклянной лентой в полнахлеста при изоляции
класса F и Н.
Крайние витки и выводы из катушек дополнительно закреп-
ляются скобами, изолируются прикладками и выравниваются
дополнительной изоляцией.
Катушки с изоляцией класса В компаундируются, а катуш-
ки с изоляцией класса F и Н пропитываются лаком К-47 или про-
мазываются эмалью ПЭК-22 и покрываются снаружи эмалями.
Большинство катушек главных полюсов выполняется для си-
стемы смешанного возбуждения при разных соотношениях числа
витков и размеров катушек последовательного и параллельного
возбуждения, которые наматывают отдельно. При небольшом
объеме параллельных катушек последние могут наматываться
поверх последовательной обмотки.
Катушки последовательного возбуждения в двигателях
ДК-Ю4, ДК-Ю8, ДК-255 и ДК-257 — двухслойные, в двигателях
31
ДК-254 и ДК-258 — многослойные, а в двигателях ДК-256,
ДК-259, ДК-202 и ДК-207* — однослойные. Последовательные
катушки (кроме катушек двигателей ДК-254 и ДК-258) изготов-
ляются из неизолированной шинной меди, намотанной плашмя.
Катушки двигателей ДК-254 изготавливаются из прямоугольно-
го провода марки ПБД, а катушки двигателя ДК-258—из пря-
моугольной меди марки ПСД. Межвитковая изоляция катушек
из шинной меди выполнена из асбестовой бумаги толщиной
0,3 мм.
Катушки независимого возбуждения выполнены из круглого
обмоточного провода марки ПЭЛБО в двигателях ДК-202 и мар-
ки ПСД и ПСДТ — ПСДКТ — в двигателях ДК-257, ДК-258,
ДК-259, ДК-207 и ДК-208. Обмотка параллельного возбуждения
двигателя ДК-256 выполнена из провода марки ПБД, а двига-
теля ДК-259 — из провода марки ПСД.
Изоляция последовательной и параллельной катушек выпол-
нена в виде миканитовых рамок и шайб, а изоляция подмагничи-
вающих катушек двигателя ДК-Ю8 выполнена в виде непрерыв-
ной изоляции микалентой (в дополнение к изолирующим про-
кладкам).
Изоляция между последовательной и параллельной катушка-
ми должна быть рассчитана по меньшей мере на полное напря-
жение сети. Кроме того, необходимо оценить величину трансфор-
маторной э. д. с. в параллельной обмотке при нестационарных
режимах и резких изменениях главного поля и в случае необхо-
димости дополнительно изолировать эту обмотку. После сборки
последовательной и параллельной катушек производятся нало-
жение общей изоляции относительно корпуса, сушка и пропитка
катушек. Целесообразно также в катушках с кремнийорганичес-
кой изоляцией производить промазку между витками кремнийор-
ганическими эмалями в процессе намотки.
При изготовлении катушек выполняют также дополнитель-,
ную изоляцию выводов, закрепление крайних витков, выравни-
вание витков и заполнение пустот специальными замазками. Пос-
ле отделки и маркировки катушек производится их сборка с сер-
дечниками на станине и выполняется монтаж междукатушечных
соединений.
В двигателях с катушками, у которых выводы производятся
кабелем, междукатушечные соединения осуществляются путем
надлежащего соединения этих кабелей и наложения изоляции.
Катушки с неизолированными выводными клеммами соединя-
ются между собой при помощи шин и кабелей.
Сборка индуктора завершается монтажом выводных кабе-
лей, которые через резиновые втулки вводят внутрь машины и
присоединяют к катушкам, а после монтажа переднего щита
* В двигателе последовательно-параллельного возбуждения — двухслой-
ные.
32
один из выводных концов от каждой группы катушек добавочных
полюсов присоединяют к щеткодержателям.
Подшипниковые щиты, щеткодержатели. Подшипниковые
щиты выполняются из стальных отливок и сочленяются со ста-
ниной посадкой , крепление щита к станине производится при
помощи 4—6 болтов. Обработка щитов в местах посадки
наружной обоймы шариковых и роликовых подшипников
выполняется с посадкой А для шариковых подшипников
и с посадкой П для роликовых подшипников при шестом клас-
се чистоты.
К подшипниковым щитам крепятся крышки, ограничиваю-
щие осевое перемещение подшипников, создающие камеры для
смазки и гидравлическое уплотнение между валом, которое пре-
пятствует вытеканию смазки из подшипниковой полости. Номи-
нальный зазор между вращающимся валом (или напрессован-
ной на него втулкой) и крышкой подшипника равен 0,3 мм. Уве-
личение этого зазора в эксплуатации до 0,4—0,45 мм может при-
вести к вытеканию смазки.
На подшипниковых щитах укрепляются также вентиляцион-
ные патрубки и щеткодержатели. Щеткодержатель состоит из
собственно щеткодержателя и кронштейна.
Кройштейн представляет собой стальную отливку или поков-
ку, в которую запрессовывается изолированная пластмассой
шпилька с разрезной втулкой. На опрессованную шпильку наса-
живается цилиндрический фарфоровый изолятор.
К корпусу кронштейна крепится корпус собственно щеткодер-
жателя, представляющего собой отливку под давлением из лату-
ни марки ЛС-59. В корпусе щеткодержателя закреплено нажим-
ное устройство, состоящее из плоской спиральной пружины из
стали У8А, специальной втулки для крепления и поворота хво-
стовика пружины и нажимного пальца. Регулирование давления
осуществляется поворотом и закреплением втулки. ^Нажимной
палец соединяется с корпусом щеткодержателя при помощи плос-
кого плетеного медного контактного соединения.
В гнезда щеткодержателей вставляются щетки марки ЭГ-2А
(ЭГ-74) с арматурой и без нее.
Размеры окна в щеткодержателях под установку щеток вы-
полняются с допусками по ширине +0,1 мм и длине +0,3 мм.
В двигателях ДК-258 ранее применялись также щеткодержа-
тели с витыми цилиндрическими пружинами.
Давление на щетку выбирается исходя из удельного давления
400 Г/см2 и составляет для щетки 12,5x32 мм — 1,6—2 кг, а для
щетки 16x32 мм — 2—2,5 кг.
При монтаже щеткодержателей их положение относительно
оси добавочного полюса должно быть выдержано с указанной
выше точностью (±1 мм). Необходимо также обеспечить равен-
3—1091 33
ство расстояний между щеткодержателями по окружности кол-
лектора.
Одноименные щеткодержатели соединяются между собой ка-
белем сечением 16—25 мм2.
После сборки двигателя на щит монтируется патрубок с сет-
кой, служащей некоторой защитой от попадания пыли и грязи
внутрь тягового двигателя.
Коллекторные люки закрывают крышками из листовой стали
с натяжными рукоятками и уплотнением.
4. Применяемые материалы
При изготовлении тяговых электродвигателей, и в частности
их электрической части, применяются следующие основные мате-
риалы и полуфабрикаты:
1) обмоточные провода и неизолированные медные ленты и
шины, выводные кабели;
2) профильная медь для изготовления коллекторов;
3) изоляционные материалы;
4) лаки и эмали;
5) черные металлы;
6) цветные металлы и сплавы;
7) щетки;
8) подшипники;
9) прочие конструктивные материалы;
10) вспомогательные материалы.
Ниже приводятся основные технические данные этих материа-
лов с указанием стандартов, технических условий и области их
применения.
Провода, шины, кабели. В обмотках полюсов и якорей сов-
ременных тяговых двигателей применяются обмоточные провода
со стеклянной изоляцией по ГОСТ 7019—60. В частности, при-
меняется провод ПСД, изолированный по классу изоляции F
двумя слоями обмотки из стекловолокна с подклейкой и про-
питкой нагревостойким лаком. Аналогично изготовляется про-
вод ПСДТ, но его обмотка изготовляется из стекловолокна с тол-
щиной элементарных нитей до 4 мк. В рабочем диапазоне сече-
ний удвоенная максимальная толщина изоляции провода круг-
лого сечения составляет 0,27 мм для провода ПСД и 0,21 мм для
провода ПСДТ. В проводах прямоугольного сечения следует счи-
таться с утолщением узкой стороны из-за вспучивания изоляции
до 0,4 для проводов марки ПСД и до 0,34 для проводов мар-
ки ПСДТ.
В машинах последнего исполнения начали применяться про-
вода марок ПСДК и ПСДКТ, соответствующие классу изоляции
Н (по ГОСТ 8865—52). Изоляция этих проводов пропитана и
подклеена кремнийорганическим лаком.
Пробивное напряжение проводов (испытание проводится по
особой методике) должно быть не ниже 550 в для проводов ПСД
и ПСДК и не ниже 450 в для проводов ПСДТ и ПСДКТ.
34
Обмоточные провода изготовляются из отожженной медной
проволоки: круглой проволоки марки ММ по ГОСТ 2112—46 и
прямоугольной проволоки марки МТМ по ГОСТ 434—53. Стек-
лянная нить, изготовляется по ГОСТ 8325—57. Успешный экс-
плуатационный опыт в достаточном объеме уже имеется по про-
водам марки ПСД. Провода марок ПСДК, ПСДТ и ПСДКТ
находятся еще в стадии внедрения и проверки в эксплуатацион-
ных условиях.
Медная проволока, ленты и шины. Неизолированная обмоточ-
ная медь прямоугольного сечения марки МГМ выпускается в со-
ответствии с ГОСТ 434—53 в виде проволоки, ленты или шин
(обозначение зависит от размеров и соотношения сторон). Но-
минальные размеры прямоугольной обмоточной меди соответст-
вуют размерам обмоточных проводов.
Для якорных секций двигателей ДК-202 и ДК-256 применя-
ется медная лента размером 1,08X10 мм. Медная проволока,
ленты и шины других размеров применяются для изготовления
катушек главных и дополнительных полюсов.
Медь обмоточная марки МГМ отличается высокой пластич-
ностью. В соответствии с ГОСТ 434—53 относительное удлинение
этой меди должно быть не менее 30—35% при пределе прочности
25—26 кГ1мм2. Имеются сведения о применении некоторыми фир-
мами еще более пластичной бескислородной меди с удлинением
более 40%.
При изготовлении катушек якоря и добавочных полюсов воз-
никают известные ограничения при выборе минимально допусти-
мого радиуса внутренней окружности при изгибе меди на ребро,
а также при выборе соотношения сторон сечения. При изготов-
лении юекции якоря диаметр внутренней окружности должен
быть соизмерим с высотой проводника (это правило относится
и к изолированным проводам). Однако даже при соблюдении
этого требования необходимо тщательно проверять состояние
головки секции с тем, чтобы не допустить к укладке на якорь
проводников с надрывами по наружной окружности, которые
могут привести в условиях эксплуатации к разрыву проводника
якоря.
Катушки добавочных полюсов, намотанных «на ребро», под-
вергают отжигу для снятия напряжений при изгибе и обеспече-
ния минимального удельного сопротивления. Вывод из катушек
некоторых трамвайных двигателей выполняется из твердой об-
моточной меди марки МГТ с повышенным пределом прочности
при растяжении (до 30 кГ1мм2).
Выводные кабели. В тяговых двигателях для выводов меж-
дукатушечных соединений применяют три основных типа
кабелей:
а) кабель марки ПС-3000 — для двигателей с изоляцией
класса В;
б) кабель марки РКГМ — для двигателей класса F и Н;
3*
35
в) кабель марки ПСШ — в качестве выводного кабеля в
троллейбусных двигателях.
Для двигателей с изоляцией класса В на напряжение 550 и
750 в применяется кабель (провод) ПС-3000 по ГОСТ 6598—53.
Плотность тока в кабелях этого типа при его использовании для
тяговых двигателей допускается примерно 6 а/мм2. Поэтому
в двигателях ДК-254 и ДК-258 применяется кабель 25 мм2, а в
двигателях ДК-255, ДК-256, ДК-257 и ДК-259 — кабель сечением
35 мм2. По соображениям механической прочности, как указы-
валось выше, минимальное сечение кабеля должно быть не ни-
же 10 мм2. Кабель этого сечения применяется для выводов
и междукатушечных соединений обмоток параллельного и неза-
висимого возбуждения.
Кабель марки РКГМ применяется в двигателях с кремний-
органической изоляцией. Сечение кабеля в настоящее время вы-
бирается аналогично выбору сечения кабеля ПС-3000, но имеет-
ся возможность некоторого уменьшения сечения. Кабель РКГМ
состоит из медных жил, изолированных кремнийорганической по-
лисилоксановой резиной, поверх которой наложена защитная
стеклянная оплетка. Эта оплетка для повышения ее прочности
должна быть дополнительно закреплена окраской кремнийорга-
нической эмалью.
Кабель марки РКГМ при его использовании в качестве вы-
водных концов катушек главных и дополнительных полюсов дол-
жен быть дополнительно изолирован после пропитки катушек,
так как в процессе пропитки кабель становится жестким и воз-
можно некоторое повреждение резины.
В двигателях для троллейбусов необходимо обеспечить вы-
сокую поверхностную изоляцию и минимальный ток утечки по
поверхности кабеля. В связи с этим применение кабеля с хлоп-
чатобумажной оплеткой недопустимо. Условиям эксплуатации
удовлетворяет шланговый (без оплетки) кабель марки ПСШ, ко-
торый применяется в тяговых двигателях ДК-202 и ДК-207.
В последнем внутренние междукатушечные соединения, находя-
щиеся в зоне высоких температур, выполняются из кабеля
РКГМ, а выводы из кабеля ПСШ сечением 35 мм2 для цепи
главного тока и 10 мм2 для цепи обмоток возбуждения.
Кабели соответствующей марки применяются также для сое-
динений между щеткодержателями.
Коллекторная медь. Применяемая для коллекторов тяго-
вых двигателей коллекторная медь (обычная) изготовляется
в соответствии с ГОСТ 3568—47 и по своему составу соответству-
ет марке.Ml согласно ГОСТ 859—41.
Медь изготовляется по четвертому классу точности, допуски
при изготовлении профиля проверяются специальным шаблоном,
регламентированным ГОСТ 3568—47. Твердость меди должна
быть не менее 75 по Бринеллю.
36
В коллекторах тяговых двигателей последнего выпуска при-
меняется кадмиевая коллекторная медь по ГОСТ 4134—48, со-
держащая 0,9—1,2% кадмия. Твердость этой меди должна быть
не менее 95 по Бринеллю (фактическая твердость достигает НО
единиц). Кадмиевая медь в сравнении с обычной медью облада-
ет примерно вдвое большей износоустойчивостью, более высокой
механической прочностью и более высокой температурой рекри-
сталлизации при нагреве до 350° С. Применение кадмиевой (или
иной, аналогичной по свойствам) меди для коллекторов всех тя-
говых машин является весьма желательным.
Изоляционные материалы. Основными материалами для изо-
ляции обмоток двигателя относительно корпуса являются мика-
ленты, микабумага и микашелк. Микалента состоит из щипаной
слюды, склеенной при помощи лака с бумагой или стеклянной
основой (тканью), покрывающей слюду с обеих сторон (некото-
рые сорта микалент могут изготовляться с односторонним покры-
тием).
Микалента в холодном состоянии является гибким материа-
лом и применяется в тяговых двигателях либо в виде лент тол-
щиной 0,08; 0,10; 0,13; 0,15 и 0,17 мм и шириной 20—25 мм, либо
в виде широких рулонов.
Для обмоток с изоляцией класса В служит микалента на бу-
мажной основе по ГОСТ 4268—48. В тяговых двигателях приме-
няется менее жесткая микалента марки Л ФЧ из слюды «флаго-
пит» первого сорта по ГОСТ 3028—45 и микалентной бумаги
толщиной около 25 мк, склеенных масляно-битумным лаком.
Лента выпускается в ррликах диаметром до 120 мм. Содержание
слюды в микаленте должно быть не менее 50%, бумаги не более
25%, склеивающих веществ 15—30%. Различают микаленту
ЛФЧ-1 со средним значением пробивной напряженности не ме-
нее 18 кв!мм и ЛФЧ-2 с пробивной напряженностью не менее
15 км!мм*. Предел прочности при растяжении микаленты колеб-
лется от 1,8 до 3 кг!мм2, увеличиваясь с уменьшением толщины.
Микалента толщиной 0,08—0,10 мм применяется для межвитко-
вой изоляции проводников якорной обмотки двигателя типа
ДК-202, ДК-256 (а также ДК-255 первоначальных выпусков).
Микалента толщиной 0,17 мм применяется для изоляции ка-
тушек главных и добавочных полюсов. Для этой цели частично
пригодна также лента на слюде мусковит марки ЛМЧ. В качест-
ве корпусной изоляции катушек (секций) якоря с изоляцией клас-
са В можно брать либо непрерывную изоляцию из микаленты
толщиной 0,13 в три слоя при напряжении 550 в и четыре слоя
при напряжении 750 в, микабумагу или шелково-слюдяную про-
стынку.
В двигателях с изоляцией класса F и Н в качестве изоляции
* В соответствии с дополнением к ГОСТ 4268—48 допускается снижение
электрической прочности в отдельных точках.
37
от корпуса используется нагревостойкая стекломикалента мар-
ки С2ЛФК по ТУ ОИИ 503057—54. Эта лента представляет со-
бой щипаную слюду «флагопит», оклеенную с двух сторон стек-
лянной пряжей толщиной 25 или 40 мк. В качестве склеивающе-
го вещества служит кремнийорганический лак типа ЭФ-5 или ему
равноценный. Электрическая прочность стекломикаленты равна
10 кв/мм. Для изоляции обмотки якоря применяется стекломика-
лента толщиной 0,15 мм в виде простынок.
Для двигателей с напряжением 550 в применяется изоляция
из 4—слоев стекломикаленты, а для машин с напряжением 750 в
- 1
из 5— слоев.
2
В качестве изоляции катушек применяется стекломикалента
толщиной 0,17 мм и шириной 20—25 мм.
При напряжении 550 в число слоев в полнахлеста равно 3,
а при напряжении 750 в — 4.
В настоящее время ведутся работы по применению в качестве
корпусной изоляции слюдинитовых материалов, представляющих
собой измельченную слюду, нанесенную с применением кремний-
органических лаков на стеклянную основу. Слюдинитовые мате-
риалы обладают несколько большей электрической прочностью,
чем стекломикаленты, однако возможность их применения нуж-
дается в эксплуатационной проверке.
Для корпусной изоляции катушек якоря с изоляцией класса
В используют микабумагу, состоящую из одного слоя щипаной
слюды «флагопит» (размером 15—10) и двух наружных слоев
микалентной бумаги, склеенных лаком. Микабумага толщиной
0,2 мм в три слоя пригодна для напряжения 550 вив четыре
слоя — для 750 в. При длине пазовой части более 300 мм приме-
няется шелкослюдяная простынка, представляющая собой щи-
паную слюду, оклеенную с двух сторон шелком. Электрическая
прочность микабумаги — не менее 12 кв!мм, временное сопротив-
ление разрыву — не менее 3 кГ1мм2.
Миканиты. Различают четыре основных сорта миканитов,
применяемых при изготовлении тяговых двигателей.
1. Миканит формовочный прессованный по ГОСТ 6122—60.
Это некалиброванный миканит, который формуется в нагретом
состоянии. Содержание связующих веществ (для миканита
ФФША) составляет 8—14%. Миканитовые манжеты и цилинд-
ры для коллекторов изготовляются из миканита формовочного
прессованного марок ФФША и ФМША по ГОСТ 6122—60, тол-
щиной 0,25 мм с электрической прочностью примерно 35 кв!мм.
Для машин с кремнийорганической изоляцией в дальнейшем
должны применяться миканиты типа ФФК на кремнийорганиче-
ских связующих. ,
ГОСТ 6122—60 регламентирует методы определения форму-
емости миканита в коллекторные манжеты. При толщине не бо-
38
лее 0,5 мм формовочный миканит должен допускать изготовле-
ние из него манжет с наружным диаметром не менее 30 мм.
2. Миканит коллекторный по ГОСТ 9196—60 — калиброван-
ный по толщине миканит, состоящий из щипаной слюды, склеен-
ной связующим веществом. Он применяется в качестве изоляци-
онного материала между коллекторными пластинами.
Коллекторный миканит характеризуется минимальным содер-
жанием связующих и относительно небольшой усадкой при зна-
чительном удельном давлении. Содержание связующих в мика-
ните марки КФШ составляет 4%, а в миканите марки КФА—1%.
Усадка коллекторного миканита при давлении 600 кГ/см2 при
температуре до 160° С должна быть не более 10%; при этом дав-
лении и повышении температуры с 20 до 160° С усадка должна
быть не более 2% для миканита марки КФШ и 1% для миканита
марки КФА. Отклонения толщины коллекторного миканита от
номинальной являются минимальными (±0,04—0,05 мм). Номи-
нальная толщина миканита, применяемого в двигателях город-
ского транспорта, равна 0,8 мм. Для машин с изоляцией клас-
са В применяется коллекторный миканит марки КФШ (связую-
щее— шеллак). Для двигателей с изоляцией класса F и Н
используют коллекторный нагревостойкий миканит марки КФА
(амофосный). Электрическая прочность коллекторного микани-
та — 18 кв 1мм.
3. Миканит гибкий по ГОСТ 6120—61, состоящий из щипаной
слюды миканит, склеенный связующим веществом без бумаги
или с бумагой, покрывающей слюду с обеих сторон, и допускаю-
щий применение гибкого материала в холодном состоянии. Ха-
рактеризуется повышенным содержанием связующих 10—25%.
4. Миканит прокладочный по ГОСТ 6121—60 — прессован-
ный некалиброванный миканит, состоящий из щипаной слюды,
склеенной связующим веществом. Применяется в качестве изоля-
ционных прокладок. Содержание связующих 5—12% в миканите
ПФГ (при пониженном содержании связующих).
В качестве изоляции нажимных шайб якоря (под лобовыми
частями), а также подбандажной изоляции и различных
прокладок применяются следующие гибкие и прокладочные ми-
каниты:
для машин с изоляцией класса В — гибкий миканит ГМС и
ГФС по ГОСТ 6120—61, толщиной 0,5 мм с электрической проч-
ностью примерно 20 кв!мм и прокладочный миканит толщиной
0,5—0,8 мм по ГОСТ 6121—60;
для двигателей с изоляцией класса F и Н используют гибкий
нагревостойкий миканит на кремнийорганическом лаке ГФК по
ГОСТ 6120—61, толщиной 0,3 мм с электрической прочностью
18 кв!мм.
Удельное объемное сопротивление миканитов при 20° С и от-
носительной влажности воздуха 65% должно быть не менее
1013 ом •см, а после выдержки в течение 48 ч при влажности воз-
39
духа 95% и температуре 20° С — не менее 5-Ю10—1011 ом* см в
зависимости от марки миканита.
Стандартами регламентируется также предельная расслаива-
емость и вспучиваемость миканитов при соответствующих испы-
таниях.
Прочие изоляционные материалы (кроме вспомогательных).
Для изоляции применяются следующие материалы:
1) бумага асбестовая толщиной 0,3 мм по ГОСТ 9626—60 —
в качестве межвитковой изоляции катушек добавочных полюсов
и последовательных катушек возбуждения;
2) стеклолакоткань типа ЛСЭ по ГОСТ 10156—62 толщиной
0,15 мм — для дополнительной защитной изоляции паза перед
укладкой в него катушек якоря с изоляцией класса F и Н;
3) стеклолента липкая толщиной 0,15 мм типа ЛСКЛ по
ГОСТ 10156—62 — для изоляции междукатушечных соединений.
Лента стеклянная электроизоляционная по ГОСТ 5937—56 тол-
щиной 0,15 пригодна для наружной изоляции катушек якоря и
полюсов и междукатушечных соединений. Для обмоток класса В
эта лента может пропитываться в лаке № 447, а изоляции класса
F и Н — в лаке ЭФЗ-БСУ. В двигателях класса F и Н применяет-
ся также для поверхностной изоляции внешнего миканитового
конуса, выступающего из коллектора;
4) лента прорезиненная липкая по ГОСТ 2162—55 толщиной
0,2—0,3 мм, шириной 20 мм пригодна для изоляции междукату-
шечных соединений машин с изоляцией класса В;
5) лента изоляционная тафтяная по ГОСТ 4514—48 толщи-
ной 0,25 мм, шириной 20—25 мм применяется для поверхностной
изоляции выступающей части внешнего миканитого конуса в ма-
шинах класса В;
6) стеклотекстолит марки СТЭФ по ТУ 35-ЭП-71-62 толщи-
ной 5 мм — для клиньев якорей с изоляцией класса F и Н. Пре-
дел прочности при изгибе—1100 кГ1см2\ при растяжении —
900 кГ/см2, удельная ударная вязкость — 50 кг* см/см2, сопротив-
ление раскалыванию—130 кг. Текстолит листовой марки Б по
ГОСТ 2910—54 толщиной 5 мм — для клиньев якорей с изоляци-
ей класса В.
Предел прочности при изгибе— 1200 кГ/см2, при растяже-
нии— 650 кГ!см2, ударная вязкость — 25 кг*см!см2, сопротивле-
ние раскалыванию — 300 кг.
Лаки и эмали. Лаки изоляционные для машин с изоляцией
класса В представляют собой растворы различных смол или би-
тумов с добавлением высыхающих масел в летучих органических
растворителях. Эмаль представляет собой смесь пигментов, ла-
ков, сиккативов и растворителей.
В тяговых двигателях класса В применяются следующие лаки
и эмали.
а) Лак изоляционный ГФ-95 по ГОСТ 8018—56 (бывший
1154) применяется в качестве покровного для окраски бандажей
40
и пакета якоря после обмотки и пропитки, а также в качестве
пропиточного при изготовлении катушек, наматываемых на реб-
ро. Лак ГФ-95 представляет собой раствор основы, полученной
при взаимодействии глицерина, фталевого ангидрида, раститель-
ных масел и смол в летучих растворителях.
б) Лак электроизоляционный покровный БТ-99 по
ГОСТ 8017—56 (бывший 462) применяется в качестве лака воз-
душной сушки для покрытия обмоток с изоляцией класса В.
Пленка лака однородная, блестящая, не разбрызгивается при
температуре 105° С.
Растворители — сольвент, ксилол, толуол, бензин. Лак при-
меняется для наружной отделки (покрытия) катушек главных
и добавочных полюсов.
в) Лак изоляционный № 447 по ГОСТ 6244—52 идет для про-
питки якорей. Время высыхания лака при температуре 105—
110° С не более 6 ч, теплостойкость пленки при 150° С не менее
7 ч, относительно высокая электрическая прочность, пропитыва-
ющая способность не менее 30 листов. Лак не является терморе-
активным.
г) Лак изоляционный № 458 по ГОСТ 6244—52 применяется
для первой пропитки катушек, наматываемых на ребро. В отли-
чие от лака 447 отличается меньшим временем сушки — 3 ч и по-
ниженной теплостойкостью пленки — 3 ч.
д) Эмали электроизоляционные марки ГФ-92 (ГОСТ 9151—59);
1) красная холодной сушки марки ГФ-92-ХК;
2) серая холодной сушки марки ГФ-92-ХС;
3) серая печной сушки марки ГФ-92-ГС.
Водо- и маслостойкие эмали ГФ-92 представляют собой сус-
пензию пигментов в глифталевом лаке с добавлением сиккатива
и растворителей.
Дугостойкость эмалевых пленок ГФ-92, ХС и ГС — 4 сек,
ГФ-92-ХК — 3 сек; электрическая прочность в исходном состоя-
нии— 30 кв, а после пребывания в воде соответственно 8 и 7 кв;
термоэластичность пленки при температуре 150° С составляет со-
ответственно 1 и 5 ч.
Используют ее для окраски чехлов, лент междукатушечных
соединений.
Эмалью ГФ-92-ХК окрашивают вылет коллекторного микани-
тового конуса и петущки коллекторов двигателей для метропо-
литена.
е) Эмалью серой № 1425 по ГОСТ 5971—51 окрашивают
внутренние поверхности остовов и подшипниковых щитов, кры-
шек коллекторного люка в двигателях всех типов.
ж) Лаком бакелитовым по ГОСТ 901—56 покрывают элект-
ротехническую сталь. Для той же цели целесообразно применять
эмали № 302 и 306.
В двигателях с изоляцией класса F и Н применяются следу-
ющие основные лаки и эмали.
4—1091
41
Таблица 6
Материалы с обозначением новы* и старых марок
Наименование материала Марка
новая старая
Лак:
покровный ВТ-99 462П (2201)
бакелитовый А 2306
пропиточный ГФ-95 1154(2203)
» КФ-95 321
» № 447 2103
» № 458 2102
Эмаль:
красная ГФ-92ХК 2209КВД
серая ГФ-92ХС 2211СВД
» ГФ-92ГС 2205СПД
» № 1425 8114
черная № 2085Ф 8107
Компаунд . . . . . № 225Д 2401
Компаунд-разбавитель ... . . . . . № 225P 2402
а) Лак кремнийорганический марки К-47. Представляет ра-
створ модифицированных полиэфирами полиорганосилоксановых
смол в органических растворителях, изготовляется в соответст-
вии с техническими условиями ТУ ЕУ 175—59.
Лак используют для изготовления изоляционных материалов
класса Н.
В лаке К-47 пропитывают якоря и катушки с классом изоля-
ции F и Н. Лак отличается высокой термоэластичностью (в плен-
ке) и электрической прочностью при температуре до 200° С.
б) Кремнийорганическая эмаль ПКЭ-22 ТУ ОЭПП 504060—58
применяется для окраски наружной поверхности якорей и кату-
шек с изоляцией класса F и Н. Эта же эмаль может быть исполь-
зована для промазки между слоями катушек вместо их пропитки
в лаке К-47.
Эмаль отличается высокой теплостойкостью и удовлетвори-
тельными качествами при ее использовании в качестве покров-
ной.
Ряд кремнийорганических лаков и эмалей используется так-
же при изготовлении составной кремнийорганической изоляции
(стекломикаленты, слюдинитовых лент на кремнийорганической
основе), а также проводов типа ПСДК и ПСДКТ, стеклотексто-
лита СТК и некоторых других материалов.
Характеристики кремнийорганических материалов и методы
применения этих материалов непрерывно совершенствуются.
В качестве пропиточного материала используется также крем-
нийорганический лак ЭФЗ-БСУ, представляющий собой рас-
твор кремнийорганической смолы в смеси бензина и скипидара
в соотношении 1:1.
42
В ранее выпускавшейся, технической документации в течение
длительного времени применялись старые обозначения лаков,
эмалей и компаундов. В связи с этим для удобства пользования
ранее выпущенными чертежами и технологическими инструкци-
ями ниже приводится перечень этих материалов с новым и ста-
рым обозначением их марок (табл. 6).
5. В конструкции тяговых двигателей применяется следую-
щая номенклатура черных металлов.
1) Сталь листовая электротехническая марки Э-13, толщиной
0,5 мм по ГОСТ 802—58 — для пакета якоря.
2) Углеродистая качественная конструкционная сталь марки
45 по ГОСТ 1050—60 — для валов. Из этой стали изготовляются
также подшипниковые и вентиляторные втулки.
3) Сталь углеродистая для отливок марки 25Л группы I по
ГОСТ 977—58 — для отливок щитов, нажимных шайб якоря, ко-
робок и втулок коллектора, крышек, кронштейнов щеткодержа-
телей и станин (кроме станин двигателей для вагонов метропо-
литена; эти станины изготовляются из стали повышенного каче-
ства марки 25Л, группы II).
4) Сталь горячекатаная круглая марки СТ-2 и СТ-3 по
ГОСТ 380—60 — для вспомогательных деталей.
5) Сталь горячекатаная марки 10 по ГОСТ 1050—60 идет
для изготовления болтов диаметром до 12 мм и шпилек.
Из стали марки 10 шестигранной калиброванной по
ГОСТ 1051—59 (а также из стали 45 по этому же стандарту) из-
готовляют болты от 16 мм и выше.
6) Из стали прокатной тонколистовой марки Ст.2 (до 3 мм)
по ГОСТ 3680—57 изготовляют штампованные детали, не под-
вергающиеся термической обработке.
7) Сталь прокатная тонколистовая марки 45 по
ГОСТ 3680—57 пригодна для пружинных рамок и фланцев.
8) Сталь прокатная толстолистовая (от 4 мм и выше) марки
Ст.2 по ГОСТ 5681—57 — для изготовления станин и крайних ли-
стов главных полюсов.
9) Сталь прокатная полосовая марки СТ-2 по ГОСТ 103—57
и 535—58 — для стержней главных полюсов.
10) Сталь чистотянутая — для шпонок по ГОСТ 8787—58.
И) Лента стальная холоднокатаная марки У-8А по
ГОСТ 1435—54 — для пружин щеткодержателей.
12) Проволока стальная бандажная луженая по
ГОСТ 9124—59 — для якорных бандажей.
13) Проволока стальная углеродистая пружинная по
ГОСТ 9389—60 — для пружин щеткодержателей отдельных типов
двигателей.
14) Жесть белая № 28, 2-го сорта, второго класа толщиной
0,25 мм по ГОСТ 5343—54 — для крепления бандажей.
6. Номенклатура цветных металлов и сплавов (кроме меди
для обмоток и коллекторов).
4* 43
1) Сплав АЛ-2 по ГОСТ 2685—53 (силумин) —для отливки
вентиляторов. При литье «в землю» предел прочности сплава
АЛ-2 не менее 15 кГ/мм2, относительное удлинение не менее 4%,
твердость не менее 50 по Бринеллю.
2) Латунь ЛК-80-ЗЛ по ГОСТ 1019—47 для отливки флан-
цев добавочных полюсов. При отливке в земляные формы предел
прочности сплава не менее 25 кГ/лш2, относительное удлинение
не менее 10%.
3) Латунь ЛС-59-1Л по ГОСТ 1019—47 — для отливок щетко-
держателей методом литья под давлением. Механические свой-
ства: предел прочности — не менее 25 кГ/мм, удлинение — не ме-
нее 10%. При отливке этого сплава под давлением содержание
свинца не должно превосходить 1,2% (хотя стандартом допуска-
ется содержание свинца 1,9%) во избежание появления трещин
и недопустимой хрупкости отливки.
4) Латунь листовая твердая марки Л-62 по ГОСТ 1019—47 —
для прокладок между сердечником дополнительного полюса и
ярмом.
5) Труба латунная по ГОСТ 1019—47 — для изготовления на-
конечников для междукатушечных соединений и выводных ка-
белей.
6) Медь марки МГТ — для выводов из катушек.
Щетки. Испытание щеток должно производиться по
ГОСТ 9506—60. По размерам и конструкциям щетки должны
изготовляться в соответствии с требованиями ГОСТ 8611—57.
В табл. 7 приведены данные ГОСТа.
Таблица 7
Основные характеристики щеток в соответствии с ГОСТ 2332—63
Характеристики щеток
Марка электро- графит- ных щеток физико-механические коллекторные при скорости 25 м)сек, плотности тока 20 ajcM^ и давлении 0,8 кГ/см-
твердость в кГ/мм?- удельное электри- ческое со- противле- ние в ом-мм-/м зольность В % не более переход- ное паде- ние на- пряжения на пару щеток в в износ за 20 ч в мм не более коэффи- циент трения не более
классы
А в
ЭГ-2а 10-18 10—25 12—29 1 1,4—2,4 0,4 0,23
ЭГ-14* 8—18 8-30 20—38 0,8 1,4—2,2 0,4 0,25
ЭГ-74 15—35 15-50 35—75 0,15 1,5-2,5 0,4 0,22
* Применение более мягких
жет быть допущено лишь после
щеток марки ЭГ-14 на отдельных типах двигателей мо-
тщательной эксплуатационной проверки.
Усилие вырывания токоведущего провода из тела щеток
(для применяемых размеров) должно быть не менее 12 кГ.
44
Электрографитированные щетки ЭГ-2А и ЭГ-14 рекоменду-
ются Всесоюзным научно-исследовательским институтом элект-
ромеханики для плотности тока 10—12 а/см2 и окружной скоро-
сти 40—45 м/сек, а щетки ЭГ-74 — для плотности тока 10—15 а
при окружной скорости 50 м/сек. Удельное нажатие на щетки
для условий вибрации может быть повышено до 500 Г/см2.
Фактические удельные нажатия, принимаемые в тяговых дви-
гателях с опорно-рамной подвеской, составляют 400 Г/см2. Допу-
стимый износ щеток составляет примерно 25 мм в двигателях
новой и 20 мм в двигателях старой серии.
Стендовые испытания в соответствии со стандартом ведутся
при большей скорости, плотности тока и давлении, чем фактиче-
ские значения этих показателей в эксплуатации. Если привести
данные стандарта к средним эксплуатационным условиям, то
предельный износ щеток не должен превосходить 0,1—0,12 мм
в сутки, что соответствует примерно полугодовому сроку службы.
К сожалению, из-за отдельных недостатков исполнения коллек-
торов и применения некоторыми эксплуатирующими организаци-
ями щеток с пониженными показателями фактический срок служ-
бы щеток не всегда достигает приведенных выше значений.
В двигателях для городского транспорта применяются щетки
следующих размеров (табл. 8).
Таблица 8
Размеры щеток
Тип двигателя
Размеры щеток
в мм
Трамвайный двигатель:
ДК-254 ......................................
ДК-258 ......................................
ДК-255 ......................................
ДК-257 ......................................
ДК-256 ......................................
ДК-259 ......................................
Двигатель для троллейбуса:
ДК-202 ....................
ДК-207 ....................
Двигатель для метрополитена:
ДК-104.......................
ДК-Ю8........................
12,5x32x40
16x32x50
20x32x40
16x32x50
12,5x32x40
16x32x50
12,5X32X40
16x32x50
16x32x40
16x32x50
Подшипники. Номенклатура подшипников, применяемых в
тяговых двигателях для городского транспорта, приведена в
табл. 9.
Подшипники для двигателей вагонов метрополитена подвер-
гаются дополнительному контролю способом травления поверх-
ностей внутреннего и наружного колец и проверки их поверх-
ностной структуры.
45
Номенклатура подшипников
Таблица 9
Тип двигателя Тип подшипника
со стороны привода со стороны, противо положной приводу
Трамвайный двигатель:
’ ДК-254 ..................
ДК-258 ...................
ДК-255 ..................
ДК-257 ...................
ДК-256 ..................
ДК-259 ..................
Двигатель для троллейбуса:
ДК-202 ...................
ДК-207 ..................
Двигатель для вагона метрополи-
тена серии Д ................
ДК-Ю4....................
То же, серии Е...............
ДК-108...................
3086313 310
3086313 310
3H32310 310
3H32310 310
3H32310 310
3H32310 310
3086313 3H32310
3086313 3H32310
3H32613 K1 3H62310 Т 1
3H32613K1 3H62310 Т 1
Шариковые и роликовые подшипники изготовляются в соот-
ветствии с ГОСТ 3478—54; 520—55; 3325—55; 3395—57 и др.
Прочие конструктивные материалы. В кронштейнах щетко-
держателей применяется опрессовка пальца изоляционной пласт-
массой типа «изодин» по ВТУ МЭС ЭП ОИИ 503 034—53.
Для обеспечения надлежащей поверхностной изоляции и
удобства эксплуатации на пальцы щеткодержателей насажива-
ются специальные фарфоровые изоляторы, выполненные по
ГОСТ 5862—51 и ВТУ МЭП ОАА 528 004—53.
Уплотнение крышек коллекторных люков выполнено с при-
менением губчатой резины толщиной 5 мм по техническим усло-
виям MX 1206—55Р.
С целью предохранения выводного кабеля от повреждения
при прохождении через отверстие в остове применяются резино-
вые втулки, выполненные из резины 1432 ТУ МХП 1168—58.
Присоединение обмотки к коллектору осуществляется при по-
мощи припоев: в двигателях с изоляцией класса В пайка осуще-
ствляется припоем ПОС-61 (двигатель ДК-Ю4) и ПОС-40 (дви-
гатели остальных типов), а в машинах с кремнийорганической
изоляцией — припоем ПСр-ЗКд. Пайка бандажей в двигателях с
изоляцией класса В производится припоем ПОС-40 (в двигате-
лях ДК-Ю4 — чистым оловом), а в двигателях с изоляцией клас-
са F и Н — припоем ПСр-3.
Закрепление крепежных деталей производится при помощи
отгйбных и пружинных шайб.
Применяются пружинные шайбы группы нормальной и тя-
желой по ГОСТ 6402—61.
46
Вспомогательные материалы. При подготовке лаков, ком-
паундов и эмалей применяется ряд растворителей и сиккативов:
толуол, ксилол и др. Некоторые сведения об этих материалах
будут приведены в разделе, посвященном технологии производ-
ства двигателей. При изготовлении катушек применяются вы-
равнивающие замазки; замазки применяются также в качестве
уплотнителя болтов, крепящих полюса.
Для крепления междукатушечных соединений и уплотнения
коллектора применяются крепящие и уплотнительные хлопчато-
бумажные и стеклянные шнуры.
При изготовлении коллекторных манжет производится про-
мазка особыми лаками пресс-форм и слоев формовочного мика-
нита.
Ряд вспомогательных материалов применяется также для очи-
стки деталей, промывки подшипников и пр.
Крепежные детали диаметром до 12 мм подвергаются анти-
коррозийному гальваническому покрытию, цинкованию в циани-
стом электролите. Толщина гальванического покрытия 10—15 мк.
В качестве растворителей применяются: толуол по ГОСТ
4809—49, сольвент по ГОСТ 1928—50, бензин по ГОСТ 443—50,
уайт-спирит по ГОСТ 3134—52 и ксилол по ГОСТ 10465—39.
Ряд изоляционных материалов, применяемых в тяговых дви-
гателях, может храниться ограниченное время. Предельное вре-
мя хранения перед применением указано в некоторых стандартах
и технических условиях.
В частности, в соответствии с ГОСТ 6122—60 формовочный
миканит должен сохранять способность к формованию в тече-
ние трех месяцев со дня отправки с предприятия-поставщика.
Предельные сроки хранения должны учитываться при заказе
материала и при использовании материалов, которые длительное
время хранились без контроля их качества.
5. Современные серии тяговых двигателей
На современном подвижном составе в СССР в настоящее вре-
мя эксплуатируются тяговые двигатели новых серий с опорно-
рамной подвеской.
Двигатели старой серии типа ДК-254, ДК-255,ДК-256, ДК-202
и ДК-Ю4 составляют основную часть находящихся в эксплуата-
ции двигателей. Однако и двигатели новой серии типов ДК-Ю8,
ДК-207, ДК-257, ДК-258 и ДК-259, изготовляемые в возрастаю-
щих количествах, уже на отдельных видах транспорта (трол-
лейбус, вагоны метрополитена) становятся основным типом
двигателей. При этом следует различать трамвайные и трол-
лейбусные двигатели новой серии с изоляцией класса В, выпус-
кавшиеся до 1963—1964 гг., и модернизированные двигатели с
кремнийорганической изоляцией, начатые производством в пос-
ледние годы.
47
Обмоточные данные
Тип двигателя Якорь Обмотка дополни- тельного полюса
СО Л Л =( о, о И S О S S ® общее число проводников сопротивле- ние при 20°С в ом вес меди в кг марка и раз- мер провода в мм число витков
Трамвайные двигатели:
ДК-254 3,05x 3,05, ПБД 278 0,13 24 4,1x6,9, ПБД 40
ДК-258 1,81x4,7, ПСД 278 0,15 23,5 4,1x6,9, ПСД 39
ДК-255 1,68x9,3, ПСД 234 0,0335 17 2,63x22 17
ДК-257 1,81x10, ПСД 278 0,0347 25 2,44x19,5 20
ДК-256 1,08x10 390 0,081 19,1 1,68х 18 28
ДК-259 1,45x10, ПСД 350 0,055 24,5 1,81x22 26
Троллейбусные двига- тели:
ДК-202 1, 0 хю 390 0,0975 23,1 1,95х 19,5 29
ДК-207А 1,45х Ю, ПСД 350 0,0707 31 2,26x22 26
ДК-207А1 1,45x10, ПСД 350 0,0707 31 2,26x22 26
ДК-207Б 1,45х Ю, ПСД 350 0,0707 31 2,26x22 26
ДК-207Г 1,45x10, ПСД 350 0,0707 31 2,26x22 26
ДК-207Д 1,56x10, ПСДКТ 350 0,066 35 2,26x25 26
Двигатели для вагонов метрополитена:
ДК-104 1,45х Ю, ПСД 282 0,053 24,5 2,83x19,5 21
ДК-108 1,35x10, ПСД 350 0,066 26,5 2,26x22 26
48
0,0265 0,022 0,029 0,033 0,033 0,033 0,033 0,042 0,027 ' 0,0375 0,0173 0,0132 0,059 0,063 сопротивле- ние при 20°С в ом тельного 1 Обмотка дополни-
СО ND СО 4^ 42,4 38,4 38,4 38,4 38,4 СО 20,8 оо 19,2 21,5 ND СО 24,6 вес меди в кг полюса
1,81x22 1,81x25 2,83x18 3,05x12,5 2,1x25 2,83x16,8 2,83x16,8 1,81x19,5 2,83x12,5 2,44x11,6 2,1x25 2,63x22 4,1x6,9, ПСД 4,1x6,9, ПБД марка и раз- мер провода В ММ Последовав
СО О со СО ОО ND О ND 00 00 ОО ОО ОО ND О СО СО число витков д Ьа Я
СП Ja
0,048 0,05 0,0113 0,039 0,04 0,012 0,012 0,022 0,0114 0,0145 0,019 О О ОО СП 0,064 0,074 сопротивле- ние при 20°С в ом 3 п во О Ох 2 О Ж СО
м
37,2 СП 14,6 28,4 58,3 13,6 13,6 14,3 CD 25,2 со ND CD ND ОО вес меди в кг вного
0,57, ПСДКТ 0,96, ПСДКТ 0,96, ПСДКТ псд 0,96, 0,96, ПСД 0,96, •ПСД 0,96, ПСД 0,96, ПЭЛБО 1,68, ПСД 1,62, ПБД 1,35, ПЭЛБО 1 0,49, ПЭЛБО 1 марка и раз- мер провода в мм Параллел!
ж
530 1 001 900 001 001 001 091 324 401 100 1 520 1 число витков ПОЛЮС о Ох 2
124 1 113 92,5 113 СО 113 СП о со 1 152 1 сопротивле- ние при 20°С в ом. со О ж ВО ь ВО
со 1 СО nd 21,2 СО ND |32 •Ь“ ND СО ND 19,5 22,8 1 ND 1 вес меди в кг CD X О о
тяговых электродвигателей
н
CD
о\
fa
s
₽
CD
5
На рис. 10—17 представлены общие виды (продольные и
поперечные разрезы) упомянутых выше десяти типов тяговых
двигателей. Эти рисунки дают достаточно ясное представление
об общей конструкции этих двигателей.
В табл. 10 приведены обмоточные данные и значения со-
противления обмоток.
Ниже приводятся специально выполненные для ремонтных
нужд чертежи основных деталей единых серий тяговых двига-
телей для городского транспорта (ДК-104, ДК-108, ДК-202,
ДК-207, ДК-254, ДК-255, ДК-256, ДК-257, ДК-258, ДК-259).
Эти чертежи соответствуют технической документации, дей-
ствовавшей в 1964 г.
Для того чтобы всемерно сократить общий объем техниче-
ской документации, в нее включены лишь основные сборочные
и узловые чертежи, так как общая конструкция машины до-
статочно ясно представлена на указанных рисунках.
Кроме того, в процессе ремонта двигателей становится яс-
ной комплектность узлов и взаимосвязь отдельных деталей.
В данной главе приведены чертежи следующих основных
деталей и узлов:
1) валов;
2) щеткодержателей;
3) катушек якоря;
4) обмотки якоря и якоря в сборе;
5) коллекторов;
6) катушек главных и дополнительных полюсов;
7) индуктора в сборе (комплект остова);
8) коробок, шайб, щитов, вентиляторов;
9) вспомогательных деталей.
Кроме того, даны схемы соединений якорей и индукторов.
В конструкторскую документацию кроме чертежей деталей
и нормалей на крепежные детали входит также ряд чертежей
комплектных узлов. Они необходимы либо для указания де-
талей, входящих в данный комплект, и методов их сочленения,
либо для характеристики наиболее ответственных технологи-
ческих операций. К числу этих комплектных чертежей относят-
ся: сердечник якоря с указанием усилий запрессовки; размеров
обработки нажимных шайб и методов балансировки; якорь, об-
мотанный с указанием материалов, примененных для обмоток,
и данных для укладки и присоединения обмотки якоря; готовый
якорь с указанием размеров обработки коллектора и методов
балансировки; комплект станины (индуктора) с указанием всех
входящих деталей и особо междукатушечных соединений, спо-
соба из соединения, изолирования и закрепления; коллектор
(до его посадки на вал); вентилятор со втулкой; подшипнико-
вые узлы с указанием методов смазки подшипников; кронштейн
щеткодержателя с указанием метода запрессовки кольца и уста-
новки изолятора, а также щеткодержатель в сборе и палец пос-
50
Ф2Ч5
811
52
96в
300------4-----300
Рис. 12. Общий вид двигателя ДК-202
Рис. 13, а. Общий вид двигателя ДК-207 (продольный разрез)
I)
Рис. 13, б. Общий вид
двигателя ДК-207 (по-
перечный разрез)
746
Рис. 14. Общий вид двигателя ДК-255
285 --------->+*-------- 285
Рис. 15, а. Общий
вид двигателя
ДК-257 (продоль-
ный разрез)
ле опрессовки. Кроме того, в техническую документацию двига-
теля входят также чертежи станины с приваренными деталями,
крышки люков и патрубки. Хотя желательно было число ком-
плектных чертежей свести к минимуму, оказалось все же необ-
ходимым привести чертежи наиболее важных комплектов и
узлов, характеризующих основные технологические операции:
а) остов с катушками; б) обмотка якоря; в) кронштейн щетко-
держателя.
Во всех неясных случаях, если это окажется необходимым,
следует запросить соответствующую информацию от завода-из-
готовителя.
На чертежах не приведены обмоточные данные катушек яко-
ря и полюсов: размеры обмоточной меди, марка провода и чис-
ло витков. Не приводятся также сведения о числе коллектор-
ных пластин, размерах и числе щеток.
Все эти сведения приведены в табл. 10, а также в других
таблицах, которые являются неотъемлемой частью приложен-
ной конструкторской документации.
58
При пользовании чертежами необходимо также руководст-
воваться сведениями об исходных материалах и технологиче-
ских процессах.
Валы, а) Как указывалось выше, заготовка вала должна
быть улучшена для обеспечения следующих механических по-
казателей: предел прочности 70 кПмм2, относительное удлине-
ние 16%, относительное сжатие 40%, твердость по Бринеллю
Нв 207—241.
б) Сумма овальности и конусности посадочных мест под
подшипники принимается не более 0,01 мм.
в) Поверхности галтелей соответствуют классу чистоты уб;
острые кромки должны быть притуплены.
г) Смещение отверстий в торцах валов от номинального по-
ложения должно быть не более 0,25 мм.
д) Конический конец вала должен быть проверен калибром
на краску, прилегание конуса вала к калибру должно быть не
менее 75%.
Рис. 16,а. Общий вид двигателя ДК-258 (поперечный разрез).
59
Рис.. 16, б. Общий вид двигателя ДК-258 (продольный разрез)
Рис. 17, б. Общий вид двигателя ДК-259 (поперечный разрез)
е) Валы двигателей для вагонов метрополитена проверяют-
ся дефектоскопом на отсутствие трещин.
На рис. 18—26 приведены чертежи валов десяти типов дви-
гателей (ДК-Ю4, ДК-Ю8, ДК-202, ДК-254, ДК-255, ДК-256,
ДК-257, ДК-258, ДК-259, ДК-207). Чертежи вала двигателя
ДК-207 показаны в двух исполнениях: с креплением внутрен-
них колец подшипника № 3086313 при помощи втулок и гайки.
Щеткодержатель и кронштейн. На рис. 27 приведены чер-
тежи всех деталей щеткодержателя, на рис. 28 — детали крон-
штейна.
Размеры корпуса щеткодержателя выбраны применительно
к отливке под давлением. Если для ремонтных целей будет из-
готовляться корпус щеткодержателя «литьем в землю», то но-
минальные толщины стенок с учетом больших допусков отливок
в землю должны быть соответственно увеличены.
Пружина щеткодержателя подвергается термической обра-
ботке. Корпус щеткодержателя для щеток толщиной 12,5 и
16 мм отливается в одной и той же пресс-форме с разными встав-
62
Рис. 18. Вал двигателя ДК-104
Рис. 19. Вал двигателя ДК-108
Рис. 20. Вал двигателя
ДК-202
1091 65
Рис. 22. Вал двигателя ДК-255, ДК-256
Рис. 23. Вал двигателя ДК-257, ДК-259
Рис. 24. Вал двигателя ДК-258
Рис. 25. Вал двигателя ДК-207А
ними деталями для гнезда под щетку. При заказе необработан-
ных отливок это обстоятельство должно быть учтено.
Палец кронштейна щеткодержателя опрессовывается пласт-
массой «изодин», и одновременно в пластмассу запрессовывает-
ся разрезная втулка. Диаметр втулки и диаметр отверстия в
кронштейне обеспечивают натяг 0,5 мм, что, как показывают
расчеты и практика, соответствует усилию запрессовки 6 т.
Выступающая из кронштейна цилиндрическая (гладкая)
часть пальца изолируется формовочным миканитом и баке-
лизированной бумагой. На эту изоляцию насаживается фарфо-
ровый изолятор с покрытой глазурью наружной цилиндриче-
ской поверхностью. Изоляторы изготовляются с довольно ши-
рокими допусками по внутреннему диаметру ±1 мм и большой
эллиптичностью. В связи с этим для обеспечения плотной по-
садки изолятора необходимо регулировать толщину дополни-
тельной изоляции. Для предотвращения попадания влаги меж-
ду изолятором и изоляцией пальца торцы изолятора заливают
битумом.
Катушки якоря. На рис. 29—38 приведены чертежи кату-
шек якоря всех двигателей единой серии.
Геометрические размеры катушек соответствуют их форме
после укладки в пазы якоря. До намотки катушки должны быть
растянуты несколько больше для возможности укладки в пазы.
Подрезка нижней части катушки для укладки в шлиц кол-
лектора обычно делается обмотчиком непосредственно перед
обмоткой.
Пазовая часть катушки (с удлинением в сравнении с дли-
ной пакета на 30 мм) изолируется на полное напряжение, а
лобовая часть только стеклянной лентой в полуперекрышку.
Для того чтобы исключить поверхностное перекрытие (на па-
кет с катушки якоря), на прямолинейную часть катушки после
выхода из паза накладывается дополнительная непрерывная
изоляция из микаленты (3—4 слоя), которая ступенями захва-
тывает" на 35—45 мм лобовую часть. Возникающее утолщение
должно находиться на прямолинейной части катушки и не вы-
зывать чрезмерного утолщения лобовой части.
При подходе к коллектору каждый проводник дополнитель-
но должен быть закреплен и изолирован стеклянной лентой с
постепенным ступенчатым сдвигом начала изолировки’для пред-
отвращения чрезмерного утолщения.
Аналогично изолируются и закрепляются проводники ка-
тушки якоря вблизи головки.
При изготовлении катушек дополнительное изолирование в
указанных местах должно выполняться с особой тщательно-
стью во избежание чрезмерного утолщения лобовой части, что
может затруднить обмотку и привести к недопустимому удли-
нению лобовой части.
5*
67
Рис. 26. Вал двигателя ДК-207А1
вида
Материал - сталь круглая 10 Материал - провод гибкий, плоский 10ммг*1б
Цинковать 25 мк Скобу и наконечник припаять припоем ПОС 30
а Сухарь
Материал-медь
Нудить бмк
я Скоба
Нудить 5 мк
о
<Xi
1. Корпус щеткодержателя
Материал - латунь свинцовистая ЛС-59
—** Я I—
2 Пружина и Заклепка
Материал - лента 98 АС 1*16
з. Втулка
25-0,52
Материал - Ст. 2 Цинковать 25 микрон
Рис. 27. Детали щеткодержателя
а) Кронштейн
Материал - ст 3
б) Палец, щеткодержателя
в) Втулка
е) Изолятор ВТУ М3 Л ОПП 52800^53
Ответственная поверхность
\+30^
Мотериал-форфор ГОСТ 5802~51
Покрыть белой глазурью, кроме
поверхности Л
ж) Накладка
з) Кронштейн (комплект)
Рис. 30. Катушка якоря ДК-108:
/ — провод медный ПСД 1,35X10 ГОСТ 7019 54; 2 — стекломикалента нагрево-
стойкая С2-Л<рК; 3 — лента стеклянная 0,08X20 ГОСТ 5937-56
71
Рис. 31. Катушка якоря ДК-202:
1 — обмоточная медь; 2 — межвитковая изоляция; 3 — микабумага, микалента, мика-
шелк; 4 — лента стеклянная, 0,08X20X3,5.
mnotffl 9£5по4>256
Рис. 32. Катушка якоря ДК-207:
/—-Провод медный ПОД, 1,45X10 ГОСТ 7019-60; 2 — стекломикалента нагре-
востойкая С2 ЛФК ТУ ОНИ 503.057-54; 3 — лента стеклянная 0,1X20 ГОСТ 5937-56
Рис. 33. Катушка якоря ДК-254:
/ — обмоточная медь; 2 — лента тафтяная 0,24 X 20 X6; 3 — микабумага 0,2X145X230
Рис. 34. Катушка якоря ДК-255:
/ — провод медный ПСД 1,68X9,3 ГОСТ 7019-54; 2 — микабумага 0,2X120X228;
3 — лента стеклянная, 0,08 X 20 ГОСТ 5937-51
6—1091
73
Обмотка якоря. На рис. 39, 40, 41 приведены в качестве
примера чертежи обмотки якоря двигателя ДК-257, ДК-258 с
изоляцией класса В (одновитковая и двухвитковая катушки) и
чертеж обмотки якоря двигателя ДК-207 с изоляцией класса
F и Н.
74
Рис. 37. Катушка якоря ДК-258
/—провод медный ПСД, 1,81X4,7 ГОСТ 7019-54; 2 — мика-
бумага; 3 — лента стеклянная 0,08X20 ГОСТ 5937-56
Конструкции обмотки якоря двигателей других типов ана-
логичны указанным выше (кроме ранее выпускавшегося двига-
теля ДК-254 с изоляцией класса А).
На представленных чертежах кроме метода укладки кату-
шек якоря приводятся также данные по изоляции нажимных
шайб, изоляции между слоями обмотки, изоляции бандажей, а
также конструкция самих бандажей и клинового крепления. В
6*
75
6?
л
10 витков
Соединение обмотки
г*
Число пазов
23
Число коллекторов пластин
шаг по пазам
Шаг по коллектору
22
мертвая
секция
20 21 /13
20
волна
35
139
НО
1-70
В-В
Схема обмотки
якоря
Рис. 39. Обмотка якоря ДК-257
1 — лента медная МГМ ГОСТ 434-53; 2, 23 — картон элек-
троизоляционный ЭВ ГОСТ 2824-56; 3, 8, 15, 21 — миканит
гибкий ГМС2 ГОСТ 6120-52; 4 — жесть белая № 28, 2 сорт,
2 класс, ГОСТ 5343-54; 5 — проволока бандажная ОСТ
20021-38; 6 — клин; 7, 9, 11, 14, 16, 17, 18, 20, 22 — бумага
асбестовая электроизоляционная ТУ МХП 1218-51;
10— шнур льнопеньковый ПК-1,5 ГОСТ 5107-49; 12 — изо-
ляция шайбы; 13 — лента киперная 0,45X20 ГОСТ 4514-48;
19— ткань стеклянная ТСФ(б) ВТ МПТ ШП 252-54;
24 — текстолит листовый Б-0,5 2910-54
10 паз °
о§к 27паз
&
5 ЗОбиткоб
19.20
Число коллекторных пласпА /39
в-В
/Опаз
Мертвая секция
Th
28
3$ паз
29
30
/-/о
/-70
волна
35
Соединена обмотки
Число пазов
Шаг по пазам
Шаг по коллектор//
Схема обмотки якоря
30 битной
ми
Рис. 40. Обмотка якоря ДК-258:
/ — лента медная МГМ ГОСТ 434-53; 2, 7, 8,
15, 16, 20, 26 — миканит гибкий ГМС2
ГОСТ 6120-52; 3, 28 — картон электроизоляци-
онный ЭВ ГОСТ 2824-56; 4 — жесть белая № 28
ГОСТ 5343-54; 5 — проволока бандажная 2 ОСТ
1НКМ 20021; 6, 9, 10, 12, 13, 14, 17, 19, 21, 22,
23, 25, 27 — бумага асбестовая электроизоля-
ционная 0,5 ТУ МХП 1218-51; 18 — лента кипер-
ная 0,45X25 ГОСТ 4514-48; 24 — чехол, ткань
стеклянная ТСФ(б) ВТ МПТ ШП 252-54;
29 — клин; 30 — прокладка, текстолит листовой
Б-О, ГОСТ 2910-54
Рис. 41. Обмотка якоря ДК-207:
1 — прокладка, стекломиканит Г2ФКП ГОСТ 8727-58; 2 — электронит листовой ТУ МХП 3485-58;
3 — лента Л62 М — 0,3 ГОСТ 2208—49; 4 — проволока М—2 ГОСТ 9124—59; 5 — клин; 6, 8, 10, 13, 15,
16, 17, 19, 2/— бумага асбестовая электроизоляционная ТУ МХП 1218—51; 7, 14, 20, 2J — миканит гиб-
кий ГФС2 ГОСТ 6120 52; 9, 12 — лента стеклянная, 0,1X20 ГОСТ 5937—56; 11 — цилиндр изолирующий;
18 — чехол, ткань стеклянная ТСФ(б) ТУ МЛП1— 58; 22 — стсклолакоткань эскапоновая ЛСЭ-1 ТУ
ОЭПП 503.072—59; 24 — текстолит листовой СТ ГОСТ 2910—54.
двигателях с изоляцией класса
В нажимные шайбы изолиру-
ются полуцилиндрами из гиб-
кого миканита, которые закреп-
ляются лентами, а в дальней-
шем— самой обмоткой якоря.
В двигателях с изоляцией
класса F и Н изоляция нажим-
ных шайб после наложения и
промазки эмалью подвергает-
ся опрессовке и запечке в спе-
циальном зажимном приспо-
соблении.
По представленным черте-
жам следует сделать следую-
щие дополнительные замеча-
ния:
а) при изолировке шайб
каждый слой изоляции нужно
промазывать лаком ГФ-95 при
изоляции класса В и лаком
ЭФ-5 прй изоляции класса F
иН;
б) асбестовую бумагу пред-
варительно пропитать лаком
№ 458 при изоляции класса В
и ЭФЗБСУ при изоляции клас-
са F и Н;
в) при укладке изоляции
шайб из отдельных частей гиб-
кого миканита обеспечивать
перекрытие изоляции на 30—
50 мм;
г) изоляция нажимных
шайб должна быть на уровне
дна пазов, а у коллектора —
на 1 мм выше дна шлица;
д) бандажную проволоку
для пайки припоем ПСрЗ ла-
тунировать;
е) бандажную проволоку
наматывать с натяжением
150 кг; закрепляя ее через
каждые 100 мм (не более) же-
стяными скобами;
ж) при укладке бандажей
должно быть выдержано число
витков, размер бандажа по
Рис. 42. Якорь двигателя ДК-207
79
s
аК Прошили коллекторной меди гпг,Т^г.в ....
Допуски по Окл точности по ГОСТ3588^7 и 9139-^8
f50'46" 2°3'28
Рис. 43. Детали коллектора (стр. 83)
z Манжета
2°35'24‘
R0.5 Ч
ДК-Ю4
ДК-254 ДК-202,ДК-256
ДК'255
2°35'2Я
fcir fl -63мм
£1
/? ---н
j—2^/4—
^8
из,5
-Д-
0209,5
- для наруж-
ной манже-
ты
fl-50 мм « s
для внутрен-ъ. Материал-миканит
ней манжеты ттшя
з. Цилиндр изолирующий
ДК-108, ДК-259,
ДК'207 ДК-257,ДК-258
тм
Материал-миканит ффш
а — профили меди, манжета и цилиндр;
Гайка
i. Торцевое биение поверхности Г при провер-
ке на резьбовой оправке не более 0,3 мм
г. Смещение прорезей от номинального поло-
жения не более 1 мм
1 Углы притупить R03
б — нажимной конус и гайка;
00
По Ш
ширине, расстояние до головки и размеры от проволоки до кон-
ца подбандажной изоляции.
На чертеже приведены также схема обмотки якоря, шаги
по пазам и по коллектору.
В качестве примера на рис. 42 приведен чертеж якоря дви-
гателя ДК-207. На рисунке указаны размеры, необходимые для
окончательной обработки коллектора. Торцовая проточка пе-
тушков коллектора производится по контрольному размеру от
торца вала с тем, чтобы по размерной цепочке вал — подшип-
ник — щит было обеспечено надлежащее расстояние от петушков
коллектора до щеткодержателя. При этом соответствующей про-
становкой размеров и последовательностью технологических опе-
раций обеспечивается надлежащая ширина петушков. Это об-
стоятельство необходимо учитывать при ремонте, связанном со
сменой коллектора.
Для повышения точности обработки и обеспечения правиль-
ного положения коллектора относительно щеткодержателя пос-
ле посадки втулки со стороны коллектора производится обра-
ботка торца этой втулки с выдерживанием точного размера от-
носительно торца вала.
В двигателе ДК-207 ширина петушка должна быть не ме-
нее 16 мм.
Для обеспечения надлежащих зазоров между втулкой вен-
тилятора и лабиринтовой крышкой подшипника производится
обработка торца этой втулки с выдерживанием размера отно-
сительно торца вала со стороны привода.
Якорь балансирует динамически до посадки вентилятора пу-
тем приварки балансировочных грузов к нажимному конусу
коллектора и задней нажимной шайбе.
Вентилятор балансируется статически путем фрезерования
части специального балансировочного кольца, после чего вен-
тилятор напрессовывается на вал до упора в бортик; усилие
при запрессовке должно быть 2—6 т. После посадки вентилято-
ра должно быть проверено расстояние от головок обмотки до
лопаток, которое должно быть не менее 10 мм. Этот же мини-
мальный размер должен быть соблюден между чашкой венти-
лятора и обмоткой (шайбой) с тем, чтобы обеспечить нормаль-
ные условия прохождения воздуха по подъякорным каналам.
На чертеже приведены также данные об отделке якоря и
выступающего миканитового конуса коллектора.
Операцию напрессовки вентилятора нужно выполнять непо-
средственно перед сборкой двигателя.
Коллекторы. На рис. 43 изображены основные детали кол-
лекторов: профилей коллекторной меди для всех типов двига-
телей, миканитовых манжет, миканитового цилиндра, пластины
с проточенным ласточкиным хвостом, коробки, нажимного кону-
са и гайки, а на рис. 44 показан общий вид коллектора двигате-
ля ДК-207.
83
В новой серии применяются всего два профиля коллектор-
ной меди для коллекторов с числом пластин 175 (ДК-108,
ДК-207, ДК-259) и с числом пластин 117 (ДК-258, ДК-257).
Фрезеровка шлица в пластинах производится фрезом диа-
метром 120 мм. Ширина шлица (до лужения) должна превы-
шать толщину проводника
примерно на 0,3 мм. Фрезе-
ровка не должна выходить
на рабочую часть коллекто-
ра. Пластины, предназна-
ченные для пайки припоем
ПСр-ЗКд, подвергаются в
настоящее время гальвани-
ческому покрытию кадмием
с толщиной слоя 8 мк. Пла-
стины, предназначенные для
пайки оловянистыми припо-
ями, лудятся с толщиной по-
крытия 0,05 мм.
После изготовления яко-
ря, окончательной формов-
ки и подтяжки коллектора
гайка стопорится. При пос-
ледующем закреплении кол-
лектора нужно предварительно вывернуть стопор. Размеры пету-
шков и цилиндрической части коллектора на рис. 46 являются
предварительными.
Для двигателей ДК-207 и ДК-108 в настоящее время приме-
няется кадмиевая медь.
Катушки главных и добавочных полюсов
Катушки главного полюса. Конструкции катушек главного
полюса отличаются большим разнообразием, связанным с раз-
личной системой возбуждения и различным классом изоляции.
Кроме того, последовательные катушки с подмагничивающей
обмоткой отличаются еще расположением этой обмотки либо над
последовательной катушкой, либо внутри нее. Катушки различа-
ются также конструкцией выводов (кабель, шины).
На рис. 45, 46, 47, 48, 49 представлены чертежи следующих
основных типов катушек:
а) катушка двигателя ДК-258 с применением обмоточного
провода марки ПСД и изоляцией класса В (последовательная)
и класса А (подмагничивающая) части катушки;
б) катушка смешанного возбуждения типа ДК-202 с изоля-
цией класса В (последовательная катушка) и изоляцией клас-
са А (катушка параллельного возбуждения);
в) последовательная катушка из шинной меди с изоляцией
класса В двигателя ДК-257 с катушкой подмагничивания;
84
г) катушка смешанного возбуждения ДК-207 с изоляцией
класса F и Н;
Рис. 45. Катушка главного полюса ДК-258:
/ — провод медный ПСД МГТ ГОСТ 434-53; 2 — пластина 1,5X25X50, лента медная МГТ
ГОСТ 434-53; 3 — прокладка 0,5 X 50 X 80, миканит гибкий ГМС2 ГОСТ 6120-52; 4—провод
медный ПЭЛБО, 0,49 ГОСТ 7262-54; 5 — прокладка 0,5X30X40, миканит гибкий ГМС2 ГОСТ
6120-52; 6 — лента тафтяная 0,25X25 ГОСТ 4514-48; 8 — рамка изолирующая; 9 — лента ки-
перная 0,45X30 ГОСТ 4515-48; 10 — микалента ЛМЧ-П, 0,17x30 ГОСТ 4268-48; // — лента
стеклянная 0,25X25 ГОСТ 5937-56; 12, 13, 14, 15 — провод
д) катушка последовательного возбуждения с подмагничи-
вающей обмоткой и изоляцией класса F и Н двигателя ДК-108.
Катушки остальных типов двигателей по принципу конструкции
аналогичны одному из приведенных образцов.
К приложенным чертежам следует сделать следующие до-
полнительные замечания:
а) комплект катушек для данного двигателя состоит из че-
тырех катушек, которые отличаются длиной выводных кабелей
и полярностью (направлением тока в витках катушки). В связи
85
онный фланец; 9 — вывод; 10, И, 14 — миканит
гибкий МГС2 ГОСТ 6120-52; 12 — лента тафтяная
3307; 15 — жесть белая; 16, 17, 18, 19 — провод; 20, 21 — медь МГМ (входит в комп-
лект вывода); 22 — кабельный башмак; 23, 24, 25 — бечевка 3333; 26 — замазка 8601;
27 — лента стеклянная; 28—микалента ЛМЧ-П; 29 — лента киперная
Рис. 47. Катушка главного полюса ДК-257:
1—лента медная МГМ-2.1Х25, ГОСТ 434—53; 2 — бумага асбестовая электроизоляционная
0,3 ТУ МХП 1218-51; 3, 4, 8, 18, /9 — миканит гибкий МГС2 ГОСТ 6120-52; 5 — провод мед-
ный ПЭЛБО 1,35 ГОСТ 6324—52; 6 — лента медная МГМ 1,25X40 ГОСТ 434-53; 7 — рамка
изолирующая; 9, 20, 21 — вывод; 10, 14 — провод; 11 — лента киперная ГОСТ 4514-48;
12, /5 — микалента ЛМЧ-П 0,17X30 ГОСТ 4268-48; 13 — лента стеклянная 0,25X25 ГОСТ
5937-56; 16 — лента тафтяная 0,25x25 ГОСТ 4514-48; 17 — жесть белая № 28, 2 сорт,
2 класс, ГОСТ 5343-54
/, // — рамка изолирующая; 2 — проволока медная МГМ 2,83X16,8 ГОСТ 434-53;
3 — бумага асбестовая 0,3 ТУ МХП 1218-51; 4 — паста ПХ-1; 5, 10, /4 — вывод; 6,
8, 16, 18 — миканит гибкий ГФС2 ГОСТ 6120-52; 7 — провод медный ПСД, 0,96 ГОСТ
7019-60; 9 — пластина; 12— лента стеклянная 0,25x25 ГОСТ 5937-56; 13— стекломи-
калента специальная 0,17X30 ЕТУ МЭП ОАА 503.006-52; 15 — жесть белая № 28,
2 сорт, 2 класс, ГОСТ 5343-54; 17, 19 — провод; 20 — чулок стеклянный АСЭ4(б) Ф2
ТУ МАП 1503-48; 21 — стеклоткань ЛСКЛ 0,15X10 ГОСТ 10156-62
с этим при заказе запасной катушки следует обязательно ука-
зывать ее номер или положение на остове. Катушки в двигате-
лях единой серии нумеруются с 1 по 8: главные 2, 4, 6 и 8
и добавочные 1, 3, 5 и 7;
б) при изготовлении катушек следует обратить внимание на
закрепление последнего витка у последовательных катушек.
Метод этого закрепления особо показан на чертеже;
в) для уменьшения утолщения на углах допускается (и
это необходимо) часть ленты срезать до половины ее толщины;
г) как указывалось выше, при компаундировании и пропит-
ке лаком К-47 должны быть обеспечены сквозная пропитка и
заполнение всех пустот катушки. При этом большие внутрен-
ние полости тщательно заполняются специальными замазками.
Особое внимание должно быть обращено на заполнение кату-
шек с кремнийорганической изоляцией. Наружная изоляция
катушек должна плотно прилегать к обмотке как в холодном,
так и в нагретом состоянии.
Катушки добавочного полюса. Конструкции катушек доба-
вочных полюсов отличаются меньшим разнообразием. Большин-
ство типов катушек выполняется из голого неизолированного
87
Рис. 49. Катушка главного полюса ДК-108:
/, 2 — провод; 3, 4 — бумага асбестовая электроизоляционная ТУ МХП 1218-51;
5 — лента медная МГМ 1,81X22 ГОСТ 434-53; 6 — паста ПХ-1; 7 — лента медная;
8, 16, 15 — миканит гибкий ГФС2 ГОСТ 6120-52; 9 — провод медный ПЭТКСО 0,57
ВТУ МЭП ОАА 505.023 —52; 10, 13 — рамка изолирующая; // — лента стеклянная
),1Х20 ГОСТ 5937—56; 12 — стекломикалента специальная ЛС2ФК 0,17x30 ВТУ
МЭП ОАА 503.006-52; 17 — жесть белая, № 28, 2 сорт, 2 класс, ГОСТ 5343-54
провода, намотанного на ребро (кроме катушки двигателя
ДК-258, изготовленной из провода марки ПСД).
Конструкция катушек различается по классам изоляции и
системе выводов.
На рис. 50 приведен чертеж катушки двигателя ДК-257 с
изоляцией класса В и выводом в виде шины. На рис. 51 изобра-
жена катушка двигателя ДК-207 с изоляцией класса Н и выво-
дом в виде кабеля.
Катушки добавочного полюса упруго закрепляются между
сердечниками и станиной пружинными рамками со сравнитель-
ной небольшой стрелой прогиба. В связи с этим надежное за-
крепление катушки может быть обеспечено только при условии,
если размер высоты катушки будет выдержан с точностью
до 1 мм.
На рис. 52 представлен индуктор тягового двигателя
ДК-207.
88
w3
меимить
Рис. 50. Катушка полюса ДК-257:
/ — лента медная МГМ 2,44X19,5 ГОСТ 434-53; 2, 10 — бумага асбестовая ТУ МХП 1218-51; 3 — стекло-
лакоткань ЛСК-7 ВТУ МЭП ОАА 503.022-53; 4—миканит гибкий ГМС2 ГОСТ 6120-52; 5 — замазка ТУ
ОТД 504.001; 6 — лента стеклянная 0,1X20 ГОСТ 5937-56; 7 — микалента ЛМЧ-П 0,17X25 ГОСТ 4514-48;
8 — лента киперная 0,45X25 ГОСТ 4514-48; 9, 10—клин; // — вывод первого исполнения; 12 — вывод
второго исполнения
со
в-8
ыо*3-
-----360+2
372 -------
32*'-1
77**----
ДК-207:
1
Д
’Г-
Рис. 51. Катушка полюса
/-лента медная МГМ 2.26 X 22 ГОСТ 434-53;_?-микаши гибкий
ГФС2 ГОСТ 6120-52; 3 - пластина; 4 - паста Ж_51.
асбестовая ГОСТ 2630-44; 6!- бумага 5^°вая
сп7циа7ьнаТлС2ФКП 0Д7Х30 ВТУ МЭП ОАА 5й.006-52;_9 - провод
Рис. 52. Индуктор
По A-О-в
'-0.43
92
Рис. 53. Нажимные шайбы:
а — со стороны привода; б — со стороны коллектора
a)
<Z> 380
Сп
По АА-бО-ОВ-ГГ
Рис. 54. Подшипниковые щиты ДК-207:
а — со стороны привода б — со стороны коллектора;
CO
Ci
Ы20
1601—
/7 лопаток равномерно
расположенных по окруж*
ностц
Рис. 55. Вентиляторы
(стр. 101)
а — для трамвайных двигателей;
б — для двигателей троллейбуса и
вагона метрополитена; в — в сборе
095П[>
— УЦ74
г — втулка ДК-108; д — втулка ДК-207; е — втулка; ж — втулка;
з — втулка вентилятора ДК-254;
7* 99
ч)
flo ЮЬ
Ю’.%
и — крышка лабиринтная;
к — крышка лабиринтная ДК-257.
100
Правильность сборки и соединения катушек (а также согла-
сования н. с. последовательной и параллельной катушки) про-
веряется после сборки станины и предварительного соединения
катушек между собой.
На рис. 52 показан также метод изолирования междукату-
шечных соединений и способ их закрепления бандажированием
к специальным скобам, приваренным к остову. При ремонте
во избежание провисания междукатушечных соединений, заде-
вания за вентилятор и перетирания необходимо тщательно вы-
полнять все предписания данного чертежа в части изолирования
и закрепления этих соединений.
Коробки, шайбы, щиты и вентиляторы
На рис. 53 представлены чертежи передней и задней нажим-
ной шайбы, а на рис. 54 — чертежи щитов двигателя ДК-207.
При механической обработке следует соблюдать следующие
допуски на эллиптичность отверстий, торцовое биение и смеще-
ние расточек в щите:
торцовое биение роликовых подшипников (относительно ва-
ла) в собранном двигателе не более 0,09 мм;
биение посадочного гнезда подшипника в щите относительно
проточки посадки в горловине остова не более 0,03 мм.
Эллиптичность расточки в щите для посадки наружного коль-
ца подшипника — в пределах общего допуска расточки. Допуск
на смещение отверстий в щитах — 0,2 мм.
В единой серии двигателей используются два типа вентилято-
ров с наружным диаметром 450 мм (ДК-108 и ДК-207) и с на-
ружным диаметром 430 мм (ДК-257, ДК-258 и ДК-259).
Вентиляторы представлены на рис. 55. К качеству литья вен-
тиляторов из сплава АЛ-2 предъявляются следующие требо-
вания.
В литье не должно быть раковин, ослабляющих сечение, а
плавность переходов сечения должно соответствовать чертежам.
Вспомогательные детали
На рис. 56 представлены крышки подшипника с лабиринт-
ным уплотнением для удержания смазки в подшипниковой ка-
мере. Если при ремонте окажется необходимым выполнить по-
добные крышки, то обработка посадочного борта и лабиринт-
ных канавок делается так, чтобы зазор между лабиринтной
втулкой и крышкой был равномерным в пределах 0,25—0,35 мм
(до 0,4 мм).
Запирающие втулок (рис. 56) необходимо протачивать с
одного установа. Биение расточки относительно наружной по-
верхности должно составлять не более 0,02 мм. Остальные де-
тали двигателя: станины, сердечники полюсов, патрубки, крыш-
ки — либо практически не требуют ремонта в условиях эксплуа-
тации, либо настолько просты, что могут быть исправлены по
имеющимся образцам.
ГЛАВА II
ВЫБОР ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
1. Выбор двигателя по тепловой мощности
Успешная работа тяговых электродвигателей зависит от пра-
вильного выбора электродвигателя для данного вида подвижно-
го состава применительно к конкретным условиям эксплуатации.
При выборе тягового электродвигателя необходимо обращать
внимание на тепловую мощность, динамические показатели, ком-
мутацию, механическую прочность и защиту от воздействия пыли
и влаги.
Правильный выбор тягового двигателя по тепловой мощ-
ности гарантирует длительный срок службы изоляции, коллек-
тора и других элементов конструкции. Следует учитывать, что
превышение температуры обмоток двигателя над предельно до-
пустимой для изоляции данного класса сокращает срок службы
изоляции в 2 раза на каждые 8—10° превышения температуры.
Выбор двигателя (по тепломощности) для городского, осо-
бенно наземного, транспорта представляет сложную задачу.
Режим нагрузки на тяговый двигатель колеблется в весьма ши-
роких пределах из-за разнообразного профиля трассы, перемен-
ного заполнения подвижного состава, различного расстояния
между остановками и помех движению, приводящих к резкому
увеличению числа пусков и торможений.
Прогресс вагоностроения обеспечил значительное снижение
веса тары. В результате вес вагона с пассажирами при предель-
ном наполнении почти в 2 раза превышает вес тары вагона.
В связи с этим имеет место значительное изменение веса вагона
при разном его заполнении пассажирами.
Маршруты наземного транспорта содержат участки с укло-
нами до 1ОО°/оо; на отдельных маршрутах имеются затяжные
уклоны длиной до 1000 м и более.
102
В настоящее время отсутствует классификация маршрутов
по степени их сложности, хотя подобная классификация прове-
дена в некоторых смежных отраслях. В частности, для пра-
вильного выбора электрооборудования и элементов механичес-
кой части в краностроении институтом ВНИИПТМАШ проведе-
на классификация режимов работы кранов. Введены понятия
кранов легкого, среднего, тяжелого и весьма тяжелого (метал-
лургического) режимов работы. Для кранов последней группы
создано специальное электрооборудование с повышенной тепло-
стойкостью. По-видимому, аналогичную классификацию необхо-
димо провести и в области маршрутов движения городского
транспорта. Возможно, что окажется целесообразным преду-
смотреть три основных типа маршрутов: а) маршруты легко-
го типа с кратковременными уклонами до 4О°/оО и умеренными
пассажиропотоками (Ленинград и др.); б) маршруты среднего
типа с уклонами до 60—7О°/оо, повышенными пассажиропотока-
ми и затрудненными условиями движения (Москва, Харьков
и др.); в) маршруты особо сложного типа с кратковременными
уклонами до ЮО°/оО и уклонами до 8О°/оо большой протяжен-
ности с повышенными пассажиропотоками (ряд маршрутов в
городах Владивостоке, Хабаровске, Уфе, Киеве, Горьком, Смо-
ленске и др.).
Существующий метод проектирования и применения под-
вижного состава предусматривает создание некоторой универ-
сальной машины для всех возможных случаев ее применения,
хотя, как будет показано ниже, для того чтобы не увеличивать
чрезмерно мощность и вес подвижного состава, предназначен-
ного для подавляющего большинства маршрутов легкого и сред-
него типа, необходимо вводить некоторые ограничения при ис-
пользовании этого подвижного состава на маршрутах тяжелого
типа. Для отдельных особо тяжелых маршрутов необходимо
создавать специальный подвижной состав или модификацию
серийной машины применительно к ее эксплуатации на утяже-
ленной трассе.
На магистральном железнодорожном транспорте колебания
условий трассы относительно меньше, чем на городском тран-
спорте (максимальный уклон до ЗО%о). Для определенных мар-
шрутов по условиям сцепления и тепломощности двигателя
может быть установлена и выдержана весовая норма поезда.
Тепломощность двигателя для магистрального ж.-д. транспорта
в значительной степени характеризуется величиной длительного
тягового усилия, отнесенного к весу поезда. Эта величина,
равная для наземного городского транспорта около 0,1, не мо-
жет в должной мере характеризовать условия тепловой нагруз-
ки двигателей для трамваев, троллейбусов и вагонов метро-
политена.
Как показали проведенные автором предварительные расче-
ты, выбор двигателя по тепломощности для подвижного состава
103
городского транспорта может быть произведен на основе следу-
ющих исходных величин: веса вагона, ускорения при пуске,
скорости выхода на первую безреостатную ступень тяговой
характеристики и установившейся скорости движения наг" пло-
щадке.
Расчеты целесообразно проводить применительно к некото-
рой номинальной нагрузке и предельному режиму движения
(практически без выбега).
Номинальной нагрузкой в соответствии с ГОСТ 7495—63 для
троллейбуса является нагрузка при наличии всех сидящих пас-
сажиров и пяти пассажиров на 1 м2 свободной площади пола.
Аналогичная номинальная нагрузка может быть принята и
для трамвайных вагонов, хотя в соответствии с ГОСТ 8802 для
номинальной нагрузки число стоящих пассажиров принимается
равным трем на 1 м2 свободной площади пола.
Предельным режимом движения для трамваев и троллейбу-
сов является движение практически без выбега на нормирован-
ном ГОСТ 7495 и 8802 перегоне 350 м. Современные типы
троллейбусов и трамваев в соответствии с требованиями ука-
занных стандартов развивают при этом скорость (на площадке)
более 25 км!ч. Движение с минимальным выбегом соответству-
ет предельно возможному режиму движения и не имеет места
в реальных эксплуатационных условиях. Практически движение
сопровождается ездой на выбеге и предельная скорость со-
общения, равная 25 км/ч, не достигается. Это обстоятельство
несколько облегчает фактический эксплуатационный тепловой
режим тягового электродвигателя.
С другой стороны, тепловая нагрузка на тяговый электродви-
гатель увеличивается из-за повторных пусков, число которых
при затрудненных условиях движения может в 2 раза и более
превысить расчетное число пусков в соответствии с ГОСТ 7495
и 8802.
Кроме того, тепловой режим тягового электродвигателя утя-
желяется (как в двигательном, так и в генераторном режимах)
из-за подъемов и спусков, превышающих нормированный стан-
дартом условный профиль трассы с эквивалентным подъемом
3°/оо- Поэтому следует считать, что при тепловых расчетах для
средних условий движения с достаточной точностью за номи-
нальный тепловой режим может быть принят режим, соответ-
ствующий движению практически без выбега с номинальной
нагрузкой при длине перегона 350 ж.
На особо сложных маршрутах (затяжные уклоны, «пиковая»
нагрузка относительно большой длительности) должны быть
проведены более подробные тепловые расчеты.
Для средних условий эксплуатации наряду с общеприняты-
ми подробными методами теплового расчета с построением кри-
вых зависимости тока от времени движения (или пути) и по-
следующим определением значений среднеквадратичного тока
104
может быть предложен более простой и достаточно точный
метод выбора тягового электродвигателя.
Сущность этого метода заключается в установлении посто-
янного значения удельной мощности тягового электродвигателя,
т. е. мощности, отнесенной к весу подвижного состава с номи-
нальной нагрузкой, при заданном значении начальных ускоре-
ний и определенной скорости выхода на первую безреостатную
ступень скоростной характеристики, а также при определенной
установившейся скорости на площадке с последующим учетом
отклонений фактического ускорения при пуске, фактической
скорости при выходе на безреостатную ступень и установившей-
ся скорости от принятых при расчетах.
Для современных трамваев и троллейбусов со скоростью вы-
хода на характеристику полного поля соответственно 22 и 19 км/ч
при ускорении в процессе пуска 1,3 м/сек2 и установившейся ско-
рости на площадке соответственно 64 и 55 км/ч при наличии ди-
намического (реостатного) торможения удельная часовая мощ-
ность тягового электродвигателя равна около 7 квт/т.
Для трамваев и троллейбусов принято одно и то же значение
удельной мощности. В данном случае следует учитывать, что
скорость выхода на безреостатную ступень у трамвая на 15%
больше, чем у троллейбусов.
Дальнейшие расчеты подтверждают, что при подобном зна-
чении удельной мощности кратность пускового тока и кратность
мощности в момент выхода на первую безреостатную ступень
(^пуск) не превышают 1,3 номинального значения, мощность
при установившейся скорости на площадке Руст не превосходит
0,7 номинальной мощности, а среднеквадратичный ток электро-
двигателя практически равен длительно допустимому току.
Обозначим отношение:
Fпуск _ fC . Р ___ fC Р
------Ар ^пуск Av ном,
*ном
^уст _ fC . Р __ fC Р
' А2, •* уст А2' ном*
* ном
С достаточной точностью можно считать, что кратность мощ-
ности равна кратности тока.
Сопротивление движению трамвайного вагона при пуске при-
мем равным 10 кг/т, а при установившейся скорости — 20 кг/т.
Для троллейбуса эти же значения примем равными соответст-
венно 15 и 30 кг/т. Тогда необходимое усилие при пуске F m
(с учетом коэффициента вращающихся масс 1,1) равно:
для трамвая F^(0,13 + 0,01)-1,10 = 0,14 1,167;
„ троллейбуса F ^(0,13 + 0,015)-1,10 = 0,145-1,10,
где G — вес подвижного состава с номинальной нагрузкой в т.
Мощность в процессе пуска при выходе на первую автомати-
8—1091
105
ческую характеристику (на площадке) определяется из урав-
нения:
Рпуск = #1 Рном = Fv • 2,73 (кет)*,
где v — скорость в км/ч при выходе на автоматическую характе-
ристику.
р
Для трамвая при —— =7
G
#Лом = 0,140-22-2,73-1,1,
где = 1,3;
для троллейбуса
= 0,145-0 19-2,73-1,1,
где К\ = 1,2.
Мощность при установившейся скорости (на площадке): 1
для трамвая
#2 Люм = 0,020 • 22 2,9 - 2,73,
где 7<2 = 0,5; ।
для троллейбуса
^ном = 0,030-19-2,9-2,73,
где /<2=0,6.
Таким образом, при удельной мощности, равной 7 квт/т, зна-
чение тока двигателя для трамвая в процессе пуска и движения
колеблется в пределах 0,5—1,3 номинального, а для троллейбу-
са — в пределах 0,6—1,2 номинального.
При движении со скоростью 25 км/ч на перегоне 350 м и при
длительности остановки 8 сек время движения составляет 42 сек,
а общее время прохождения перегона, включая стоянку, — 50 сек.
Зависимость тока двигателя при прохождении перегона 350 м
со скоростью 25 км/ч от времени представлена на рис. 57. Кри-
вая, выражающая эту зависимость, может быть разбита на три
участка.
1. Пусковой участок длительностью примерно 8—9 сек\ с уско-
рением при полном поле около 1,3 м/сек2 и вблизи последней
позиции 0,7 м/сек2 (среднее ускорение 1,1 м/сек2) при скорости
троллейбуса на первой ходовой позиции 19 км/ч, на последней —
32 км/ч-, для трамвая соответственно 22 и 34 км/ч.
2. Участок движения на автоматической характеристике дли-
тельностью 13—14 сек\ выбег 8 сек.
3. Тормозной участок длительностью 12 сек со средним замед-
лением 1,2 м/сек2.
Значения среднеквадратичных токов составляют: на первом
участке для трамвая 1,3 /ном ; для троллейбуса 1,2 /ном ; на вто-
* F (кг) v (м/сек) __ р(ктг)и(км/ч) W00
Р(квИ1\ — — ' ~ — rv *
’ 102 3,6-102
106
ром участке для трамвая 1,05 /ном ; для троллейбуса 1,0 /ном;
на третьем участке для трамвая и для троллейбуса 0,85/ном.
Значение среднеквадратичного тока (/зфф) на перегоне со-
ставит:
Рис. 57. Зависимость тока от времени:
а — для трамвая; б — для троллейбуса
для троллейбуса
/8-1.224-14-12-]- 12-0,85» г _ л я9 ,
1/ г ГЛ -*НОМ UjOZ/hom*
V o(j
Эти значения весьма близки к величине длительного тока сов-
ременных тяговых двигателей, равной 0,85/ном (0,85 тока часо-
8* 107
вого режима). Для трамвайных двигателей с низколежащими
характеристиками это отношение снижается до 0,8.
Расчеты соответствуют скорости сообщения, несколько боль-
шей, чем 25 км/ч.
При удельной мощности 7 квт/т мощность тягового электро-
двигателя для троллейбуса ЗИУ-5 при весе 16 т составляет
112 кет при токе 224 а. Соответственно значение 0,85/ном =190 а
и практически не отличается от определенного как опытным пу-
тем, так и на основании более точных расчетов.
Если скорость выхода на первую безреостатную ступень тяго-
вой характеристики электродвигателя отличается от приведен-
ных выше значений (19 км/ч для троллейбуса и 22 км/ч для
трамвая), то потребная удельная мощность несколько меняется
за счет изменения значений пускового тока. При повышении
ипуск значение мощности в процессе пуска также возрастает,
а следовательно, увеличивается и среднеквадратичный ток на
перегоне.
Можно с достаточной точностью считать, что удельная мощ-
ность пропорциональна квадратному корню отношения —^пуск -
^ном.пуск
и составляет (для средних условий движения):
для трамвая р=7
для троллейбуса р = 7
Необходимая удельная мощность тягового двигателя зави-
сит также от величины ускорения и значения установившейся
скорости.
В диапазоне ускорений 1 —1,8 м/сек2 и установившихся ско-
ростей 2,5 v ном — 3,5 уном потребная удельная мощность двига-
теля (р) возрастает примерно пропорционально корню квадрат-
ному из отношения фактического ускорения / к номинальному,
равному 1,3 м/сек2'. •
Повышение установившейся скорости связано с увеличением
ускоряющих усилий после выхода на автоматическую характе-
ристику, т. е. с увеличением тока тягового двигателя. В связи
с этим нагрузка двигателя возрастает (см. рис. 57).
С достаточной степенью точности можно считать, что удель-
ная мощность пропорциональна корню кубическому из отноше-
ния фактической установившейся скорости (t\CT ) к величине,
108
равной 2,9 уПуск (64 км/ч для трамвая и 55 км/ч для троллей-
буса). Удельная мощность (р) пропорциональна:
3 / ~и—
для трамвая р^1 р/ ;
для троллейбуса р~7
Таким образом, может быть составлено общее выражение для
удельной мощности тягового электродвигателя:
3 г—
/ квт/т\
< 64
Vnycx / . £уст квт/т
19-1,3 v 55
для трамвая р^7 1/ Vnyc^
у 22♦1,3
для троллейбуса р
Рекомендуемые зависимости для выбора мощности тягового
двигателя соответствуют некоторому условному режиму, регла-
ментированному стандартами на троллейбусы и трамваи
(ГОСТ 7495 и 8802).
Важно установить, в какой мере этот условный режим дви-
жения соответствует фактическому эксплуатационному режиму
и какие дополнительные требования должны быть предъявлены
к тяговым двигателям при их использовании для реальных усло-
вий движения.
Фактический (эксплуатационный) режим даже при регла-
ментированной длине перегона на 350 м отличается от условного
режима по ГОСТ 7495 и 8802 тремя особенностями.
1) В реальных условиях число пусков, а следовательно, и тор-
можение, значительно больше, чем при условном графике. Если
при условном графике число пусков составляет 71 в 1 час, то фак-
тическое число пусков достигает 130—150 в 1 ч. При испытании
одного из образцов троллейбусов ЗИУ-7 в 1964 г. на маршруте
№ 45 в Москве в дневное время наблюдалось до 200 пусков
в 1 ч. Это обстоятельство повышает относительную величину
пусковых потерь. Одновременно при подобном режиме скорость
начала торможения снижается, а следовательно, уменьшаются и
потери в двигателе при торможении, зависящие от квадрата на-
чальной скорости.
2) Скорость сообщения трамваев и троллейбусов в реальном
графике движения снижается до 0,6—0,7 от предельной скоро-
сти сообщения по стандартам (25 км/ч), при этом уменьшается
время движения и увеличивается (относительно) время стоянок.
Как показали многочисленные испытания трамваев и трол-
лейбусов, реальный эксплуатационный график движения ока-
зывается значительно более легким с точки зрения теплового ре-
жима двигателя, чем условный график движения по стандарту
109
со скоростью 25 км/ч (на одном и том же маршруте при неболь-
шой разнице в расстоянии между остановками).
Так, при испытании троллейбуса типа ЗИУ-7 весом 15,4 и
16,7 т (с компаундными двигателями) на маршруте № 45 в Мос-
кве в режиме, близком к регламентированному стандартом, при
скоростях сообщения 22,4 и 24,2 км/ч на незагруженной трассе
в ночное время среднеквадратичный ток двигателя по времени
под нагрузкой составил в среднем 185 а при перегреве обмоток
на 115—140° С.
В реальном эксплуатационном режиме при скорости сообще-
ния 15 км/ч среднеквадратичный ток двигателя составил в сред-
нем 150 а при среднем перегреве обмоток 65— 100° С.
Аналогичные результаты были получены при испытании трол-
лейбусов ЗИУ-5, трамваев РВЗ-6 и др. Таким образом, на одной
и той же трассе режим движения, регламентированный стандар-
тами, несколько тяжелее, чем реальный режим в эксплуатаци-
онных условиях.
Следует при этом отметить, что условный режим движения
по стандарту относится к эквивалентному подъему 3°/00. Эквива-
лентный уклон реальной трассы может существенно превзойти
это значение.
3) На ряде реальных маршрутов эквивалентный уклон может
не только превысить регламентированный для условного режима
уклон 3°/оо, но и содержать крутые подъемы большой протяжен-
ности, на которых «пиковая» нагрузка двигателя и нагрев его
обмоток могут значительно превзойти их средние значения.
Дополнительная нагрузка двигателя зависит от величины
уклона, его протяженности, общего числа уклонов на маршруте
и в значительной степени от принятого режима движения, т. е.
от скорости движения на руководящих подъемах. Для оценки
влияния всех этих факторов целесообразно определить зависи-
мость крутизны подъемов на трассе от целесообразной скорости
движения на этих подъемах. Исходя из условий трогания на
подъеме и нагрева тягового двигателя необходимо, чтобы на-
грузка тягового двигателя на этом подъеме была бы по меньшей
мере на 20% ниже тока уставки реле ускорения и не превосхо-
дила бы значение часового тока более чем на 10—15%.
На основании предыдущих расчетов можно установить, что
указанным требованиям соответствует движение с мощностью
часового режима для троллейбусов и 1,1 часовой мощности для
трамвая.
Нетрудно показать, что величина предельного уклона (h) для
перечисленных выше условий (в °/оо) равна при удельной мощ-
ности 7 кг/т:
для троллейбусов
ПО
где w — сопротивление движению в кг/т\
для трамваев
, 1,1-7000
h -----------w,
2,73 у
На первой безреостатной характеристике при скорости
20 км/ч для троллейбусов и 23 км/ч для трамваев при сопротив-
лении движению соответственно 15 и 10 кг/т предельный уклон,
который при названных условиях движения может быть пройден,
равен:
для троллейбусов
‘ = rsV15"1130/»";
для трамваев
h = -1’1-.:7-000- _ ю= 112°/00
2,73-23 /0°
при требовании стандарта о предельно допустимом уклоне 1 ОО°/оо
для трамваев и 8О°/Оо Для троллейбусов.
Естественно, что движение на уклоне 1ОО%о может быть
только весьма кратковременным.
Ускорение при пуске на этом уклоне составит 1,3—1 =
= 0,3 м/сек2, т. е. уменьшится в сравнении с троганием на пло-
щадке более чем в 4 раза. Время выхода на первую безреостат-
ную ступень скоростной характеристики составит примерно
20 сек. Дальнейшее ослабление поля двигателя при движении на
подобном уклоне приведет к недопустимой перегрузке двигателя.
На позиции предельного ослабления поля (при тех же значе-
ниях удельной мощности) и при скорости для троллейбусов
36 км/ч при сопротивлении движению 25 кг/т и для трамваев
37 км/ч при сопротивлении движению 15 кг/т значение предель-
ного уклона составит:
для троллейбусов
h = _7000 _25 = 46о/
2,73-36 00
для трамваев
h = 1,1-7000 _ 15 = 62 0/
2,73-37 00
На рис. 58 приведена зависимость предельных подъемов от ско-
рости движения на них при перечисленных выше условиях.
Следует отметить, что в последних типах трамваев и троллей-
бусов применена система глубокого регулирования скорости ос-
лаблением поля. При подобном методе регулирования движение
с полной нагрузкой на последней ступени ослабления поля мо-
111
жет быть рекомендовано на подъемах не более 5О°/оо. На подъ-с
емах большей крутизны необходимо осуществлять подъем на сту-
пенях усиленного поля. В частности, на подъемах до 8О%о дви-
жение троллейбуса ЗИУ-5 должно осуществляться на 12-й пози-
ции контроллера, а трамвая РВЗ-6 — на позиции Х3.
В целом следует считаться с тем обстоятельством, что нали-
чие подъемов свыше 40—5О°/оО существенно увеличивает нагруз-
Рис. 58. Зависимость скорости от
уклона.
ку двигателя в сравнении с ре-
жимом, регламентированным
стандартам, из-за увеличения
времени пуска, повышенных
потерь в режиме динамическо-
го торможения и повышения
нагрузки при движении.
При подъемах до 40—50 % о
общей протяженностью на
трассе не более 300 м при об-
щей протяженности трассы в
несколько километров режим
двигателя незначительно утя-
желяется в сравнении с услов-
ным по стандарту. Однако на-
личие на трассе затяжных ук-
лонов 50—80 % о существенно
влияет на тепловой режим дви-
гателя.
Рассмотрим в качестве при-
мера троллейбусный маршрут,
содержащий подъем 80 % о протяженностью 300 м с пуском у на-
чала этого подъема.
Ускорение на подъеме составит 1,3—0,8 = 0,5 м/сек2. Длитель-
ность пуска до скорости 19 км/ч составит
^пуск
19
3,ь-0,5
11 сек.
Время движения при средней скорости 25 км/ч (7 м/сек) и / =
=/ном составит 43 сек.
Среднеквадратичный ток на перегоне:
/1,22-114-1,0-43
54
1,07 /ном,
т. е. на 30% превысит длительный ток двигателя.
При выборе двигателя следует также считаться с возмож-
ностью повышенного наполнения подвижного состава в часы
«пик» до восьми человек на 1 м2 свободной площади поля. Хотя
подобная нагрузка является кратковременной, с ней следует
считаться, так как увеличение веса подвижного состава может
112
составить 15%. Это увеличение веса приведет к некоторой за-
тяжке пуска и к повышению нагрузки при движении на естест-
венной характеристике. Даже в том случаё, если среднеквадра-
тичный ток по всему маршруту приближается к номинальному,
при оценке теплового режима электродвигателя на особо тяже-
лых маршрутах нельзя ограничиться только определением этого
среднеквадратичного тока по всему маршруту.
Весьма важно определить величину и длительность перегру-
зок и оценить превышения температуры электродвигателя при
этих кратковременных перегрузках.
Современные тяговые электродвигатели для подвижного со-
става городского транспорта обладают сравнительно неболь-
шой постоянной времени. Если в трамвайных двигателях ста-
рого типа с трамвайной подвеской отношение веса двигателя к
величине потерь достигало 300 кг/квт, то в современных двигате-
лях с опорно-рамной подвеской это отношение равно лишь
70 кг/квт. Соответственно постоянная времени снизилась до 40—
60 мин. В течение получасовой перегрузки (по току) на 30%
дополнительный перегрев двигателя составит 50—80° С.
Можно сделать вывод, что тяговый двигатель, имеющий до-
статочный резерв по тепломощности на трассах средней трудно-
сти, может оказаться перегруженным на особо тяжелых марш-
рутах, если не будут приняты меры по ограничению скоростей
на подъемах выше 50—60%0 или в отдельных случаях ограни-
чена нагрузка подвижного состава.
Для затяжных подъемов большой крутизны целесообразно
также повысить величину ускорения при пуске до 1,5—1,7 м/сек2.
Действительно, на подъеме 1ОО°/Оо повышение ускорения с 1,3 до
1,6 м/сек2 увеличивает нагрузку двигателя на 20%, а ускорение
при пуске повышается с 0,3 до 0,6 м/сек2, т. е. время выхода на
автоматическую характеристику сокращается вдвое.
Создание универсального двигателя, пригодного для прохож-
дения подъемов до 1 ОО%о без ограничения скорости, связано с
повышением номинальной мощности примерно на 50%.
Подобное увеличение мощности привело бы к тому, что вес
двигателя и маховая масса якоря существенно возросли бы и на
подавляющем большинстве маршрутов тепломэщность двигате-
ля не была бы использована. Более того, на ряде маршрутов
легкого режима при низкой окружающей температуре нагрев
обмоток может оказаться ниже желаемой величины (50—70°С),
что приведет к необходимости искусственно снижать вентиля-
цию двигателя, как это имело место в трамваях МТВ-82 (из-
быток тепломощности приводил к повышенной влажности
внутри двигателя и понижению сопротивления изоляции его
обмоток).
По-видимому, более рациональным является такой выбор тя-
гового двигателя по тепломощности, при котором подвижной
состав может без каких-либо ограничений эксплуатироваться
113
Таблица 11
Практические значения удельной мощности трамваев
и троллейбусов современного типа
со 2 1 S
ыход гатну км'ч Sen S ф при сек2 иаяся км/ч ги/ги -ТПО1 ййЦ © я я я _ е
Наименование типа подвиж- m о со Я ф в ® Тип и мощность тя- 2 со s X х ¥ 2
ного состава X и" х со X J3 со Р гового двигателя Я ® св СХ “ Я X = я £ х ®
С*-! Q.CU х о В Кв Ttl Х X ^СХЯ
С ю ® О ,х ЬС -г J- о а> о 2 о cs s X о
О х о ffl 2 С >> и >> Я о я о о о >> я я я
Трамвайные вагоны:
РВЗ-6 17 25 1,3 65 ДК-259,4х43 6,9 7,5
ЛМ-57 23 27 1 55 Д К-257,4x48 7,1 8,6
Т-2 21 24,2 1,3 65 ДК-207,4х40 6,6 6,9
Троллейбусы:
ЗИУ-5 19 16 1,3 54 ДК-207,110 6,9 6,9
ЗИУ-7 19 14,5 1,3 55 ДК-207,110 7,6 7,6
Сочлененный троллей-
бус
ТС-1 Троллейбусы, ком- плектуемые фир- 19 26 1,3 55 ДК-207,2хН0 ЕКМ «Сименс», 90 8,4 8,4
мой «Сименс». . 15 12,5 1,5 55 7,2 7,5
22 12,5 1,5 55 ЕКМ «Сименс», 8,4 7,4
Троллейбусы: 105
США 20 13 1,76 55 WC-1442 7,7 6,5
ЧССР 20 13 1,3 50 «Вестингауз», 100 8,5 8,3
АВ-2943,110 1
на маршрутах легкого и среднего типа с уклонами до 50—
6О°/оо, а на особо тяжелых маршрутах с уклонами до 80—1ОО°/оО
использование подвижного состава должно сопровождаться ог-
раничениями по скорости или по нагрузке.
Табл. 11 подтверждает этот метод выбора тягового двигате-
ля по тепломощности, так как он полностью соответствует при-
веденным выше рекомендациям.
В условиях применения тяговых двигателей для разнообраз-
ных режимов движения весьма важно, чтобы изоляция обмоток
и контактные соединения этих двигателей допускали без повреж-
дения кратковременные повышения температуры даже сверх
установленных нормами для данного класса изоляции.
В тяговых двигателях с изоляцией класса В стандартами
(ГОСТ 2582, нормы МЭК) уже предусматривается повышенная
допустимая температура обмоток 145°С против 125° С, допуска-
емых для машин общего применения.
В двигателях с изоляцией класса В применяются лаки и ком-
паунды, которые размягчаются еще до достижения предельной
по стандарту температуры. Дальнейшее, даже кратковременное
повышение температуры сверх нормированной стандартом при-
114
ведет к еще более быстрому старению изоляции, нарушению ла-
ковой пленки, размягчению компаунда и ухудшению теплоот-
дачи.
С точки зрения термостойкости и наличия внутреннего «за-
паса» теплостойкости более высокими качествами обладает
кремнийэрганическая изоляция, которая не меняет своих изо-
ляционных свойств при нагреве до 200° С и более, т. е. выше
предельных температур, при которых определялась мощность
двигателя. Имеются сведения, что изоляция на кремнийоргани-
ческой основе может кратковременно работать при температуре
до 250° С. Применение кремнийорганической изоляции в сочета-
нии с пайкой припоями с температурой размягчения более 300° С
придает обмоткам двигателя стойкость к кратковременным пере-
грузкам в случае применения этих двигателей для особо тяже-
лых режимов движения. В связи с этим следует рекомендовать
повсеместный переход на кремнийорганическую изоляцию в тя-
говых двигателях, особенно в тех, которые предназначены для
эксплуатации на тяжелых трассах.
На основании вышеизложенного могут быть сделаны следую-
щие выводы о выборе мощности двигателя для трамваев и трол-
лейбусов.
Мощность двигателя может быть с достаточной точностью
выбрана по рекомендуемой выше формуле, исходя из требова-
ний стандарта о том, что подвижной состав на трассе с эквива-
лентным уклоном 3°/оо и расстоянием между остановками 350 м
должен развивать скорость сообщения 25 км!ч.
Реальный эксплуатационный график создает несколько об-
легченные условия для теплового режима тягового двигателя.
Предусмотренный стандартом режим следует рассматривать как
некоторый предел реального эксплуатационного режима при
движении, например, на автономной трассе.
Эксплуатация подвижного состава, выбранного в соответст-
вии с предлагаемыми рекомендациями, может производиться
без ограничений по скорости на маршрутах легкого и среднего
типа с уклонами до 5О°/оо- На особо сложных маршрутах долж-
ны вводиться ограничения скорости, а в отдельных случаях и
нагрузки. На тяжелых маршрутах с уклонами большой протя-
женности должен применяться подвижной состав с приведенной
(с учетом скорости выхода на безреостатную характеристику и
др.) удельной мощностью 8—9 квт)т.
В отдельных случаях при необходимости пусков на подъемах
должен применяться подвижной состав с повышенным ускоре-
нием.
В некоторых условиях целесообразно снизить скорость выхо-
да на безреостатную характеристику до 14 км/ч для троллейбуса
и до 16 км/ч для трамвая (при 7 кг1квт). При этом должны быть
приняты меры для снижения ускоряющих усилий при малом на-
полнении или при езде на относительно небольших подъемах
115
(избирательность настройки реле ускорения, применение авто-
режима и др.).
На маршрутах с особо сложным профилем для повышения
тягового усилия при том же значении мощности можно приме-
нять подвижной состав с увеличенным передаточным числом ре-
дуктора и соответственно пониженной максимальной скоростью.
В частности, увеличение передаточного числа на 30% при
снижении максимальной скорости до 50 км/ч позволяет приме-
нять современные трамваи и троллейбусы без ограничений по
степени ослабления поля практически на всех имеющихся
в СССР маршрутах, в том числе и на перевальных участках.
Особо сложные участки можно будет проходить на пониженной
скорости (15—17 км/ч) при полном поле.
Однако подобное решение требует создания специального
редуктора и особой механической части.
В тяговых двигателях должна применяться теплостойкая
кремнийорганическая изоляция в сочетании с пайкой всех кон-
тактных соединений припоями с повышенной до 300° С темпера-
турой плавления с тем, чтобы обеспечить стойкость изоля-
ции и контактных узлов двигателя к кратковременным пере-
грузкам.
Возможность регламентации повышенных значений «пико-
вых» температур не противоречит нормам МЭК, которые допус-
кают установление предельных эксплуатационных температур по
соглашению между изготовителем и потребителем.
Для маршрутов с особо тяжелым профилем применению того
или иного вида подвижного состава должны предшествовать
подробные тяговые и тепловые расчеты.
Во всех остальных случаях выбор двигателя может быть сде-
лан непосредственно по приведенным выше рекомендациям.
Рекомендуемые формулы для определения мощности тяговых
двигателей отличаются простотой и достаточной точностью.
Детальные расчеты, которые были выполнены для большого
числа типов трамвайных вагонов и троллейбусов, показали, что
отклонение среднеквадратичного тока, определенного по реко-
мендуемым формулам и точным кривым движения и нагрузки,
не превосходят 5—7%. Подобную степень точности следует приз-
нать вполне достаточной.
Правильность предложенной методики подтверждается, как
указывалось выше, также анализом параметров большого числа
выпущенных типов трамваев и троллейбусов.
Рекомендуемое значение удельной мощности, равное 7 квт/т,
относится к трамвайным вагонам со всеми активными осями.
Ускорение трамвайных вагонов, у которых не все оси явля-
ются ведущими (вагоны с прицепом, сочлененные вагоны), обыч-
но не превосходит 0,7—0,8 м/сек2.
В связи с этим динамические показатели этих вагонов ниже,
чем у четырехосных, а также сочлененных вагонов со всеми ве-
116
дущими осями. Удельная мощность подобных вагонов может
быть снижена в сравнении с приведенными выше рекомендация-
ми. Для двухосных вагонов с прицепом значение удельной мощ-
ности может составлять 5 квт!т.
Для трамвайных поездов в составе моторного и прицепного
вагонов при меньшей удельной мощности, но и при меньших ус-
корениях, замедлениях и установившихся скоростях предельные
уклоны как по тепломощности двигателя, так по сцеплению и
длине тормозных путей несколько меньше, чем для одиночных
вагонов. Обычно максимальные уклоны для этих поездов не пре-
вышают 60°/оо, и движение в сторону подъема при полном поле
имеет место при токе, близком к часовому. Как правило, на
сложных маршрутах должны применяться одиночные вагоны с
высокими динамическими показателями.
Режим движения вагонов метрополитена несколько отли-
чается от режимов движения вагонов трамвая и троллейбусов.
Установившаяся скорость вагонов метрополитена достигает
90 км!ч, т. е. примерно на 40% превышает скорость трамвайных
вагонов. Это обстоятельство утяжеляет условия эксплуатации и
увеличивает нагрузку тягового двигателя.
С другой стороны, длина перегонов на трассе метрополитена
достигает 1500 м и более, движение происходит на автономной
трассе без повторных пусков при экономически целесообразном
графике движения со значительным выбегом.
Эти обстоятельства, утяжеляющие и облегчающие режим ра-
боты тягового двигателя, в значительной степени нейтрализуют
друг друга.
Для вагонов метрополитена также может быть рекомендо-
вано значение удельной мощности 7 квт!т. Данные по большому
числу современных вагонов метрополитена подтверждают это
положение.
' Скорость выхода на естественную характеристику у вагонов
метрополитена несколько выше, чем у трамвайных вагонов, она
составляет 25—28 км1ч.
Ослабление поля двигателей, предназначенных для вагонов
метрополитена, также несколько больше, чем у трамвайных и
троллейбусных двигателей, — примерно 30—35%.
При скорости 90 км/ч тяговый двигатель для метрополитена
должен развивать мощность 60% номинальной.
В частности, в вагонах метрополитена типа Е, выпускаемых
в настоящее время, скорость выхода на автоматическую без-
реостатную характеристику при ускорении 1,3 м!сек2 составляет
25 км/ч при мощности 1,4 номинальной. Скорость при выходе на
характеристику при наибольшем ослаблении поля составляет
45 км/ч. а мощность двигателя при скорости 90 км/ч равна
0,6 номинальной.
Для вагонов метрополитена при длине перегона 1500—2000 м
117
и скорости сообщения до 45 км/ч может быть рекомендована сле-
дующая формула для выбора мощности тягового двигателя:
/-----. 3 г----
р = 7 1/ ^2 т/ Еу£1 , квт!т.
V 25-1,3 У 90
^пуск ]
Учитывая большую длину перегонов и возможность затяжных
уклонов на трассе метрополитена, нежелательно, чтобы на руко-
водящем подъеме мощность двигателя превышала номинальную
часовую мощность более чем на 10%. Тогда при скорости на пер-
вой безреостатной ступени при номинальной мощности 28 км/ч и
сопротивлении движению 15 кг/т предельно допустимый уклон
равен:
7000-1,1
2-73-28
— 15 = 85°/00,
а при предельном ослаблении поля, скорости 60 км/ч и сопротив-
лении движению 20 кг/т
7000-1,1
2-73-60
— 20 = 27 °/00.
Предельный уклон при проектировании трасс метрополитена
принимается обычно равным 4О%о, исходя из условия трогания
половиной моторных вагонов всего поезда.
На уклоне 4О°/оо движение (без тепловых ограничений)
может осуществляться в режиме номинального (среднего)
поля.
При использовании вагонов метрополитена (или аналогичных
вагонов) на трассе с более короткими перегонами (до 400 м)
мощность двигателя должна быть несколько увеличена.
При определении значения этой мощности применяют зави-
симости, рекомендуемые для вагонов трамвая:
р = т Л/ VnycKJ 1/ ^ = 71/ 25— 1/ — = 8 квт!т.
У 22-1,3 у 64 у 22-1,3 У 64
В частности, для подвижного состава скоростного трамвая
неглубокого залегания со скоростью сообщения до 28 км/ч це-
лесообразно применить вагоны с динамическими показателями,
аналогичными показателями вагонов метрополитена типа Е.
По длине перегона примерно 400 м удельную мощность дви-
гателя необходимо увеличить до 8 квт/т.
Приведенные выше зависимости относятся к режиму наиболь-
шего использования подвижного состава по скорости сообщения.
При понижении скорости сообщения естественно снижается и на-
грузка двигателя.
На рис. 59 приведена зависимость среднеквадратичного тока
двигателя (типа ДК-108) для вагонов метрополитена типа Е от
времени прохождения перегонов длиной 930 и 1700 м.
118
Рис. 59. Зависимость тока от времени
прохождения перегона.
Следует указать, что при целесообразных значениях скоро^
стей сообщения вагонов метрополитена (с учетом расхода энер-
гии и времени на нагон) практическая величина среднеквадра-
тичного тока составляет 85% его предельного значения (езда без
выбега с резервом времени в размере 10% на нагон). Для ваго-
нов метрополитена, таким образом, выбор двигателя по приве-
денным выше рекомендациям создаст известный резерв тепло-
мощности.
Тепловой режим двигателя
для вагонов метрополитена не-
сколько облегчается также «го-
рочным» профилем, принятым
на современных трассах. Зна-
чение среднеквадратичного то-
ка и требуемой мощности дви-
гателя зависят и от длины пере-
гона. С увеличением длины пе-
регона уменьшается число пус-
ков, при которых кратность то-
ка якоря является наибольшей,
но одновременно увеличивает-
ся скорость начала торможе-
ния, что приводит к увеличе-
нию потерь в двигателе при
тормозном режиме. На вагонах
метрополитена типа Е при дли-
не перегона 1000 м (езда с 10%
резервом времени на нагон)
значение I2t составляет: при
пуске до верхней тяговой ха-
рактеристики 1,26 • 106 а2 • сек\
при движении 1,48 • 106а2 • сек-,
при торможении 0,95 • 106a2-ct>K,
а среднеквадратичный ток с учетом стоянки 15 сек составляет 206
а при скорости 41,4 км/ч. При перегоне 1700 м эти цифры рав-
ны соответственно 1,26 • 106а2 • сек, 2,3 • 106а2 • сек, 1,01 • 106а2 • сек
и 194 а при скорости 50 км/ч.
Таким образом, величина среднеквадратичного тока уменьша-
ется с увеличением длины перегона.
Тепловой режим при повышенной длине перегона является
более благоприятным также в связи с повышением средней ско-
рости движения, а тем самым и с улучшением вентиляции дви-
гателя.
Наряду с определением мощности двигателя и рабочего тока
последовательной цепи якоря при выборе двигателя по ’тепло-
мощности необходимо также на основе принятого режима дви-
жения рассчитать среднеквадратичный ток параллельной обмот-
ки. Обмотки подмагничивания, работающие при одном значении
119
тока только в режиме торможения для ускорения процесса само-
возбуждения, рассчитаны на режим при 10% ПВ, и возможность
их перегрузки в эксплуатационных режимах маловероятна. Па-
раллельные обмотки, работающие как в двигательном, так и в
генераторном режиме, при переменных значениях тока должны
быть тщательно проверены конкретным тяговым и тепловым
расчетом.
Перегревы подшипников и коллекторов, расположенных со
стороны входа охлаждающего воздуха, обычно в эксплуата-
ционном режиме не достигают предельных значений, кроме дви-
гателей для троллейбуса, у которых перегрев коллектора близок
к предельному.
При проверке теплового режима двигателя на подвижном со-
ставе необходимо учитывать также условия его охлаждения и их
соответствие номинальным (стандартным) условиям, при кото-
рых определялась номинальная мощность двигателя.
Расчетная скорость сообщения трамваев и троллейбусов
близка к скорости, соответствующей номинальному режиму дви-
гателя. Поэтому стендовый номинальный режим дигателя с са-
мовентиляцией с точки зрения условий охлаждения весьма
близок к эксплуатационному. Работа двигателя на вагонах мет-
рополитена протекает при средней скорости, несколько превос-
ходящей номинальную. Это обстоятельство улучшает условия
охлаждейия двигателя.
При независимой вентиляции эксплуатационные условия ох-
лаждения лучше, чем при стендовых испытаниях, так как охлаж-
дение имеет место при неработающем двигателе (на промежу-
точных и конечных остановках и задержках у светофора).
При применении независимой вентиляции удельная мощность
может быть снижена для средних условий движения примерно
до 6,5 квт!т.
Это значение принято на трамвайных вагонах Т2, где уста-
новлены четыре двигателя мощностью 40 кет при £7 = 550 в и
при номинальном весе 24 т, что соответствует удельной мощно-
сти 6,6 квт!т.
Несколько улучшает условия охлаждения наружный обдув
корпуса электродвигателя, однако это обстоятельство может не
учитываться при тепловых расчетах.
Тепловая нагрузка тягового двигателя зависит от системы
возбуждения.
Приведенные выше рекомендации следует отнести к двигате-
лям с преобладающим последовательным возбуждением, кото-
рое выгодно отличается от системы с преобладающим парал-
лельным возбуждением пониженной величиной тока при пуске и
при маневровой работе, отсутствием потерь в последовательной
обмотке в режиме динамического тормоза и лучшим распре-
делением потерь в последовательной и параллельной части об-
мотки.
120
Проведенные в 1964 г. испытания образцов троллейбусов
ЗИУ-7 с двигателями с обеими системами возбуждения по-
казали, что при системе с преобладанием последовательного
возбуждения перегрев всех обмоток оказался на 15% ниже,
чем при системе с преобладающим параллельным возбуж-
дением.
При выборе двигателя по тепломощности необходимо также
учитывать возможность неравномерной нагрузки двигателей,
включаемых параллельно.
У двигателей последовательного возбуждения даже в обла-
сти высоких насыщений при пусковых режимах наклон тяговой
характеристики при усиленном поле составляет более
10 км1ч*11юн и разность нагрузок отдельных параллельных
групп двигателей обычно не превосходит 5—7%.
В результате превышение величины среднеквадратичного
тока над средним расчетным значением в режимах усиленного
и полного поля не выходит за пределы 2—3%. Эту величину
можно не учитывать при обычных расчетах.
У двигателей смешанного возбуждения (например, у приме-
няемых на вагонах РВЗ-6) наклон тяговой характеристики при
пусковом режиме может снизиться до 6 , что соответ-
ствует разности нагрузок отдельных параллельных групп дви-
гателей на 10%.
При последующем ослаблении поля возрастает крутизна ха-
рактеристик, что должно благоприятно сказаться на распреде-
лении нагрузок между отдельными параллельными группами
двигателей.
Однако в режиме ослабленного поля наблюдается большие
отклонения от средней скорости вращения, чем при полном поле,
из-за повышенного влияния поля добавочных полюсов и реак-
ции якоря на основное поле.
К сожалению, ГОСТ 2580 не регламентирует допустимых
отклонений характеристик при наиболее ослабленном поле. Нор-
мы МЭК предусматривают предельные отклонения характе-
ристик при номинальном поле 3% и при предельном ослаблении
поля 4%.
Практические отклонения характеристик в режиме наиболь-
шего ослабления поля (до 30%) у двигателей единой серии до-
стигали 7% и более.
В настоящее время при выборе двигателей смешанного и по-
следовательного возбуждения с широким диапазоном регули-
рования скорости вращения необходимо учитывать разницу в
нагрузке отдельных параллельных групп двигателей.
В реальном режиме среднеквадратичный ток более нагру-
* Под наклоном тяговой характеристики в данной точке следует понимать
наклон касательной к кривой v=f (/) в данной точке, выраженный в виде от-
ношения перепада скоростей при изменении тока на величину /Ном к ^ном-
121
женной группы двигателей может превысить среднее (расчет-
ное) значение тока на 10%.
Для подобных систем управления необходимо увеличить
мощность двигателя примерно на 10% в сравнении со значени-
ем, полученным по рекомендуемой формуле.
С точки зрения нагрузки двигателей желательно не приме-
нять систем управления с преобладающим независимым воз-
буждением двигателей.
При испытании нового подвижного состава с параллельно
включенными группами двигателей проверку токораспределения
между этими группами следует считать обязательной. Исследо-
вание теплового режима следует проводить на более нагружен-
ной группе двигателей.
Значение фактических перегревов обмоток и коллекторов
тяговых электродвигателей в условиях эксплуатации можно оп-
ределить измерением температуры.
Значение удельной мощности зависит также от к. п.д. редук-
тора и сопротивления движению.
2. Выбор оптимальных характеристик
При выборе тягового электродвигателя должно быть также
обеспечено соответствие его характеристик динамическим пока-
зателям подвижного состава. Характеристики двигателя и зна-
чения ускорений должны обеспечить достижение заданных
установившихся скоростей и регламентированных скоростей
сообщения.
Заданные значения установившейся скорости. Как отмеча-
лось выше, характеристики электродвигателя должны быть вы-
браны таким образом, чтобы при мощности двигателя, равной
0,6 номинальной, троллейбус развивал бы скорость 55 кмч, рав-
ную 2,9 скорости выхода на первую безреостатную ступень
(при аПуск=19 км/ч), а трамвайный вагон развивал бы скорость
64 км/ч, равную 2,9 апуСк (упуск=22 км/ч) при 0,5 номинальной
мощности. Соответственно вагон метрополитена должен разви-
вать скороость 90 км/ч, равную 3,6 апуСк при мощности 0,6 но-
минальной.
На рис. 60 представлены некоторые усредненные тяговые ха-
рактеристики современных электродвигателей с учетом практи-
чески принимаемых насыщений и величины воздушного зазора
для режима полного и ослабленного поля.
В связи с тем что пуск обычно происходит при усиленном по-
ле, а номинальная мощность, ограниченная нагревом обмотки
возбуждения, реализуется при некотором ослаблении поля, ко-
торое считается номинальным, на рис. 62 приведены также зна-
чения скорости, соответствующие номинальному режиму.
Характеристики построены для электродвигателей последо-
вательного (вагон метрополитена) и смешанного возбуждения
122
с преобладанием намагничивающей силы последовательной об-
мотки (троллейбусы и трамвайные вагоны).
Из сопоставления приведенных характеристик видно, что
обеспечение скоростей, равных 2,9 ипуск и 3,6 апуск, связано с
необходимостью значительного ослабления поля. Значение маг-
нитного потока на наивысшей тяговой характеристике при пус-
ковом токе должно быть снижено примерно до 60% от величины
потока на характеристике
наибольшего поля для трол-
лейбусных и до 65% для
трамвайных электродвигате-
лей. Для двигателей метро-
политена значение магнитно-
го потока должно быть дове-
дено примерно до 55% поля
при пуске.
Тем самым при пусковом
токе скорость на характери-
стике наиболее ослабленно-
го поля примерно в 1,6 раза
превосходит скорость при
наибольшем поле. Столь глу-
бокое ослабление поля свя-
зано как с коммутационны-
ми ограничениями, так и с
ограничениями по числу пус-
ковых ступеней.
Таким образом, основны-
ми точками усредненных ха-
рактеристик тяговых двига-
телей без компенсационной
обмотки являются:
Рис. 60. Усредненные характеристики.
а) точка выхода при пус-
ке на первую безреостатную характеристику при ускорении
1,3 м/сек2\ значение скорости в этой точке характеристики (упуск)
составляет 19 км/ч для троллейбуса, 22 км/ч для трамвая и
25 км/ч для метрополитена;
б) точка выхода при пуске на тяговую характеристику при
наибольшем ослаблении поля (упуско. п) при скорости 1,6 япуск,
т. е. 32 км/ч для троллейбуса, 34 км/ч для трамвая и 45 км/ч для
метрополитена;
в) точка, соответствующая установившейся скорости на пло-
щадке. Значение этой скорости для троллейбуса составляет
55 км/ч при мощности, равной 0,6 номинальной, для трам-
вая 64 км/ч при мощности 0,5 номинальной, а для вагонов метро-
политена— около 90 км/ч при мощности 0,6 номинальной.
Для пояснения сказанного выше на рис. 61 приведена усред-
123
ненная характеристика холостого хода с указанием точек, со-
ответствующих пусковому, номинальному и установившемуся
режиму скорости.
Отношение скорости на площадке к скорости при выходе на
характеристику ослабленного поля (ипуско.п.) У трамваев и
троллейбусов с двигателями без компенсационной обмотки со-
ставляет в среднем 1,8, а у вагонов метрополитена типа Е оно
достигает 90:45 = 2.
Рис. 61. Усредненная характеристика холостого хода.
Однако установившаяся скорость у трамвайных вагонов
реализуется при мощности двигателя 0,5 номинальной, а у трол-
лейбусов при мощности, равной 0,6 номинальной. В связи с
этим крутизна характеристики троллейбусных двигателей дол-
жна быть больше, чем трамвайных. Еще более крутой должна
быть характеристика двигателей для вагонов метрополитена.
Для собл дения этого требования в тяговом двигателе для
троллейбусов типа ДК-207 и в тяговом двигателе для вагонов
метрополитена типа ДК-Ю8 величина воздушного зазора уве-
личена до 4,7 л, а в трамвайных двигателях типа ДК-259 и
ДК-257 и в двигателях вагона метрополитена типа Д воздуш-
ный зазор составляет 3—3,5 мм.
Двигатели с компенсационной обмоткой допускают более глу-
бокое ослабление поля. Применение тяговых двигателей с ком-
пенсационной обмоткой позволяет увеличить отношение —у— ,
упуск
уменьшить пусковые токи и потери в пусковых реостатах (см.
рис. 62).
Приведенные выше усредненные характеристики относятся к
124
современным троллейбусам, а также к одиночным трамвайным
вагонам.
Трамвайные поезда, состоящие из моторного и прицепного
вагонов, не могут развивать высоких ускорений по условиям
сцепления и практически не имеют на коротких перегонах ско-
ростей выше 40 км/ч. В связи с этим тяговые характеристики
двигателей, предназначенных для этих поездов, обеспечивают
Рис. 62. Характеристика двигателя ЕКМ.
Рис. 63. Характеристика двигателя
ДК-258.
На рис. 63 представлена тяговая характеристика двигателя
ДК-258, предназначенного для трамвайного поезда КТМ-2.
Весьма важно установить зависимости между весом двигате-
ля, скоростью выхода на автоматическую характеристику, по-
терями в сопротивлениях и расходом электроэнергии.
Вес G тягового двигателя при данной мощности обратно
пропорционален скорости выхода на первую безреостатную ха-
рактеристику (упуск )• Так как при повышении скорости выхода
на характеристику необходимая удельная мощность двигателя
возрастает пропорционально корню квадратному роста скоро-
сти, то возможное (по тепломощности) изменение веса двига-
теля обратно пропорционально корн о квадратному изменения
скорости выхода на характеристику, т. е.:
Q ~ ^ПУСК.НОМ
^пуск
Потребная мощность равна:
125
СП
im~3,2a.
км/ч
ИЛД на ободе колеса
80-3200
70--2800
60—2400
50—2000
40-1600
Ьтс3,2а
® Значений
- усредненных
характеристик
Усилие
I р кг
—3600
^с0
км/ч
чг2,0а
20-800
кг
10-400
1игЗ,2а
Liu~2pa
Lyj'-O
^2.0 а
ЬигО
ь^-2ра.
Lurtfa
Диаметр колеса ~1070мм
Передаточное число-11,8-
Максим, скорость - ок70км/ч
кг км
1000-
900 - 90
800-80
700-10
600-60
500-50
ЧОО-40
300-30
200 - 20
/ Z,
а 200 100 0 100 200 300 400 а
100 -10
Рис. 64. Характеристики двигателей:
^3 а— ДК-257; б — ДК-259; в — ДК-207; г — двигателя вагона «Татра»
О
Фактический вес двигателя (при равном использовании по
тепломощности) _______
Q/ -| / ^пуск.ном
F Упуск
Например, при снижении скорости выхода на 25% вес дви-
гателя возрастает на 10%. Потери в пусковых сопротивлениях
возрастают пропорционально квадрату скорости выхода на пер-
вую безреостатную тяговую характеристику. При этом растет
и удельный расход электроэнергии, особенно при автоматичес-
ких системах управления, в которых из-за ряда[ трудностей ог-
раничиваются одной группой соединения двигателей.
На некоторых типах троллейбусов и трамваев применяются
двигатели с пониженными скоростью вращения и скорость ю вы-
хода на характеристику: троллейбусный двигатель ЕКМ-90
«Сименс», двигатель ДК-259 для трамвая>РВЗ-6 и др. Примене-
ние двигателей с подобной характеристикой позволяет несколь-
ко уменьшить число пусковых ступеней.
Для трамвая РВЗ-6 вместо двигателя типа ДК-259, мощно-
стью 43 кет при 1120 об/мин, весом 460 кг возможно применение
двигателя типа ДК-260, мощностью 43 кет при 1650 об/мин, ве-
сом 390 кг. При этом скорость выхода на характеристику воз-
растет с 17 доч23 км/ч, т. е. на 35%.
При сохранении системы управления расход электроэнергии
в случае применения двигателя ДК-260 возрос бы на 30%, а
потери в пусковых сопротивлениях более чем на 70%, что не-
целесообразно. Подобные соотношения имеют место в вагонах
типа Т. У них удельный расход электроэнергии почти на 60%
больше, чем у вагонов РВЗ-6 с двигателями ДК-259.
При выборе наиболее целесообразной характеристики тяго-
вого двигателя должны быть учтены все вопросы, связанные с
весом и габаритами самого двигателя, расходом электроэнергии
и весом аппаратуры управления.
На рис. 64 приведены характеристики двигателей типа
ДК-257, ДК-259 и ДК-207, установленных на трамвайных ваго-
нах ЛМ-57, РВЗ-6 и троллейбусах ЗИУ-5 и ЗИУ-7, а также дви-
гателей, установленных на трамвайных вагонах «Татра». На
характеристике двигателя ДК-257 приведена также тяговая ха-
рактеристика при ослаблении поля, обеспечивающая достиже-
ние динамических показателей в соответствии с ГОСТ 8802—53.
Как видно из сравнения характеристик с данными рис. 60,
двигатели для трамвайных вагонов РВЗ-6 и троллейбусов ЗИУ
весьма близки по своим динамическим показателям к приве-
денным выше рекомендациям. На двигателях ДК-257 трамвая
ЛМ-57 необходимо несколько повысить динамические показате-
ли путем введения ступени ослабления поля.
На рис. 65 приведены характеристики двигателя типа
ДК-108, установленного на вагоне метрополитена типа Е.
128
Обеспечение заданных значений скорости сообщения. Во
всех предыдущих расчетах мы исходили из заданных значений
ускорений и установившихся скоростей, регламентированных
стандартами ГОСТ 7495 и 8802, а также из технических требо-
ваний к вагонам метрополитена типа Е.
Этими же стандартами (а также требованиями к значениям
установившейся скоро-
сти) регламентированы
минимальные скорости со-
общения трамваев и трол-
лейбусов при расстоянии
между остановками 350 ж,
которые должны быть
обеспечены выбором тяго-
вых двигателей с соответ-
ствующими характеристи-
ками при надлежащей ве-
личине ускорений.
Динамические показа-
тели и скорость сообще-
ния подвижного состава
определяются величиной
ускоряющих усилий на
всем диапазоне скоростей
ВПЛОТЬ ДО Ууст-
На рис. 66 приведены
лШ Тяг
0 100 200 300 W0
значения ускорения трам-
ваев, Троллейбусов И ва- Рис. 65. Характеристика двигателя
гонов метрополитена в ДК-108.
диапазоне скоростей 0—
Ууст . Эти ускорения обес-
печиваются при применении тяговых двигателей современного
типа.
На рис. 66 приведены также значения скоростей троллейбу-
сов, трамвайных вагонов и вагонов метрополитена, которые
обеспечиваются современными тяговыми двигателями.
Ускоряющие усилия современных двигателей для трамваев
и троллейбусов (рис. 66) обеспечивают при длине перегона 350 м
и длительности остановки 8 сек расчетную скорость сообщения
26 км/ч.
Эти скорости сообщения были достигнуты при испытании
новых типов троллейбусов и трамваев в условиях движения на
свободной трассе (ночной период времени). В частности, при
испытании троллейбуса ЗИУ-5 была достигнута скорость со-
общения 25,7 км/ч.
Следует отметить, что фактическая скорость сообщения на-
земного транспорта (не автономная трасса) составляет пример-
но 70% максимальной (расчетной) скорости.
9—1091
129
Рис. 66. Динамические показатели:
а — ускорение в зависимости от скорости; б — скорость в зависи-
мости от времени.
После замены старого подвижного состава новым с высоки’
ми динамическими показателями скорость сообщения троллей-
бусов и трамваев при средней длине перегона 350 м может быть
доведена до 18—19 км!ч.
130
Желательно оценить, в какой мере возможно повысить ско-
рость сообщения трамваев и троллейбусов за счет дальнейшего
улучшения динамических показателей тяговых двигателей. Рас-
смотрим предельный случай, когда в течение всего периода дви-
жения величина ускорения и за-
медления равна 1,3 м/сек2. Вре-
мя прохождения перегона 350 м
в этом случае составит 33 сек,
что при длительности остановки
8 сек соответствует скорости со-
общения 30,5 км/ч. Таким обра-
зом, характеристика современных
троллейбусных и трамвайных
двигателей обеспечивает скорость
сообщения, равную 0,85 предель-
ной скорости при реализации пре-
дельных ускорений и замедлений
за весь период движения. Следует
поэтому считать, что динамичес-
кие показатели современных тя-
говых двигателей для трамваев и
троллейбусов являются достаточ-
но высокими. Увеличение скоро-
Рис. 67. Зависимость скорости
вагона метрополитена от дли-
ны перегона.
сти сообщения может быть достигнуто и за счет повышения ус-
корений при пуске. Повышение ускорения до 1,5—1,6 м/сек мо-
жет оказаться перспективным для увеличения скорости сообще-
ния наземного городского транспорта.
Для вагонов метрополитена применение современных тяговых
двигателей обеспечивает скорость сообщения при длине перегона
2000 м 48—50 км/ч.
На рис. 67 приведена зависимость максимальной (расчетной)
скорости сообщения вагонов метрополитена от длины перегона.
Скорость сообщения при длине перегона 400—2000 м со-
ставляет соответственно 28—50 км/ч.
При автоматической системе управления и величине ускоре-
ния на площадке до выхода на первую безреостатную тяговую
характеристику 1,3 м/сек2 значение ускорения на последней тя-
говой характеристике наибольшего ослабления поля составит
1 -3
— ^0,8 м/сек2, а с учетом увеличения сопротивления дви-
1 «6
жению при возрастании скорости 0,7 м/сек2.
Для трамваев РВЗ-6 и троллейбусов с двигателями ЕКМ
фирмы «Сименс» при отношении _^пуск-°Л- —2 ускорение на
^пуск
характеристике наибольшего ослабления поля падает до
0,6 м/сек2.
9*
131
Эти значения ускорения соответствуют усилию преодоле-
ния подъема соответственно 70 и 60 % о. При начальном уско-
рении 1,5 м/сек2 эти значения составят соответственно 80
и 7О°/оо-
Таким образом, на этих или еще больших подъемах отсут-
ствует избыточное тяговое усилие и движение подвижного со-
става на тяговой характеристике при наибольшем ослаблении
поля не может осуществляться.
Практически в режиме автоматического пуска на некоторой
пусковой ступени ток двигателя не будет падать ниже уставки
реле ускорения и дальнейший переход на ступени ослабленного
поля будет задержан. Ступень, на которой произошла задержка
автоматической системы пуска, зависит от многих обстоятельств:
величины уклона, числа ступеней и наклона характеристик,
коэффициента возврата реле и др. Однако при подобном режиме
движения якорный ток двигателя будет составлять примерно
1,4—1,5 номинального (часового) при незначительном избыточ-
ном тяговом усилии, что совершенно недопустимо, особенно при
движении на затяжном подъеме.
Для обеспечения нормального режима движения необходи-
мо, чтобы была заранее определена та ступень (характеристи-
ка), на которой должно осуществляться движение, и водитель
заранее выбрал бы нужную (ездовую) позицию контрол-
лера.
Эта позиция должна быть выбрана таким образом, чтобы
wk двигателя составлял не более 1,0—1,1 номинального при из-
быточном ускорении не менее 0,3 м/сек2. На подъемах свыше
80—9О°/оо движение может производиться только на позициях
наибольшего поля. При этом необходимо повысить мощность
двигателя на единицу веса экипажа.
Нужно напомнить, что даже при использовании подвижного
состава старого типа с весьма небольшим (20—25%) регулиро-
ванием скорости ослабления поля существовало правило о дви-
жении на тяжелых подъемах на характеристике полного поля
при токе не выше часового.
Величина допустимого подъема, который можно преодолеть
на ступени наибольшего ослабления поля, повышается при уве-
личении начального ускорения.
Уклон 1ОО°/оо может быть преодолен в режиме наибольшего
ослабления поля при остаточном ускорении 0,3 м/сек2, если на-
чальное ускорение составит более 2,2 м/сек2.
Действительно, в этом случае ускорение (/) в режиме наи-
большего ослабления поля составит
/ = ----1 ~0,3 м/сек2
' 1,6
Однако ускорение 2,2 м/сек2 следует считать чрезмерным из-
за неоправданно большой пусковой мощности, повышенных ме-
132
ханических усилий и неприятного воздействия на пассажиров,
(см. рекомендации гл. V).
Эти рекомендации могут несколько меняться в зависимости
от протяженности подъема, степени населенности подвижного
состава и некоторых других обстоятельств. Зависимости постро-
ены применительно к избыточному усилию после выхода на ре-
комендуемую характеристику, создающему ускорение примерно
0,3 м/сек2 при токе якоря не более 1 —1,1 /ном .
Характеристика тягового
двигателя должна быть выб-
рана таким образом, чтобы
при заданной скорости со-
общения имел место наи-
меньший расход электро-
энергии.
Современные двигатели с
крутыми тяговыми характе-
ристиками обеспечили су-
щественную экономию эле-
ктроэнергии при повышен-
ных скоростях сообщения в
сравнении с двигателями
старых типов.
На рис. 68 приведены за-
20 30 00 50 60 80
Среднегодовая скорость км/ч
Рис. 68. Расход электроэнергии ваго-
нов метрополитена.
висимости расхода электро-
энергии от скорости сообщения вагонов метрополитена типа
Д и Е, подтверждающие это положение.
Аналогичные результаты при равных скоростях сообщения
были получены при сравнительных испытаниях троллейбуса
ЗИУ-5 с высокими ускоряющими усилиями, обусловленными кру-
тыми тяговыми характеристиками двигателя ДК-207 с увеличен-
ным воздушным зазором и троллейбуса типа МТБ-82 с двигате-
лями старого типа ДК-202.
Таким образом, правильный выбор характеристик тяговых
двигателей должен обеспечить:
а) получение необходимых скоростей сообщения в пределах
25 км/ч для трамваев и троллейбусов при длине перегона
350 м и 48—50 км/ч для вагонов метрополитена при длине пере-
гона 2000 м\
б) получение необходимых установившихся скоростей
(55 км/ч для троллейбуса, 64 км/ч для вагонов трамвая, 90 км/ч
для вагонов метрополитена). Кроме того, отдельными стандар-
тами и техническими условиями регламентированы скорости на
подъемах. В частности, для троллейбусов регламентирована
скорость 45 км/ч на подъеме 20 °/00;
в) движение на подъемах до 100%0 для трамвая и до 8О°/оо
для троллейбуса;
133
г) минимальный расход электроэнергии при наименьшем
объеме пусковых реостатов, наименьшем числе пускорегулиру-
ющих аппаратов и наименьшем общем весе тяговых двигателей
и аппаратуры.
Приведенные выше рекомендации соответствуют существую-
щему техническому уровню подвижного состава.
Из формулы определения мощности следует, что необходи-
мая удельная мощность двигателя мало зависит от величины
максимальной установившейся скорости движения, составляю-
щей примерно 85% конструктивной скорости. Однако это поло-
жение верно только в том случае, если повышение максималь-
ной скорости не влечет за собой повышения скорости выхода
на автоматическую характеристику. Если отношение £/ма— для
t/yCT
данного двигателя уже достигло предельных значений из-за ме-
ханических или коммутационных ограничений, то при увеличе-
нии максимальных и конструктивных скоростей одновременно
увеличивается и скорость выхода на первую безреостатную сту-
пень тяговой характеристики. В этом случае необходимая мак-
симальная удельная мощность двигателя растет пропорциональ-
но росту максимальной установившейся скорости движения.
Следует подчеркнуть, что при оценке двигателя с точки зре-
ния коммутационных ограничений, особенно в режиме динами-
ческого торможения, следует исходить не из установившейся
скорости движения (при номинальном напряжении и нагрузке),
а из максимальной (конструктивной) скорости, с которой мо-
жет быть начато применение динамического тормоза.
Повышение максимальных скоростей и ускорений сопровож-
дается, таким образом, повышением мощности и веса двигателя,
маховой массы якоря и коэффициента вращающихся масс.
В связи с этим целесообразно определить оптимальные исход-
ные данные для задания на проектирование подвижного соста-
ва, при которых габариты двигателя и маховые массы якоря
являются целесообразными, а динамические показатели подвиж-
ного состава являются достаточно высокими. По-видимому,
ускорение 1,5 м/сек2 и максимальные скорости для троллейбу-
са 70—75 км/ч, для наземного трамвая 75—80 км/ч, для трамвая
неглубокого залегания и вагонов метрополитена 100—НО км/ч
и для монорельсовой дороги 150 км/ч станут оптимальными при
дальнейшем повышении технического уровня конструкции й тех-
нологии производства тяговых двигателей.
3. Коммутационные ограничения
Обеспечение высоких динамических показателей подвижного
состава связано с наличием перегрузочных режимов, режимов
ослабления поля и динамического торможения, которые в ряде
случаев ограничиваются условиями коммутации. При этом в
134
двигательном режиме полного и усиленного поля коммутацион-
ные ограничения практически отсутствуют, но при ослаблении
поля, а также в режиме динамического торможения коммута-
ционные ограничения становятся весьма существенными для не-
которых типов двигателей.
При правильном выборе тягового двигателя и системы уп-
равления ток двигателя во всех эксплуатационных режимах не
должен превосходить 1,75 /ном, а напряжение питающей сети у
токоприемника подвижного состава не должно быть больше
650—700 в* для трамвайных вагонов и троллейбусов (макси-
мальное пиковое значение). В связи с этим уставка максималь-
ной защиты от перегрузок не должна превышать 2—2,25 /н0М, а
реле максимального напряжения в системах с рекуперацией дол-
жно быть отрегулировано на 700 в.
При всех режимах максимальное напряжение между коллек-
торными пластинами не должно превосходить 38 в. В некоторых
системах динамического торможения с применением четырех
двигателей на напряжение 550/2 (275) в и 750/2 (375) в возмож-
но повысить напряжение на коллекторе до 550 и 750 в соответ-
ственно при условии заземления средней точки двух последова-
тельно соединенных двигателей.
С точки зрения коммутационных условий тяговые электро-
двигатели для городского транспорта могут быть подразделены
на четыре категории:
1) двигатели с напряжением на коллекторе 275 в, а также
компенсированные двигатели с напряжением на коллекторе до
550 в с одновитковой обмоткой якоря;
2) двигатели с напряжением на коллекторе 550 в с одновит-
ковой обмоткой якоря;
3) двигатели с напряжением на коллекторе 550 в с двух-
витковой обмоткой якоря;
4) двигатели для вагонов метрополитена с напряжением на
коллекторе 375 в.
Двигатели с напряжением на коллекторе 275 в, а также дви-
гатели с компенсационной обмоткой при напряжении до 550 в
практически обеспечивают все необходимые эксплуатационные
режимы без коммутационных ограничений. Среднее напряжение
между пластинами коллектора в двигателях этого типа без уче-
та реакции якоря составляет менее 6 в при напряжении 275 в на
коллекторе и 13 в при напряжении 550 в. В режиме максималь-
ного ослабления поля- величина максимального межламельного
напряжения у компенсированных двигателей, а также у двига-
телей на напряжение 275 в без компенсационной обмотки не
превосходит 33 в.
В сочетании с относительно небольшими значениями реак-
* Напряжение на подвижном составе метрополитена при номинальном
напряжении 750 в должно соответствовать ГОСТ 6962—54; максимальное крат-
ковременное напряжение не должно превышать 975 в.
135
тивной э. д. с. невысокие межламельные напряжения предопре-
деляют устойчивую коммутацию этих двигателей при всех прак-
тических эксплуатационных режимах. Допустимое ослабление
поля в двигателях этого типа даже при относительно неболь-
шой величине воздушного зазора может быть доведено до
25—30%.
В частности, при ослаблении поля (Н. С.) до 25% у двигате-
ля типа ДК-257 при пусковом токе, равном 1,3 номинального,
намагничивающая сила главного поля составляет 1230а, а реак-
ция якоря 4500 а. Воздушный зазор в этом случае составляет
3,5 мм. Определяем максимальное межламельное напряжение:
7,9 h . 0,45-4500 v о
— ---- • I 1 “т--------I — 33 в.
0,635 \ 1230 )
В двигателях с напряжением на коллекторе 550 в при одно-
витковой обмотке якоря среднее напряжение между коллектор-
ными пластинами составляет менее 13 в, однако реакция якоря
особенно при ослабленном поле существенно повышает величину
этого напряжения. При некоторых условиях максимальное на-
пряжение между соседними пластинами может достичь опасного
значения (более 38 в). При выборе величины ослабления поля
коммутационные ограничения должны быть тщательно учтены.
В двигателях этого типа уменьшение поля до 60% от его зна-
чения при усиленном поле в пусковом режиме может быть допу-
щено лишь для электродвигателей с относительно большим воз-
душным зазором. При увеличенном воздушном зазоре уменьше-
ние поля на 60% может быть достигнуто при величине
намагничивающей силы 38—40% Н. С. в пусковом режиме. Это
в сочетании с повышенным сопротивлением пути
понижает величину межламельных напряжений
допустимых значений.
Действительно, в двигателе ДК-207Д при
270 а и намагничивающей силе при ослабленном
личина магнитного поля составит 60% его значения при усилен-
ном поле, а максимальное межламельное напряжение достига-
ет 39 в.
Двигатели с напряжением на коллекторе 550 в (без компен-
сационной обмотки) с двухвитковой обмоткой якоря имеют весь-
ма ограниченные пределы регулирования скорости ослаблением
поля из-за высокого значения реактивной э.д. с. при повышен-
ных значениях напряжения между коллекторными пластинами.
Так, трамвайный двигатель типа ДК-258 мощностью 50 кет
при пусковом режиме (при 7Пуск = 1,3 /н) допускает ослабление
поля лишь до 80% по значению Н. С. и. до 93% по значению
поля.
Современные вагоны метрополитена выполняются с тяговы-
ми двигателями, у которых номинальное напряжение на коллек-
торе равно половине напряжения сети (375 в). Эти двигатели,
даже если они выполняются без компенсационной обмотки,
136
реакции якоря
до предельно
пусковом токе
поле 2550 а ве-
практически не имеют ограничений в режиме ослабленного поля
(при двигательном режиме).
Так, в двигателе типа ДК-108 для вагонов метрополитена ти-
па Е максимальное напряжение между коллекторными пласти-
нами при наибольшем ослаблении поля не превосходит 27 в.
Коммутационные ограничения имеют место и в режиме дина-
мического торможения (для вагонов метрополитена эти ограни-
чения являются основными).
Как указывалось ранее, тяговые двигатели должны быть рас-
считаны таким образом, чтобы была обеспечена удовлетвори-
тельная их коммутация также и в переходных режимах. Мери-
лом коммутационной устойчивости двигателя при нестационар-
ных процессах является «ударное» напряжение кругового огня,
которое в режиме наибольшего ослабления поля не должно быть
ниже 1,317НОМ.
Коммутационная устойчивость двигателя зависит в значи-
тельной степени от состояния коллектора, качества щеток, поло-
жения щеткодержателей и дополнительных полюсов. Эти вопро-
сы более подробно будут рассмотрены в главе V.
Таким образом, коммутационные ограничения, непосредст-
венно связанные с пределами регулирования скорости ослабле-
нием поля, должны тщательно учитываться при выборе тяговых
двигателей для троллейбусов и вагонов метрополитена.
Для двигателей без компенсационной обмотки должна быть
определена величина максимального межламельного напряже-
ния, которая во всех режимах не должна превосходить 37—38 в.
При толщине изоляции между пластинами 1 мм и применении
щеток улучшенного качества можно увеличить предельное зна-
чение напряжения между пластинами до 40—42 в.
Увеличение воздушного зазора в целесообразных пределах
позволяет несколько увеличить диапазон регулирования скорос-
ти. Весьма эффективным средством обеспечения устойчивой ком-
мутации и увеличения диапазона регулирования является при-
менение компенсационной обмотки.
4. Режим динамического торможения
На современном подвижном составе городского электро-
транспорта повсеместно применяется динамическое торможение
путем нагрузки двигателя, работающего в генераторном режиме
на активное сопротивление. При этом необходимо обеспечить
быстрое действие и высокую эффективность электрического тор-
моза в широком диапазоне скоростей.
Быстрое действие тормоза определяется в значительной сте-
пени процессом нарастания магнитного поля в генераторном ре-
жиме. При этом следует различать две основные системы воз-
буждения: независимое возбуждение (от контактной сети или от
автономного источника напряжения — батареи, генератора) и
последовательное.
10—1091
137
В первом случае процесс нарастания тока возбуждения и маг-
нитного поля протекает в течение 0,5—1 сек (рис. 69) и время
возбуждения не оказывает существенного влияния на быстрое
действие тормоза и длину тормозных путей.
Во втором случае имеет место процесс самовозбуждения.
Длительность этого процесса (особенно в машинах с большим
воздушным зазором) может достичь 2—3 сек (рис. 69). Повы-
шенное время самовозбуждения может существенно ухудшить
процесс торможения и увеличить
длину тормозного пути.
Для сокращения процесса само-
возбуждения применяют методы,
способствующие быстрому нараста-
нию магнитного поля (кратковре-
менное усиление поля, импульсное
возбуждение от независимого ис-
точника, кратковременное замыка-
ние на малое сопротивление и др.).
В частности, в тяговых двигате-
лях для трамвая ДК-257 и для ваго-
нов метрополитена ДК-108 приме-
няется особая независимая подмаг-
Рис. 69. Время самовозбуж-
дения двигателя ДК-108.
ничивающая обмотка, включенная
на напряжение сети. Применение
этой обмотки с намагничивающей
силой, равной 10% общей намагни-
чивающей силы машины, позволяет более чем в 2 раза сокра-
тить время самовозбуждения (см. рис. 69).
Эффективность электрического тормоза определяется воз-
можным тормозным усилием и величиной замедления, которые
могут быть реализованы с учетом тепловых и коммутационных
ограничений.
Величина допустимого тормозного момента зависит главным
образом от системы возбуждения и отношения максимальной
скорости к скорости выхода на первую естественную характери-
стику (^пуск ). Это отношение, как указывалось, в двигателях
для трамваев и троллейбусов составляет 2,9, а в вагонах метро-
политена достигает 3,6 (вагоны типа Е).
В троллейбусах пусковая мощность равна 1,2 рном при уско-
рении 1,3 м/сек2. Если считать, что к. п.д. троллейбуса (рассмат-
ривая к. п. д. как отношение мощности, расходуемой на ускоре-
ние или замедление, к электромагнитной мощности) составляет
0,7 (при замедлении 1,2 м/сек2 с высокой начальной скорости
торможения сопротивление движению, включая потери в дви-
гателе, составляет 36 кг/т, т. е. 30% общего замедляющего уси-
лия), то для торможения с замедлением 1,3 м/сек2 необходимо
создать электромагнитный тормозной момент, равный 0,5 от
двигательного.
138
При той же кратности тока (1,2) необходимо, чтобы магнит-
ное поле электродвигателя составляло примерно 50% величины
поля при пуске.
Противоэлектродвижущая сила двигателя при пуске состав-
ляет примерно 500 в.
При заданных условиях величина электродвижущей силы при
торможении со скорости 55 км/ч составит
Е = 500-0,5-2,9 = 725 в,
что соответствует напряжению на коллекторе 700 в.
При торможении со скорости 70 км/ч напряжение на коллек-
торе становится предельно допустимым. В связи с этим замедле-
ние при применении динамического тормоза в зоне высоких ско-
ростей ограничено для троллейбуса величиной 1,0—1,2 м!сек2.
Кривые коммутационных ограничений для троллейбусного
двигателя ДК-207 приведены на рис. 70.
Приведенная выше формула для определения екне учитыва-
ет насыщения магнитной цепи и при относительно больших зна-
чениях реакции якоря приводит к несколько преувеличенным ре-
зультатам. Применительно к расчету режима торможения трол-
лейбусов явления насыщения при расчете ек должны принимать-
ся во внимание (см. рис. 70).
Как видно из кривой рис. 70, при торможении со скорости
70 км/ч расчетные значения ек превосходят 37 в. Практические
значения ек несколько ниже, так как в процессе нарастания то-
ка имеет место снижение скорости и установившийся (расчет-
ный) режим начинается со скорости 65 км/ч.
Для трамвайных вагонов величину к. п. д. следует принять
равной 0,75, а значение магнитного поля при замедлении
3 м/сек2 и той же кратности тока (1,3) составляет примерно 0,6
поля при пуске.
Для двигателей с номинальным напряжением на коллекторе
275 в максимальное напряжение в режиме электрического тор-
моза достигает лишь 460 в (250 • 0,6 • 2,9 • 0,95), что следует счи-
тать вполне допустимым, так как максимальное напряжение
между коллекторными пластинами не превосходит 38 в.
Таким образом, для четырехосных трамвайных вагонов при
применении электродинамического торможения может быть реа-
лизовано замедление более 1,3 м/сек2.
В двухосных трамвайных вагонах с двигателями на напря-
жение на коллекторе 550 в и двухвитковой обмоткой якоря пре-
дельная величина замедления составляет 0,6—0,7 м/сек2.
В вагонах метрополитена при отношении—^^-=3,6 величина
Упуск
тормозного усилия ограничивается условиями коммутации в зна-
чительном диапазоне скоростей. Действительно, при условном
к. п.д., равном 0,85 (при, одноступенчатом редукторе), тормозная
10*
139
мощность с максимальной скорости при величине замедления,
равной величине ускорения при пуске, была бы равна:
0,852• 3,6Рлуск = 2,6-Рпуск = 3,6РНОМ .
Подобная перегрузка для построенных машин без компенса-
ционной обмотки в режиме максимальной скорости является
недопустимой, так как при этом необходимо использовать ма-
шину при двойном напряжении и почти двойном токе.
Практически при торможении с предельной скорости может
быть допущена менее чем двойная номинальная э.д. с. при токе
0,7 значения пускового тока при наибольшем ослаблении поля.
В этом случае максимальное напряжение между коллекторными
пластинами достигает предельных значений — 37 в.
Применительно к вагону метрополитена типа Е с тяговыми
двигателями типа ДК-108 могут быть построены кривые комму-
тационных ограничений при тормозном режиме для различных
значений ослабления поля (рис. 71).
Как видно из этих кривых, предельная величина замедления
при торможении с максимальной скорости определяется пре-
дельными значениями тока и магнитного поля. При предвари-
тельных расчетах можно считать, что значение поля определя-
ется из условия достижения двойной э.д.с. при скорости 3,6УПуск •
Величина этого поля, таким образом, равна---=0,55 величины
3,6
поля при пуске.
Тормозной электромагнитный момент при токе, равном 0,7
пускового тока, и при магнитном потоке, равном 0,55 величины
потока в пусковом режиме, составляет 0,7X0,55 = 0,385 пусково-
го момента машины в двигательном режиме.
Учитывая, что условный к. п. д. вагона равен 0,85, а ускорение
при пуске равно 1,3 м/сек2, можно определить величину замед-
ления:
0,3851,3 п_ , 2
—:-----:— = 0,7 м/сек2.
0,852
Подробное рассмотрение зависимостей (рис. 73) показывает,
что в зоне предельных скоростей тормозной момент, ограничен-
ный коммутационными условиями, возрастает с увеличением
ослабления поля. При скорости около 70 км/ч предельный тор-
мозной момент мало зависит от степени ослабления поля, а при
скорости, меньшей 65 км/ч, наибольшее тормозное усилие имеет
место в режиме полного поля.
По мере снижения скорости величина замедления, ограни-
ченного условиями коммутации, повышается и при скорости
60 км/ч (2,4^пуск ) достигает 1,3 м/сек2.
Повышение эффективности динамического тормоза в зоне вы-
соких скоростей имеет весьма существенное значение. При вели-
чине замедления 0,7 м/сек2 тормозной путь вагона метрополите-
не
на (торможение со скорости 90 км/ч до скорости 70 км/ч) состав-
ляет 180 м, а со скорости 70 км/ч до полной остановки (при за-
медлении 1,3 м/сек2) —лишь 130 м.
Сравнительно небольшое повышение замедления при динами-
ческом торможении в зоне высоких скоростей может быть до-
стигнуто за счет некоторого повышения допустимого межла-
мельного напряжения (улучшение качества щеток и увеличение
и,о
1000
300
800
700
600
500
ЬОО
300
200
W0
|/ к st/ч
за
ро
70
60.
____50
Рис. 71. Коммутационные ограничения
ДК-Ю8 в режиме динамического
тормоза.
________।_____।_____i____i____-
J, fl -kOO -300 -200 -100 0
I(L________________________
300 200 100
Vkm/ч
-90
-80
-70
-60
___50
0
Рис. 70. Коммутационные ограни-
чения ДК-207.
Рис. 72. Коммутационные ограничения
компенсированного двигателя.
толщины межламельной изоляции). Однако наиболее эффектив-
ным методом повышения тормозных усилий следует считать при-
менение тяговых двигателей с компенсационной обмоткой.
Хотя методы определения межламельных напряжений в ком-
пенсированных двигателях еще недостаточно разработаны, все
же с надлежащей точностью могут быть определены коммута-
ционные ограничения в режиме динамического торможения и
для машин этого типа.
На рис. 72 приведены зависимости применительно к компен-
сированному двигателю для вагонов метрополитена типа Е. Для
размещения компенсационной обмотки в тех же габаритах воз-
душный зазор несколько уменьшен, что потребовало более глубо-
кого ослабления поля.
Как видно из сравнения значений тормозных усилий, приве-
141
денных на рис. 71 и 72, применение <компенсационной обмотки
позволяет увеличить тормозное усилие в зоне высоких скорос-
тей в 2 раза и сократить тормозной путь в даипазоне скоростей
90—70 км/ч с 180 до 100 м.
Применение компенсационной обмотки может оказаться по-
лезным и для троллейбусных двигателей, работающих при
глубоком ослаблении поля и в режиме динамического тормо-
жения.
Таким образом, применение компенсационной обмотки, не-
смотря на значительное усложнение конструкции, является наи-
более действенным средством повышения коммутационной устой-
чивости тяговых двигателей, что особенно важно для повышения
эффективности электрического торможения вагонов метрополи-
тена. Компенсированные троллейбусные двигатели можно вы-
полнить при шести полюсах, что позволит снизить их вес на 15%,
однако целесообразность этого мероприятия вызывает известные
сомнения.
Одним из методов улучшения коммутации при переходных
режимах, в том числе в режиме динамического тормоза, являет-
ся расслоение и изоляция сердечников главных и дополнитель-
ных полюсов с целью уменьшения вредного влияния вихревых
токов в массивных частях магнитопровода и ускорения переход-
ных процессов. В частности, изоляция листов сердечников глав-
ных полюсов и уменьшение их толщины с 1,5 до 0,5 мм в двига-
телях для метрополитена позволяют сократить время самовоз-
буждения и несколько повысить эффективность динамического
торможения.
Эффективность электрического (динамического) торможения
существенно зависит также от отношения максимальной скоро-
сти к скорости выхода на первую безреостатную тяговую харак-
теристику. Повышение эффективности электрического тормоза
может быть достигнуто за счет повышения значения апуск при
заданном значении амах . Однако при этом следует учесть вопро-
сы, связанные с увеличением мощности и размеров двигателя, с
увеличением пусковых токов и потерь в пускотормозных сопро-
тивлениях.
Применяемые схемы динамического торможения отличаются
большим разнообразием. Можно отметить схемы: с последова-
тельным включением обмотки возбуждения (при наличии под-
магничивающей обмотки и без нее); включения последователь-
ной обмотки двигателя на напряжение независимого источника;
противокомпаундную схему, при которой Н.С. последовательной
обмотки направлено противоположно Н. С. параллельной (не-
зависимой) обмотки; схему с независимым возбуждением и
включением части нагрузочного сопротивления последовательно
с независимой обмоткой (рис. 73).
Тормозные характеристики для различных схем торможения
представлены на рис. 74.
142
Рис. 73. Схемы торможения.
Направление тока
—— при пуске
— — при тормо-
жении
Торможение с незави-
симым возбуждением
двигателя и стаби-
лизирующим сопро-
тивлением.
СериесИое торможе-
ние с подмагничи-
вающей обмоткой.
Ш
12 34
Следует указать, что схема с противокомпаундным включе-
нием приводит к дополнительному нагреву обмоток, так как н. с.
независимой и последовательной обмоток направлены встречно.
При противокомпаундной схеме должно быть обеспечено над-
лежащее превышение Н. С. независимой обмотки над Н. С. про-
тиводействующей ей последовательной обмотки с тем, чтобы во
всем диапазоне скоростей торможение осуществлялось на ус-
тойчивой части кривой (рис. 74).
Торможение в области, лежащей за точкой максимального
тормозного момента, осуществляется при повышенных токах
якоря, что может в отдельных
случаях привести к перегрузке
двигателя и неполадкам ком-
мутационного устройства.
При целесообразной систе-
ме торможения троллейбусов
вагонов трамвая и метрополи-
тена значение тормозного тока
несколько меньше, чем при пус-
ковом режиме, но обычно все
же превосходит значение номи-
нального (часового) тока.
С точки зрения режима ра-
боты двигателя схемы динами-
ческого торможения могут
быть, разбиты на две основные
группы.
Схемы первой группы, применяемые преимущественно для
двигателей последовательного возбуждения, предусматривают
в зоне высоких скоростей несколько ступеней ослабления поля,
определяемых коммутационными ограничениями, и далее после
выхода на позицию полного поля — многоступенчатое торможение
вплоть до режима короткого замыкания. Такая система, приме-
ненная в частности для вагонов метрополитена типа Е, наилуч-
шим образом использует возможности двигателя, так как на
всем протяжении процесса торможения имеют место либо ком-
мутационные ограничения (по напряжению) в зоне высоких ско-
ростей, либо ограничение по величине тока в остальной зоне.
После прохождения скорости, на которой тормозной эффект ог-
раничен коммутацией, схема может обеспечить высокое тормоз-
ное усилие до 1,5 м/сек2 и выше.
К сожалению, подобная схема сложна по числу и взаимодей-
ствию входящей аппаратуры и не обеспечивает быстрого дейст-
вия, необходимого для городского наземного транспорта.
В связи с этим для трамвая и троллейбуса применяются либо
схемы со следящим выбегом, либо схемы противокомпаундного
типа, которые могут быть отнесены к схемам второй группы.
В этих схемах общее поле машины при торможении опреде-
1'43
Рис 74. Пуско-тормозные характеристики: (стр. 143)
а — трамвая ЛМ-57;
Dk=100mm
б — трамвая РВЗ-6;
в — троллейбуса ЗИУ-5;
д V км/час
70
60
50
2000
40
Уставка РУТ
50
20
10
О
(3) 44%
У ставка РУТ
500
F-1007o
Р-78Ъ
(5)78%
(6.7)0
(7.8.3)0,130
(0,10.11)0^
(2,1)35%
F-55%
^35%
1500
W
4,96 396 3.17 2.60 2.24 1,89 1.71 152 1.30
(11,12,13)0,538
(13.1^.15)0.762
-(15,16,17)0.945
102)0.851
101)1.07 .г
TooТа
г — вагона метрополитена типа Е
146
ляется либо разностью Н. С. независимой и последовательной
обмоток, либо Н. С. независимой обмотки определяется раз-
ностью напряжения сети и падения напряжения, пропорциональ-
ного току нагрузки, в части нагрузочного сопротивления.
Системе соответствует определенный максимум момента, ко-
торый имеет место обычно при 1,5 номинального тока.
При данном постоянном значении нагрузочного тока величи-
на главного поля также постоянна, но так как для троллейбусов
величина поля определяется коммутационными ограничениями
при максимальной скорости, то весь процесс торможения проте-
кает при ослабленном поле. В частности, схема троллейбуса
ЗИУ-5 предусматривает, что в зоне высоких скоростей поле дви-
гателя должно быть не более 0,5 поля при пуске, что соответст-
вует максимальному напряжению, т. е.
U = 500-70 0 5.0 95 = 850 в
19
Значение поля при снижении скорости увеличивается, но весь
процесс торможения происходит при относительно высоком зна-
чении тока и замедлении не более 1,2—1,3 м/сек2.
Двигатели трамвайного вагона РВЗ-6 допускают торможе-
ние с максимальной скоростью при 0,6 поля при пуске. В этом
случае напряжение на двигателе составляет 500 в и еще значи-
тельно ниже величины, ограниченной коммутацией, но общее
напряжение на двух последовательно соединенных двигателях
250•75
достигает U =2-------- 0,6*0,95 = 900 в, что следует признать
предельно допустимым.
На трамвайных вагонах с двигателями на напряжение
275/550 в можно таким образом обеспечить несколько более эф-
фективное торможение при меньшем относительно токе якоря,
чем у троллейбусов, особенно при применении двигателей с низ-
колежащими характеристиками.
Выбор соотношений Н. С. параллельной (Н. Снез.) и последо-
вательной Н. С. посл. обмоток должен быть сделан исходя из при-
веденных выше закономерностей. Это соотношение связано с не-
линейностью магнитной характеристики. Приближенно можно
считать, что, для того чтобы поле двигателя при торможении со-
ставляло 0,5 и 0,6 поля при пуске, Н. С. должна составлять со-
ответственно 0,33 и 0,4 Н. С. при пуске .Тогда для троллейбуса
При I ПуСК = /торм*
Н.С.н.3 Н.С.поел = 3 (Н. С.нез. — Н. С.поел)»
или намагничивающаяся сила последовательной обмотки (при
пусковом и тормозном токе) должна составлять 50% н. с. неза-
висимой обмотки.
В двигателе ДК-207 Н. С. независимой обмотки равна 3800а
Н. С. последовательной обмотки, а при / = 250 составляет
8*250 = 2000а, т. е. указанное соотношение выдержано довольно
точно.
147
Для трамвая Н. С. последовательной обмотки составляет не-
многим более 40% Н. С. независимой.
При токе якоря 200а Н. С. независимой обмотки двигателя
ДК-259 составляет 4000 а, Н. С. последовательной обмотки 8Х
Х200 = 1600 а, т. е. и для данного двигателя выдержано рекомен-
дованное соотношение.
Для успешной работы двигателя весьма важно правильно вы-
брать начальное значение тормозного сопротивления. Слишком
малое значение этого сопротивления может привести к чрезмер-
ному толчку тормозного тока, а при противокомпаундной систе-
ме и к снижению момента. С другой стороны, чрезмерно боль-
шое тормозное сопротивление при данном тормозном токе и осо-
бенно при случайном проскакивании позиции неблагоприятно с
точки зрения коммутационных ограничений. Очевидно, что оп-
тимальное тормозное сопротивление определяется по величине
предельного напряжения и тормозного тока
— ^пРед
J торм
Для двигателей вагонов метрополитена и монорельсовой до-
роги ^Пред~750 в\ тормозной ток для вагонов метрополитена
типа Е равен 1,25, а для вагонов монорельсовой дороги—1,15
номинального тока.
Тогда для вагонов метрополитена типа Е
750 о
-------= 3 ом.
1,25-200
*= -750-
1,25/ном
а для монорельсовой дороги
R. 750
1,15-300
_ 2,2
345
Для троллейбусов и трамваев при торможении с предельной ско-
ростью можно допустить «пиковое» значение тока до 1,6/ном,
ибо практически торможение с наибольшей скоростью имеет
место крайне редко, а указанное значение тока при большом
замедлении будет быстро уменьшаться.
Тогда для троллейбусов ЗИУ-5
D 850 850 oct
/< =------=---------= 2,65 ом.
1,6/ 1,6-200
для трамвая РВЗ-6
р __ 500
“ 1,6-162
Все сказанное выше относится к режиму динамического тор-
можения на площадке (или на весьма незначительных уклонах).
Торможение в этом случае является служебным (остановочным)
для снижения некоторой рабочей скорости в конце режима дви-
= 1,9 ом.
148
жения до практически полной остановки. В связи с истощением
электрического тормоза при малых скоростях должно происхо-
дить наложение пневматического или механического тормоза.
Наряду с использованием динамического тормоза в качестве
остановочного электрическое торможение применяется также
при спуске на уклонах: как непрерывно на протяжении всего
уклона при установившейся скорости, так и кратковременно для
«подтормаживания».
Правила технической эксплуатации ограничивают скорость
при движении на уклонах 4О°/оО и более. В связи с этим на укло-
нах большой крутизны динамическое торможение осуществля-
ется при относительно большом магнитном поле двигателя и
умеренных напряжениях на коллекторе. Практически при дина-
мическом торможении и движении на уклоне с установившейся
скоростью тепловые и коммутационные ограничения у двигате-
ля отсутствуют.
При системе торможения с применением двигателя в качест-
ве генератора последовательного возбуждения (вагон метропо-
литена) спуск на уклоне 6О°/оо при скорости 40 км/ч имеет место
при полном поле, токе 60% номинального и напряжении на кол-
лекторе 400 в. При меньших уклонах для повышения скорости
(до 65—70 км]ч) приходится несколько ослаблять поле, но ре-
жим двигателя по величине тока и напряжения меняется мало.
На троллейбусах ЗИУ-5 и трамвайных вагонах РВЗ динами-
ческое торможение осуществляется при противокомпаундной
схеме. Применение этой схемы позволяет при номинальном то-
ке реализовать тормозной момент, равный 0,6—0,7 номинально-
го двигательного момента, так как поле двигателя составляет
лишь 50—60% номинального, а момент, обусловленный потеря-
ми в двигателе, суммируется с тормозным моментом.
Однако при подобной величине момента обеспечивается спуск
с уклона 80—1ОО°/оо.
Действительно, номинальный момент двигателя соответству-
ет тяговому усилию для трамвая, равному 0,12 веса вагона, и
для троллейбуса — 0,14 веса троллейбуса с номинальной на-
грузкой.
При тормозном моменте на валу двигателя, равном 0,7X
Х0,12 = 0,84 (для трамвая) и 0,6x0,14 = 0,84 (для троллейбуса),
спуск троллейбуса с уклона 8О%о с учетом принятых сопротивле-
ний движению может производиться при номинальном токе без
наложения дополнительных тормозов. Спуск трамвайного ваго-
на с уклона 90—1ОО°/оо протекает обычно при токе, несколько
большем номинального, и требует дополнительного подторма-
живания другими видами тормозов в условиях нагрузки выше
номинальной.
Двигатели с низколежащими характеристиками для трамвая
РВЗ-6 и троллейбусов с двигателями ЕКМ, выбранными по ре-
комендуемой формуле определения удельной мощности, облада-
149
ют некоторым избыточным тормозным усилием (для РВЗ-6 в
Г 22
отношении “I/ -у^- = 13%).
Тормозное усилие троллейбуса ЗИУ-5 при номинальном токе
составляет 1600 кГ, а максимальное также 1600 кГ при весе
троллейбуса 16 т.
Трамвайный вагон РВЗ-6 при номинальном весе 24 т реали-
зует тормозное усилие при номинальном токе, равное 2800 кГ„
и максимальное 3000 кГ.
Так как практические уклоны в большинстве городов СССР
не превосходят 80—85%о, следует считать, что спуск в режиме
динамического тормоза при номинальной нагрузке возможен и
ток якоря двигателя при этом режиме и ограниченной скорости
не превосходит номинального. При уклоне 1ОО°/оо ток якоря мо-
жет несколько превысить номинальное значение.
Скорость спуска при неизменном поле зависит от величины
тормозного сопротивления при мало меняющемся токе якоря.
Напряжение на коллекторе при наибольшей величине сопротив-
ления не должно превосходить пределов, ограниченных комму-
тацией двигателя.
Известные требования предъявляются к эффективности элек-
трического тормоза в качестве служебного «Правилами техни-
ческой эксплуатации».
В частности, этими правилами при торможении трамвайных
вагонов со скорости 35 км/ч регламентирован тормозной путь не
более 35 м.
Эти требования соответствуют весьма высокому значению
среднего замедления, равному:
/ 3,5 \2
\ 3,6 / 10/2
/ = -—1—- = 1,3 м сек2.
7 2-35
Учитывая необходимость известного резерва по величине
тормозного усилия, следует выбирать систему торможения та-
ким образом, чтобы тормозное усилие на валу двигателя со-
ставляло не менее 0,1 веса подвижного состава.
Еще более высокие требования предусмотрены ГОСТ 8802
(тормозной путь 25 м со скорости 30 км!ч).
Использование тяговых двигателей в режиме динамического
торможения должно, таким образом, явиться результатом тща-
тельных расчетов с учетом коммутационных и тепловых ог-
раничений. Схема торможения должна обеспечивать наиболее
эффективное использование машины (как в двигательном, так
и в тормозном режиме). Особо тщательно должны быть про-
ведены расчеты для зоны торможения с высоких скоростей. Эф-
фективность торможения в этой зоне в значительной степени
определяет общую длину тормозных путей. Реализация высоких
150
тормозных усилий при высоких скоростях связана с необходи-
мостью значительной перегрузки двигателя, желательно до
двойной номинальной мощности и более. Обеспечение столь вы-
сокой перегрузки может потребовать проведения специальных
мероприятий вплоть до применения компенсационной обмотки.
5. Выбор конструкции, сопряжение с механической частью,
требования к системе управления
Конструкция тягового двигателя должна быть выбрана та-
ким образом, чтобы при всех возможных эксплуатационных
режимах напряжения во всех элементах его конструкции не
превосходили допустимых, а срок службы подшипников, кол-
лекторов и щеток соответствовал бы современным техническим
требованиям.
При проектировании и выборе двигателя необходимо в пер-
вую очередь, исходя из предельно допустимой скорости враще-
ния якоря имакс, максимальной скорости подвижного состава
умакс и диаметра колеса DKi определить предельное макси-
мальное передаточное число редуктора
Эти значения связываются уравнением
^макс‘60-10
^макс ц ,
где vMaKC — измеряется в км/ч;
п — в об/мин;
DK — в м.
Максимально допустимая скорость вращения современных
тяговых двигателей городского транспорта при диаметре якоря
240—320 мм составляет 3500—5000 об/мин.
Для выпускаемой в СССР серии тяговых двигателей для
троллейбусов и трамваев значение максимальной скорости вра-
щения составляет в настоящее время 4000 об/мин.
Для троллейбусов почти повсеместно принято колесо, диа-
метр которого с учетом просадки шин равен 1,07 м, диаметр ко-
леса у большинства выпускаемых в СССР трамвайных вагонов
составляет 0,7 м. »
Максимальную скорость желательно выбирать таким обра-
зом, чтобы она превышала установившуюся скорость на пло-
щадке на 15—25%, т. е. составляла 70 км/ч для троллейбусов
и 75 км/ч для трамваев.
Значение максимального передаточного числа равно:
для трамваев
_ nDK и-60-10"3 л.0,7-4000-60-10~3 п п-
И - ------------= -------------------= 7,05;
умакс i°
151
для троллейбусов
nDKn-60.10-3 л-1,07-4000.60 10~3 ,, _
Н =----Ч---------=----------70-------=11,5.
умакс
Для вагонов метрополитена, в которых максимальная ско-
рость совпадает со скоростью на площадке, желательно прийять
несколько пониженную максимальную скорость вращения яко-
ря (примерно 3300 об/мин).
При диаметре колеса 0,78 м предельное передаточное число
для вагонов метрополитена равно:
jtDKn-60.10“3 п-0,78-3300-60-10“3 - л
>• “ — ---------------------И----------- 5Л
Практические значения передаточных чисел, принятых в
современных типах трамвайных вагонов (7,17 для РВЗ-6), трол-
лейбусов и вагонов метрополитена, весьма близки к определен-
ным выше и обеспечивают предельное использование тягового
двигателя по скорости вращения при минимальных пусковых
токах.
Значение номинальной скорости вращения двигателей при-
мерно на 30—50% выше, чем скорость выхода на первую без-
реостатную ступень скорости при пусковом токе, и может быть
принято равным 29 км/ч для трамвая, 26 км/ч для троллейбуса
и 38 км/ч для вагонов метрополитена.
Тогда номинальная скорость вращения двигателя (ином)
составит:
для трамвая
4000-29 - _ .п А/
п ном =--------= 1 540 об/мин-,
75
для троллейбуса
4000-26 1опп х/
Пном = ------- = 1300 об/мин-,
ном 70
для вагонов метрополитена
3300-38 1у1ПЛ
Пном = ——— = 1400 об/мин.
Следует подчеркнуть, что максимальные скорости и макси-
мальные передаточные числа нельзя превышать, чтобы избежать
появления недопустимых напряжений в крепящих деталях яко-
ря тягового двигателя. Превышение предельных напряжений
даже на небольшую величину может привести к разрушению
обмотки якоря и коллектора.
Приведенные выше значения номинальной и максимальной
скорости вращения и предельных передаточных чисел соответ-
ствуют выпускаемым в настоящее время конструкциям тяговых
двигателей и могут изменяться в зависимости от конкретных
152
особенностей конструкции и дальнейшего совершенствования
технологии.
По заданным скоростям вращения, величине крутящих мо-
ментов и аксиальных усилий должны быть выбраны подшипни-
ки тягового двигателя. Выбор подшипников обычно произво-
дится исходя из срока их службы, равного не менее 10 000 ч. Рас-
чет подшипников предусматривает их работу при номинальной
скорости вращения в течение 85—90% общего времени и при
максимальной скорости вращения в течение 10—15% времени.
Для троллейбусов необходимо также учесть осевое усилие,
возникающее при перемещении кузова и тягового двигателя от-
носительно редуктора, а следовательно, при осевом перемеще-
нии частей кардана.
При трамвайной подвеске ускорения, которым подвергалась
механическая часть тягового двигателя, достигали при макси-
мальных скоростях 5—1g.
При опорно-рамной подвеске не зарегистрированы ускоре-
ния более 1 g. Тем не менее детали механической части, как
указывалось выше, должны быть выполнены из высокопрочных
материалов (сталь и равные ей по прочности материалы) с
надлежащими посадками и надежным креплением деталей и
узлов. Посадка несущих деталей на вал должна выполняться
с посадками, обеспечивающими натяг при предельных значени-
ях допусков.
Коллектор двигателя выбирают исходя из срока его службы
не менее 10 лет при допустимом уменьшении радиального раз-
мера коллектора в процессе ремонтов не менее чем на 10 мм.
Система вентиляции также должна быть выбрана с уче-
том обеспечения надежной эксплуатации двигателя. Наилучшая
система как независимой, так и самовентиляции предусматри-
вает всасывание чистого воздуха из салона пассажирского по-
мещения. При этом необходимо, чтобы перепад аэродинами-
ческого давления в подводящей вентиляционной системе был ми-
нимальным. Для этого желательно, чтобы скорость воздуха в
этой системе не превышала 12 м/сек, а перепад давления в тру-
бах не превышал 5—7 мм вод. ст.
Если воздух поступает в двигатель непосредственно из-под
кузова, необходимо всемерно защитить входное вентиляцион-
ное отверстие от чрезмерного попадания пыли, грязи и снега.
В городах с обильными снегопадами может оказаться целе-
сообразным несколько уменьшить сечение входного отверстия
в течение зимнего периода с тем, чтобы температура обмоток
двигателя в эксплуатационном режиме не опускалась ниже 50—
60° С.
При монтаже двигателей на подвижном составе должен быть
обеспечен свободный выход из двигателя охлаждающего воз-
духа. Нежелательно также заслонять остов двигателя от потока
встречного воздуха, который (в небольшой, правда, степени)
153
охлаждает корпус двигателя и несколько уменьшает нагрев об-
моток. Необходимо всемерно удалять из-под кузова горячий
воздух, выходящий из двигателя и пускотормозных сопротивле-
ний. Перегрев воздуха у входного вентиляционного отверстия
двигателя над окружающим воздухом более чем на 5—7° сле-
дует считать недопустимым.
При монтаже двигателя на подвижном составе должен быть
обеспечен удобный доступ ко всем щеткодержателям, подшип-
никам и отверстиям для входа и выхода вентилирующего воздуха.
Тяговый двигатель должен быть правильно спроектирован и
правильно выбран с точки зрения электрической прочности изо-
ляции. При этом система управления должна исключать появ-
ление чрезмерных коммутационных перенапряжений, могущих
повредить изоляцию двигателя.
Индуктивное сопротивление главной цепи двигателя при бы-
стропротекающих процессах (главным образом индуктивность
рассеяния) составляет 5—10 мгн, а при двух последовательно
соединенных двигателях— 10—20 мгн.
Трудно достаточно точно регламентировать предельные ком-
мутационные перенапряжения. Тем не менее следует считать
безусловно опасным для электрической прочности изоляции
всплеск напряжения, равный двойному номинальному. Если ком-
мутационные перенапряжения складываются с напряжением
сети, их предельная величина не должна превосходить номи-
нального напряжения сети.
На основе этих ограничений может быть определено мини-
мально допустимое время отключения предельных токов (400 а)
при прямолинейном изменении тока по времени:
и = L— ;
dt
550^0,02-^-;
t
0,02-400 n no
= —---------~0,02 сек
550
В связи с тем что процесс отключения протекает при не-
равномерном изменении тока по времени, следует несколько
повысить минимально допустимое время отключения до 0,04±
±0,05 сек.
Возможность применения коммутационной аппаратуры с
высоким быстродействием и, в частности, с лабиринтными ду-
гогасящими камерами должна быть тщательно проверена под-
робными исследованиями на подвижном составе. Применение
подобной аппаратуры для моторных вагонов привело, в част-
ности, к появлению чрезмерных коммутационных перенапря-
жений и повреждению изоляции двигателей. Отключение кату-
шек параллельного возбуждения допустимо лишь при наличии
154
разрядного сопротивления. Необходимо осциллографировать
процесс отключения с целью контроля предельных напряжений.
Правильный выбор двигателя по тепломощности, тяговым
и тормозным характеристикам, коммутационной устойчивости и
конструктивному исполнению, а также надлежащий выбор ком-
мутационной аппаратуры является таким образом важнейшим
элементом проектирования современного подвижного состава.
При выборе двигателя должны быть также учтены возмож-
ные колебания напряжения, изменение уставок в системе управ-
ления, отклонения величины сопротивления движению и т. д.
Выбор двигателя при предельном его использовании крайне
нежелателен.
С другой стороны, чрезмерное увеличение мощности и габа-
ритов двигателя приводит к увеличению веса как самого дви-
гателя, так и сопряженных элементов механической части, а
также к повышению коэффициента вращающихся масс. Напри-
мер, повышение мощности двигателя ДК-207 со 105—ПО кет
до 130 кет приводит к необходимости повышения диаметра яко-
ря. При этом имеет место повышение веса двигателя (при тех
же тяговых характеристиках) примерно на 200 кг и увеличение
коэффициента вращающихся масс на 5%, что эквивалентно по-
вышению веса троллейбуса еще на 500 кг. Кроме того, увеличи-
вается наружный диаметр корпуса с 515 до 560 мм, что соз-
дает трудности при размещении двигателя.
В связи с этим нежелательно существенно превышать по-
требную мощность двигателя. Выбор двигателя для создания
современного подвижного состава должен быть максимально
точным.
Было бы весьма желательным, чтобы приведенные выше ре-
комендации способствовали точному выбору, при котором дви-
гатель без чрезмерного теплового резерва имел бы надлежа-
щую термическую, коммутационную, электрическую и механи-
ческую прочность в тяжелых условиях эксплуатации. Система
последующей эксплуатации двигателей, особенно на тяжелых
маршрутах и при повышенном наполнении подвижного состава,
должна надлежащим образом учитывать параметры применяе-
мых тяговых двигателей. Перегрев обмоток двигателей с изо-
ляцией класса В в условиях эксплуатации должен находиться в
пределах 50—120° С, а при изоляции класса F и Н может быть
повышен до 140—150° С. Коммутационные ограничения долж-
ны быть учтены при проектировании системы управления и пос-
ледующей эксплуатации подвижного состава.
Должно быть обеспечено надлежащее сопряжение общей
конструкции двигателя с механической частью троллейбусов,
трамваев и вагонов метрополитена.
ГЛАВА III
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА тяговых
ДВИГАТЕЛЕЙ
В состав технологического процесса тяговых двигателей кро-
ме общемашиностроительных процессов (отливки, штамповки
и механической обработки резанием) входит значительное чис-
ло специфических процессов, которые охватывают методы изго-
товления обмоточно-изоляционных двигателей, методы терми-
ческой обработки и пайки.
Эти процессы, относящиеся к производству вновь изготов-
ляемых двигателей, должны служить основой проведения ре-
монтных работ (и особенно капитального ремонта) с учетом
практических производственных возможностей ремонтных пред-
приятий.
Ниже приводятся следующие технологические процессы:
1) изготовление сердечников якорей;
2) изготовление катушек якоря;
3) изготовление коллекторов;
4) изолирование сердечников якорей;
5) обмотка и пропитка якорей;
6) наложение и пайка бандажей;
7) пайка обмотки якоря и его отделка;
8) изготовление катушек, наматываемых плашмя;
9) изготовление катушек, наматываемых на ребро;
10) изготовление катушек параллельного возбуждения;
11) изолирование междукатушечных соединений;
12) изготовление манжет коллекторов;
13) термическая обработка валов;
14) термическая обработка пружин щеткодержателей;
14) термическая обработка пружинных фланцев;
16) монтаж подшипников;
17) динамическая балансировка якорей;
18) штамповка листов пакета якоря;
19) изготовление деталей щеткодержателей.
156
Эти процессы могут быть разбиты на три основные группы:
а) технологические процессы, связанные с изготовлением
якорей: изготовление сердечников, катушек якоря и коллекто-
ров, обмотка якорей, наложение бандажей, балансировка яко-
рей;
б) технологические процессы изготовления катушек добавоч-
ных и главных полюсов;
в) прочие технологические процессы: термическая обработ-
ка, сборка индуктора, монтаж подшипников, изготовление де-
талей щеткодержателей и пр.
При этом следует различать две основные группы процес-
сов изготовления обмоток: процессы производства машин с изо-
ляцией класса В и процессы изготовления машин с кремний-
органической изоляцией класса F и Н.
1. Технологический процесс изготовления якорей
Процесс изготовления якорей состоит из следующих основ-
ных частей:
1) изготовление сердечников;
2) изготовление катушек якоря;
3) изготовление коллекторов;
4) подготовка сердечников;
5) обмотка якоря;
6) пайка якоря;
7) наложение бандажей и забивка клиньев;
8) сушка и пропитка;
9) отделка якоря;
10) балансировка.
Изготовление сердечников. Листы пакета якоря штампуют-
ся компаундными штампами на эксцентриковых прессах. Выруб-
ное усилие может быть определено по формуле
F = 45Sp, кг,
где S — толщина листа в мм;
р — периметр листа (вырубки) в мм.
Для двигателей новой единой серии при 21 = 35 вырубное
усилие равно 93 т.
Листы пакета якоря в электродвигателях единой серии по-
крываются бакелитовым лаком по ГОСТ 904—46.
Лак разводится этиловым техническим спиртом до вязко-
сти 40—50 сек по воронке ВЗ-4 (лак, служащий для добавки,
разводят до вязкости 20—25 сек).
Процесс лакировки листов пакета якоря состоит из трех
основных операций:
а) нанесение лаковой (или эмалевой) пленки ;
б) сушка или запекание нанесенной пленки;
в) охлаждение листов и их укладка.
157
При использовании в качестве покрытия листов бакелитово-
го лака процесс можно вести следующим образом.
Лакировка может производиться на конвейерной печи дли-
ной 811 и шириной 1 м со скоростью ленты 10—12 м/мин. Нагрев
листов может осуществляться посредством инфракрасных излу-
чателей общей мощностью 50—70 кет.
Технологический процесс лакировки может выполняться в
следующей последовательности.
Отрегулировать нажатие подающих валиков так, чтобы сум-
марная толщина пленки с обеих сторон при одном покрытии
была 0,013—0,015 мм, при двух покрытиях 0,026—0,03 мм (что
соответствует привесу пленки после одной лакировки 0,18% и
после двух лакировок 0,35%).
Проверить уровень лака в корыте машины (валик должен
погружаться в лак на 20 мм), включить вентилятор и пустить
конвейер и валики.
Листы стали, загрязненные маслом или керосином, проте-
реть насухо хлопчатобумажными концами, смоченными бензи-
ном, и пропустить 1 раз через машину без лакировки.
Пропустить через печь пробные образцы листовой стали и
при удовлетворительном качестве покрытия (надлежащая тол-
щина пленки, отсутствие непокрытых мест и полное просыха-
ние)‘Приступить к массовой лакировке.
Сопротивление пакета после двух лакировок должно быть
не менее 30 ом при давлении 600 кГ.
После лакировки листы направляются на участок сборки па-
кета якоря.
При сборке необходимо обеспечить монолитность сердечни-
ка. Для этого применяются склеенные из основных листов кон-
цевые пакеты. В двигателях прежних выпусков применялись
крайние листы толщиной 1,0—1,5 мм, однако необходимость
штамповки этих листов специальным штампом и практическая
невозможность точного совмещения штампов основных и край-
них листов приводили к крайне нежелательному смещению
крайних и основных пакетов, что вынуждало уменьшить шири-
ну крайнего листа (по сравнению со средним) на 1 мм и более.
В связи с этим в настоящее время для предотвращения «рас-
пушения», или «веера», крайних листов применяется склейка
крайних листов в монолитный пакет толщиной 10—12 мм. Пос-
ле склейки крайние пакеты выдерживают без смещения листов
операцию фрезеровки зубцов. Склейка может производиться
клеем типа БФ, но для двигателей с кремнийорганической изо-
ляцией желательно применять более теплостойкий клей на ос-
нове эпоксидной смолы ЭД-6, которая отличается высокой
адгезионной способностью к металлам, теплостойкостью и вла-
гостойкостью. Удельное разрывное усилие при применении клея
БФ-2 составляет 40—45 кГ]см2, а при применении эпоксидного
клея — до 66 кГ/см2.
158
Технологический процесс склейки крайних листов может
проводиться в следующей последовательности.
Перед склейкой листы якоря должны подвергаться травле-
нию для удаления окалины. Допускается применение нетравле-
ной стали с незначительной окалиной, если при перегибе листа
на 180° окалина не отслаивается. Заусенцы с листов должны
быть полностью удалены. Применяемый для склейки эпоксид-
ный клей, содержащий 87% смолы ЭД-6 и 13% триэтанолами-
на, приготовляется следующим образом.
Смола ЭД-6 загружается в бак и разогревается до темпера-
туры 85—90°С (полное расплавление смолы).
В расплавленную смолу небольшими порциями при постоян-
ном перемешивании добавляется требуемое количество триэта-
ноламина (отвердитель), после чего смолу охлаждают до тем-
пературы 50—60° С и разводят спирто-ксилольной смесью, со-
стоящей из одной части ксилола и одной части этилового спир-
та, до вязкости 40—50 сек по воронке ВЗ-4 при 20° С.
Не допускается оставлять смолу с введенным в нее отверди-
телем в неразведенном состоянии более чем на 1 ч.
Разведенный до рабочей вязкости клей пригоден к употреб-
лению 8—10 суток, так как он желатинизирует.
Клей готовить в небольшом количестве, необходимом для
заполнения корыта лакировочных вальцев.
По мере расхода клея в корыто добавлять свежие порции
клея.
Склейка листов производится следующим образом. Про-
мытые бензином листы пропускают 1 раз через вальцы лакиро-
вочной машины.
Далее необходимо:
набрать листы на стойку с расстояниями 2—3 мм, перенести
стойки с листами в сушильный шкаф и просушить при темпе-
ратуре 100—110° С в течение 10—15 мин;
собрать листы в приспособлении в пакеты согласно черте-
жу. Верхний лист каждого пакета кладется нелакированным.
Между пакетами прокладывается прокладочный лист, предва-
рительно смазанный смазкой СКТ и высушенный при темпера-
туре 190—200° С;
собранные стопкой в предварительно смазанной СКТ и вы-
сушенной пресс-форме пакеты запрессовать удельным давлени-
ем 50—70 кГ1см2, затем заклинить приспособление, не снимая
давления;
поставить приспособление с пакетами в печь, нагретую до
180—190° С, и выдержать при этой температуре в течение вре-
мени, указанного в табл. 12.
Вынуть приспособление с пакетами из печи и, охладив
до температуры цеха, распрессовать приспособление, вынуть
склеенные пакеты и осторожно снять ножом несмазанные
листы.
159
Зачистить пакеты по наруж-
Таблица 12
Время выдержки
Вес приспособления с пакетами в кг Время вы- держки в печи в ч
До 30 2
31 — 100 2,5
Более 100 3
ному и внутреннему диаметрам
на станке со стальными щет-
ками.
В случае образования нате-
ков клей в пазах пакетов про-
извести их опиловку.
Качество склейки пакетов
проверяется внешним осмот-
ром.
Отслаивание листов свидетельствует о плохой склейке и
служит основанием для браковки.
Возможна проверка качества склейки путем простукивания
металлическим предметом: при качественной склейке не долж-
но быть глухого или дребезжащего звука.
Периодически необходимо проверять прочность склейки на
изгиб путем изгибания зубца под углом 180°.
При сбрасывании пакета плашмя с высоты 1,5 м на сталь-
ную плиту пакет не должен давать щелей и растрескивания
между отдельными листами.
После штамповки и лакировки основных листов якоря и
склейки концевых пакетов можно приступить к сборке сердеч-
ника, т. е. к напрессовке на вал сначала задней нажимной
шайбы, а затем и пакета листов якоря.
После сборки пакета, которая выполняется в вертикальном
положении, на трех направляющих шпонках производится на-
прессовка передней нажимной шайбы с усилием прессования
22—26 т.
Собранный пакет желательно дорновать для обеспечения
нужного размера ширины паза и надлежащего состояния его
поверхности под укладку обмотки.
Необходимо обеспечить точность сборки ласточкиного хво-
ста для забивки клина. Острые углы на торцах сердечника
должны быть сглажены опиловкой. Сердечник необходимо
тщательно очистить от пыли и грязи. Желательна предваритель-
ная (до обмотки) пропитка сердечника. После отделки сердеч-
ника производится обработка нажимной шайбы с тем, чтобы
после напрессовки коллектора было обеспечено его правильное
положение относительно торца вала. Усилие запрессовки кол-
лектора — 30 т.
Изготовление катушек якоря. Следует различать три вида
катушек якоря:
а) одновитковые катушки из шинной меди, изолированной
микалентой, применяемые в двигателях ДК-202 и ДК-256;
б) одновитковые катушки из провода ПСД, ПСДК и ПСДКТ
с изоляцией класса Вис кремнийорганической изоляцией, при-
меняемые в двигателях ДК-207, ДК-255, ДК-257, ДК-259.
ДК-Ю4 и ДК-108.
160
в) двухвитковые катушки из провода ПСД и ПБД, приме-
няемые в двигателях типа ДК-254 и ДК-258.
В первый период производства двигатели изготовлялись пре-
имущественно из шинной меди, изолированной микалентой.
Изготовление одновитковых катушек якоря из шинной меди.
Этот процесс может быть разбит на следующие операции: фор-
мовка элементарных катушек, наложение межвитковой изоля-
ции, сборка комплектных катушек и наложение корпусной изо-
ляции.
Формовка элементарных катушек производится в следующей
последовательности.
Отрезка на специальном станке заготовки обмоточной
меди нужной длины с одновременной правкой меди посред-
ством ее протяжки через зажимное устройство. Аналогично вы-
полняется эта же операция и для изолированной меди марки
псд-псдк.
Последующая полуда концов и загиб будущей головки ка-
тушки якоря на ребро (одновременно 5—10 шт.). При образо-
вании головки у провода со стеклянной изоляцией происходит
разрушение этой изоляции в месте изгиба. Оголенное место
дополнительно изолируется стеклянной лентой.
Формовка элементарной катушки на специальном приспособ-
лении (горбыле): образование головки, прямолинейной части
и лобовых частей с приданием им необходимой формы в тан-
генциальном и радиальном направлениях, отгиб участков, под-
ходящих к коллектору и входящих в шлицы. Последняя опера-
ция выполняется обычно для пяти—восьми катушек.
Изолировка катушек якоря из шинной меди (межвитковая
изоляция — микалента) может производиться следующим об-
разом.
Изолировать отдельные элементарные катушки микалентой
в полнахлеста, собрать в пакет, промазать внутренние поверх-
ности в пазовых и лобовых частях катушек глифталевым лаком
с содержанием основы 50 + 5%, проложить прокладки в углы
катушек согласно чертежу, выровнять и обжать пазовые и ло-
бовые части катушек в изолировочных тисках, наблюдая за це-
лостью изоляции на ребрах и углах.
Проложить прокладки в концы катушки согласно указани-
ям на чертеже.
При изолировке не допускаются обрывы и наставки изоля-
ции в пазовой части катушки.
Стыки между шелкослюдяной лентой и микалентой распо-
лагать со сдвигом согласно чертежу во избежание утолщений
лобовых частей.
Забандажировать весь пакет катушки одним слоем времен-
ной хлопчатобумажной ленты.
После изолировки сушить пакет катушек в вакуумной печи
при температуре НО—120° С в вакууме не менее 400 мм в тече-
11—1091
161
ние 12 ч или в паровой печи с циркуляцией воздуха в течение
24 ч при температуре ПО—130° С.
Вынуть катушки из печи и отправить на прессовку.
Перед прессовкой прогреть одну из пазовых частей катуш-
ки в электрическом нагревателе не менее 5 мин j\q размягчения
изоляции.
Заложить нагретую часть катушки в пресс-форму, установ-
ленную на пневматический пресс, запрессовать и охладить под
давлением до температуры не выше 40° С.
Аналогично нагреть и запрессовать вторую пазовую часть
катушки.
Изолировка катушек якоря из шинной меди. Нарезать про-
стынки из микабумаги или микашелка размером, указанным в
чертеже.
Изолировку углов катушки производить до или после нало-
жения пазовой изоляции согласно указанию на чертеже.
Укрепить катушку в приспособлении, наложить простынку
на нижнюю пазовую часть катушки и равномерно, без переко-
сов, складок и морщин, обернуть ее вокруг катушки.
Утянуть простынку руками, следя за равномерностью утя-
гивания без перекосов, морщин и складок. Укрепить утянутую
простынку в нескольких местах обрезками ленты.
Изолировать нижнюю часть катушки наружной изоляцией,
проложив в концы прокладки, если есть на то указание в чер-
теже.
Укрепить катушку в приспособлении и аналогично изолиро-
вать верхнюю часть катушки.
Обжать пазовые и лобовые части катушки в тисках с фибро-
выми губками.
Проверить размеры согласно указаниям на чертеже и испы-
тать катушки на отсутствие межвитковых замыканий и электри-
ческую прочность корпусной изоляции.
Изготовление одновитковых катушек из провода ПСД,
ПСДК, ПСДКТ.
Процесс состоит из двух основных операций: формовка эле-
ментарной катушки (см. выше); сборка комплектных катушек
якоря и наложение корпусной изоляции (класса В или класса
F—Н).
Наложение корпусной изоляции класса В. Изолировать кон-
цы катушек якоря, снять с головок и углов катушки времен-
ную ленту, изолировать лобовые части согласно чертежу.
Собрать катушки в пакет, проложить в пазовых и лобовых
частях и в головках катушки прокладки согласно чертежу и
связать катушку в головках временной лентой.
Наложить последовательно на обе пазовые части катушки
простынки из микабумаги или микашелка и равномерно, без
перекосов, складок и морщин обернуть их вокруг пазовых час-
тей катушки.
162
Утянуть простынки руками, следя за равномерностью утя-
гивания.
Укрепить утянутые простынки временной лентой, наложен-
ной в разгон.
Изолировать катушки наружной стеклянной лентой.
Обжать лобовые и пазовые части катушки в тисках с фиб-
ровыми губками.
Замыть концы катушки хлопчатобумажными концами, смо-
ченными в бензине, проверить размеры катушек и проверить
электрическую прочность изоляции между витками и относи-
тельно корпуса.
Наложение корпусной изоляции класса F и Н. После изоли-
ровки концов и головок собрать элементарные катушки, поло-
жить катушку якоря на стол, раздвинуть проводники и прома-
зать широкие стороны каждого проводника от головки до кон-
цов лаком ЭФ-5Т с содержанием основы 50—60% и удельным
весом 0,96—1,01.
У крайних проводников наружные стороны не промазывать.
Вновь собрать катушки в пакет, проложить вертикальные про-
кладки в углы и горизонтальные прокладки в лобовые и пазо-
вые части согласно чертежу, затем изолировать пазовые части
катушек стекломикалентой (простынкой), промазав перед этим
пакет катушки лаком ЭФ-5Т, после чего пазовые части кату-
шек изолировать вторым слоем стекломикаленты с заходом на
лобовые части, в соответствии с чертежом, промазав перед изо-
лировкой катушку лаком ЭФ-5Т.
Изолировать наружной лентой, проложив прокладки в кон-
цы и на верхние пазовые части, согласно чертежу.
Конец наружной ленты закрепить двумя оборотами липкой
изоляционной стеклоленты.
Проверить размеры согласно чертежу и испытать катушки
на отсутствие межвитковых замыканий и относительно корпуса.
Изготовление двухвитковых катушек якоря с изоляцией
класса А, В и F, Н состоит из двух основных операций: намотка
и растяжка элементарных катушек; сборка катушек (секций) в
пакет и наложение корпусной изоляции.
Намотка. Установить барабаны с проводом на стойке, про-
пустить концы провода через направляющие плашки, встав-
ленные в натяжную коробку, отрегулировать натяжение про-
вода.
Натяжение должно быть наибольшим; при котором не про-
исходит повреждения изоляции провода и вытягивания меди.
Намотать катушку якоря на шаблоне, руководствуясь чер-
тежом.
Во время намотки изолировать головки каждого оборота ка-
тушек киперной лентой и следить, чтобы провод плотно прилегал
к сердечнику шаблона, для чего подбивать витки через фибро-
вую подбойку.
11*
163
В случае выворачивания провода при намотке катушек пакет
провода катушки в процессе намотки бандажировать по всей
длине хлопчатобумажной лентой.
Снять катушку якоря с шаблона и связать ее в четырех ме-
стах тафтяной лентой или микалентной бумагой.
Растяжка. Установить катушку якоря на растяжном станке,
в специальных пазовых и головных кулачках и растянуть ее,
подбивая лобовые части через фибровую подбойку деревянным
молотком. Затем вынуть катушку якоря из кулачков и отформо-
вать на шаблоне лобовые части по радиусу при помощи деревян-
ного молотка.
После растяжки и формовки радиуса не должно быть сполза-
ния витков одного слоя катушки на другой. Катушки из провода
ПБД пропитать.
Пропитка. Сушить катушки якоря в печи при температуре
110—130° С в течение 2 ч.
Вынуть катушки якоря из печи и в горячем состоянии погру-
зить в бак с лаком № 447 с содержанием основы 25%. Пропиты-
вать в лаке не менее 3 мин до прекращения выделения пузырь-
ков воздуха.
После пропитки подвесить катушки (концами вверх) для сте-
кания излишков лака на 10 мин, затем сушить их на воздухе не
менее 30 мин.
Вторично погрузить катушки якоря в бак с лаком, выдер-
жать не более 5 сек, вынуть их из лака, дать стечь излишкам ла-
ка в течение 20 мин, подвесив их концами вверх.
Сушить катушки якоря в печи при температуре НО—130° С
не менее 8 ч до отсутствия отлипа, подвесив их концами вниз.
Концы элементарных катушек якоря из провода ПБД, ПСД,
ПСДК зачистить на станке со стальными щетками от изоляции
и от окислов на меди по размерам, указанным в чертеже, и лу-
дить соответствующим припоем.
Наложение корпусной изоляции катушек из провода ПСД и
ПСДК производить аналогично изоляции одновитковых секций
из провода ПСД—ПСДК.
Наложение корпусной изоляции катушек якоря типа ДК-254
из провода ПБД проводить в соответствии с чертежом с промаз-
кой лакоткани лаком 1154.
Технологический процесс изготовления коллекторов. Для
машин с изоляцией класса В — с коллекторным миканитом на
шеллаке и с изоляцией класса F и Н — с амофосным коллектор-
ным миканитом.
Для изготовления манжет применяется (для изоляции класса
В, F и Н) формовочный миканит типа ФФША на шеллаке.
Изготовление миканитовых манжет. Миканитовые манжеты
для коллекторов тяговых двигателей толщиной 1,5 мм изготовля-
ются из формовочного миканита марки ФФШ\ толщиной
0,25 мм.
164
Процесс изготовления манжет заключается в прессовке и
склейке специальных заготовок (зубчатых секторов) (рис. 75).
Существует специальная методика расчета размеров зубчатого
сектора.
Прессовка производится в специальных пресс-формах на гид-
равлическом прессе.
Технологический процесс из-
готовления миканитовых кону-
сов можно вести следующим
образом.
Собрать в стопку миканит,
разметить по шаблону-выкрой-
ке и вырезать секторы с зубца-
ми на ленточной пиле. Отвесить
необходимое количество секто-
ров на одну манжету и сложить
каждую навеску в две пример-
но равные стопки.
Смазать одну сторону каж-
дого сектора тонким слоем
шеллачного лака, который сле-
дует разбавить спиртом до со-
Рис. 75. Зубчатый миканитовый сектор.
держания основы 25%, склеить
секторы в каждой стопке между собой со сдвигом на 74 шири-
ны зубца для того, чтобы перекрытие распределялось равномер-
но по всей длине окружности манжеты.
Прогреть склеенные стопки на плите, нагретой до 150° С, до
полного размягчения связующего, разглаживая при этом сектор
для устранения воздушных мешков.
Поместить пресс-форму в печь с электрообогревом и нагреть
ее до 170—180° С. Рекомендуется помещать пресс-форму в печь
в раскрытом виде.
Температуру пресс-формы определять специальной термо-
парой, которая вставляется в матрицу и прижимается пуан-
соном.
Извлечь горячую пресс-форму из печи и смазать матрицу и
пуансон специальной смазкой (раствор каучука СКТ в бензине:
10% каучука СКТ кремнийорганического по ВТУ ЛЧ 51—57 и
90% бензина).
Заложить в пресс-форму в два приема разогретые секторы,
склеенные стопками, осаживая их каждый раз вглубь при по-
мощи специального цилиндра, и вставить пуансон, расправляя
зубцы заготовок.
Поместить просс-форму на плиту гидравлического пресса и
запрессовать манжету удельным давлением 250 кГ!см2.
Охладить пресс-форму под давлением до температуры не
выше 40° С и снять с пресса.
166
Обрезать припуски миканита, выступающие по наружному
и внутреннему диаметрам, на специальном станке или вручную
стамеской и распрессовать манжету на ручном прессе при по-
мощи распрессовочных колец.
Зачистить края манжеты шлифовальной шкуркой и проте-
реть чистой, сухой тряпкой.
Манжеты не должны иметь повреждений (раздавливание,
надрывы).
Толщина манжет должна соответствовать размеру на чер-
теже.
Измерение толщины производить в следующих частях ман-
жеты: на конусе 3 и 30°, на большом и малом радиусе и на бор-
тике.
Каждая часть проверяется не менее чем в четырех точках
по окружности. Проверка производится выборочно.
Электрическая прочность каждой манжеты проверяется на-
пряжением 7 кв.
Хранить манжеты в сухом, чистом, отапливаемом помеще-
нии, завернутыми в бумагу.
В двигателях некоторых типов применялись также бумажно-
миканитовые манжеты.
Подготовка и обработка пластин. Выправить коллекторные
пластины при помощи медного молотка на плите или при помо-
щи фрикционного пресса и снять пилой заусенцы. При провер-
ке на плите зазор между пластиной и плитой должен быть не
более 0,05 мм.
Фрезеровать и лудить шлицы медных пластин припоем
ПОС-ЗО для машин с изоляцией класса В и кадмировать слоем
8 мк для машин с изоляцией класса F и Н по специальному
технологическому процессу.
После лужения выправить щечки петушков легкими удара-
ми молотка через деревянную или фибровую подкладку.
Сборка в кольцо и запрессовка. Собрать медные и микани-
товые пластины в круг на специальном диске с канавками для
миканитовых пластин.
Миканитовые пластины поступают на сборку калиброван-
ными по толщине.
Связать собранный пакет пластин двумя бандажами из
отожженной стальной проволоки, выровнять пластины ударами
молотка, установить диск с пластинами на плиту гидравличе-
ского пресса и выверить вертикальность положения коллектор-
ных пластин по угольнику.
Снять нижний проволочный бандаж, установить по окруж-
ности чугунные плашки на равном расстоянии друг от друга,
надеть на них стальное коническое запрессовочное кольцо с
углом конуса 4°. В случае надобности перед установкой коль-
ца связать плашки отожженной стальной проволокой.
166
Запрессовать комплект пластин давлением 45 т, при кото-
ром удельное боковое давление на миканит между пластинами
равно 500 kFIcm2*.
Высота посадки кольца по всей длине окружности должна
быть одинаковой, а середина запрессовочного кольца должна
находиться выше середины меди на 5—10 мм.
Снять комплект пластин с диска. Замерить диаметр комплек-
та и сравнить его с диаметром по чертежу.
Если диаметр комплекта пластин соответствует размеру на
чертеже, передать его на следующие операции.
Если же диаметр комплекта пластин не соответствует раз-
меру на чертеже, рассыпать пластины, определить потребную
толщину миканитовых пластин путем расчета и производить
сборку с требуемым миканитом.
В тех случаях когда минусовые отклонения меди полностью
не компенсируются плюсовыми отклонениями миканита, разре-
шается применять утолщенные на 0,2 мм против нормального
размера миканитовые пластины, распределив их равномерно по
окружности.
Утолщенные пластины с торца закрасить эмалью ГФ-92-ХК
для удобного контролирования равномерного их распределения.
Поместить комплект пластин в печь и выдержать его при
температуре* 170—180°С в течение 7 ч для изоляции класса В
и при температуре 190—200° С в течение 8 ч для изоляции клас-
са F и Н.
Вынуть комплект пластин из печи и немедленно запрессо-
вать его вторично при той же величине давления.
Снять комплект пластин с пресса и охладить его в камере
или на воздухе до температуры цеха.
После охлаждения дополнительно запрессовать в холодном
состоянии при той же величине давления, по прежнему режиму.
Вторично нагреть комплект пластин и вновь запрессовать
его тем же давлением.
После охлаждения комплекта пластин до температуры цеха
еще раз запрессовать его тем же давлением.
При прессовках пластины не должны смещаться по высоте,
торцы миканитовых пластин, выступающих из меди, должны
лежать в одной плоскости.
Обработка коллекторных пластин. Произвести выточку «лас-
точкиного хвоста» в меди в соответствии с чертежом.
При выточке «ласточкиного хвоста» следить за концентрич-
ностью и отсутствием перекоса расточки с обеих сторон, кото-
рые должны обеспечиваться технологическим процессом обра-
* Давление при запрессовке «в кольцо» с конусностью 4° может быть
приближенно определено по формуле Р—3-500 F (кг), где F—площадь пла-
стины коллектора (cjw2).
167
ботки (например, путем посадки на выверенную разжимную
оправку и проточки контрольного кольца на оправке, а также
выверки при переворачивании).
Обработанную поверхность зачистить шкуркой.
Продуть комплект пластин сжатым воздухом', зачистить ша-
бером или личной пилой заусенцы и заволочки.
Для лучшей видимости заусенцев и заволочек в процессе
зачистки «ласточкиного хвоста» меди протереть ее кистью, слег-
ка смоченной смесью, состоящей из бензина и уайт-спирита,
взятых в отношении 1:1.
Очистить коробку (втулку) коллектора и шайбу от грязи
хлопчатобумажными концами и продуть сжатым воздухом.
Протереть миканитовые манжеты и цилиндр хлопчатобумаж-
ными салфетками. Установить коробку коллектора на плиту и
надеть манжету на коробку.
Поставить комплект пластин и миканитовый цилиндр на
втулку коллектора, вложить вторую манжету и шайбу кол-
лектора.
После сборки установить болты или гайку.
Выверить при помощи специального шаблона положение
шпоночной канавки по отношению к пластинам коллектора.
При запрессовке следить за тем, чтобы не было перекоса пла-
стин и шайбы по отношению к коробке.
Перекос проверяется рейсмусом.
Затянуть болты или гайку до отказа, не снимая давления.
У коллекторов с миканитовыми манжетами класса Н затянуть
болты или гайку без давления, от руки, на сборочной плите и
закрыть зазор между миканитовой манжетой и медью, скручен-
ной хлопчатобумажной или стеклянной лентой, указанной в чер-
теже, и тщательно закрасить его эмалью ГФ-92-ХК. Затем за-
бандажировать вылеты манжет отожженной стальной проволо-
кой одним двухвитковым бандажом и поместить коллектор в печь
и выдержать его при температуре 150—160° С в течение 6 ч.
Температура коллектора контролируется термопарой.
Вынуть коллектор из печи и немедленно запрессовать на гид-
равлическом прессе давлением 33 т. Далее подтянуть гайку
до отказа специальным ключом, не снимая давления, и охла-
дить коллектор до температуры цеха, запрессовать его давлени-
ем, указанным в чертеже, и снова подтянуть болты и гайку до
отказа.
Снять давление, подложить под кольцо подкладки и выпрес-
совать коллектор, проверить горизонтальность плдстин рейсму-
сом и вертикальность угольником.
Расклинить петушки коллектора деревянными клиньями. Про-
точить рабочую поверхность и петушки коллектора, руководст-
вуясь при этом чертежом и технологическим процессом. Выбить
из петушков коллектора расклинки.
168
Повторно нагреть и запрессовать коллектор по предыдущему
процессу.
Разгон на разгонном станке с обогревом. Закрепить горячий
коллектор сразу после последней запрессовки в разгонном станке
и вращать его в течение 15 мин с разгонным числом оборотов,
равным 4800 об!мин.
Во время разгона температура коллектора должна быть
130—150° С, а перед разгоном не менее 130е С.
Снять коллектор со станка, установить его на плиту гид-
равлического пресса, запрессовать давлением 33 т и подтянуть
болты или гайку до отказа.
Температура коллектора во время прессовки должна быть не
ниже 110° С.
При запрессовке следить за тем, чтобы не было перекоса пла-
стин и шайбы по отношению к коробке.
Перекос проверяется рейсмусом.
Произвести второй разгон и подтяжку коллектора.
Отделка и испытание коллектора. Снять заволочки, выпра-
вить и прочистить петушки коллектора, не допуская обрыва ще-
чек петушка и повреждения полуды.
Подрезать торцы коробки коллектора в соответствии с черте-
жом и технологическим процессом.
Испытать коллектор на отсутствие межламельных замыканий
напряжением 400 в (в течение 1—3 сек) с устранением заво-
лочек.
Установить коллектор на испытательном столе и туго обвя-
зать медные пластины стальной проволокой, навитой в виде
пружины.
Присоединить один электрод к коробке коллектора, а дру-
гой — к проволоке, обвязывающей медные пластины.
Испытать изоляцию коллектора пластин относительно короб-
ки напряжением 5 кв в течение 1 мин.
Коллекторы двигателей для метрополитена испытывать на-
пряжением 6 кв.
Ремонт. При пробое изоляции или при замыкании между
пластинами внутри коллектор разобрать и устранить причины
пробоя или замыкания.
Перед разборкой коллектор запрессовать в специальное
кольцо.
После устранения причин, вызвавших разборку, коллектор
собрать и повторить весь процесс сборки и формовки и испыта-
ния коллектора.
Вспомогательные материалы, применяемые при изготовле-
нии коллектора:
проволока стальная отожженная диаметром 1,5—2 мм\
шкурка электрокорундовая № 80—100, ГОСТ 5009—52;
бензин-растворитель (уайт-спирит), ГОСТ 3134—52;
эмаль красная ГФ-92-ХК, ГОСТ 9151—59;
12—1091
169
бензин БР-1, ГОСТ 443—56;
ксилол, ГОСТ 10465—39;
хлопчатобумажные концы и салфетки.
Подготовка сердечников якоря. Для изолировки и выпечки
нажимных шайб якорей машин постоянного тока с кремний-
органической изоляцией нужно выполнить следующие техно-
логические операции: нарезать изоляцию по размерам, указан-
ным в чертеже, очистить шайбы якоря от пыли, грязи и масла
тряпкой, смоченной в бензине, и смазать нажимные шайбы
лаком и наложить изоляцию согласно указаниям на чер-
теже.
При укладке изоляции промазывать каждый слой лаком
К-47, следить за числом слоев и правильностью перекрышки
изоляции.
При укладке слои изоляции крепить лентой, указанной в
чертеже. Лента должна наматываться возможно туже с мини-
мальным количеством оборотов, необходимых для закрепления
изоляции. Следить за тем, чтобы изоляция вплотную подходила
к петушкам коллектора и к железу якоря.
Изолировку производить с учетом того, что опрессованная
изоляция в местах выхода секции из паза должна находиться
на одном уровне с дном паза, а у коллекторных пластин долж-
на быть на 1 мм выше] дна шлица.
Наложить стяжки на изолированные шайбы сердечника,
предварительно посыпав изоляцию тальком, и затянуть стяжки
до отказа.
Загрузить сердечник в печь и выпечь при температуре
110—130° С в течение 5 ч и при температуре 180—190° С в тече-
ние 15 ч.
Укладку сердечников на тележку производить так, чтобы
был обеспечен свободный доступ горячего воздуха ко всей по-
верхности сердечника.
По окончании выпечки вынуть сердечник из печи, охладить
до температуры цеха и снять стяжки.
Поверхность изолированных шайб якоря не должна иметь
складок, вздутий или других повреждений.
Уровень изоляции у дна паза и шлица должны соответство-
вать перечисленным выше требованиям.
Изоляция шайб должна быть плотной и монолитной (прове-
рять простукиванием и на ощупь).
Применяемый для промазки лак К-47 должен быть предва-
рительно разведен толуолом до удельного веса 1,14—1,16, что
соответствует содержанию основы в лаке 60—70%.
Изолировка нажимных шайб электродвигателей с изоляцией
класса В производится способом укладки выгнутой по форме
цилиндра изоляции из гибкого маканита с закреплением их стек-
лянной лентой. Изоляция шайбы со стороны привода закреп-
ляется в соответствии с указаниями на чертеже.
170
Обмотка якорей. Нарезать изоляцию по размерам, указан-
ным в чертеже.
Установить сердечник на стойку, устранить распушение же-
леза якоря подбивкой молотком крайних листов железа, про-
дуть сердечник якоря сжатым воздухом и очистить его от пыли
и грязи.
Разметить якорь по схеме, указанной в чертеже, при помо-
щи специального шаблона.
В случае смещения пластин коллектора по отношению к па-
зам сердечника на величину, большую предусмотренной черте1
жом, обмотку не производить.
Изолировать пазы якоря согласно указаниям на чертеже.
Заложить одну катушку якоря в паз. Если размеры ее в па-
зовой части окажутся меньше предусмотренных на чертеже, то
паз доизолировать.
Катушки якоря, чрезмерно туго идущие в пазы, к эксплуата-
ции не пригодны.
Примерить катушку на якоре, разметить и обрезать концы
катушки по указанию в технологической карте, следя за тем,
чтобы концы как по длине, так и по форме соответствовали
шлицу коллектора и не задирались вверх.
Катушки якоря, имеющие жесткую, прессованную изоляцию
пазовой части (изолированные микалентой), перед укладкой в
паз нагреть в печи до температуры 60—70° С.
Натереть пазовую часть катушек якоря парафином и зало-
жить их в пазы, соблюдая указанные в чертеже вылеты пря^
молинейной части.
Заложить нижние концы катушек якоря в шлицы коллею
тора.
При закладке следить за тем, чтобы прямолинейные части
проводников лежали вдоль оси якоря, а уровень изоляции на1
жимных шайб якоря не был ниже уровня дна шлица коллек-
торных пластин. Между катушками в изгибах около петушков
коллектора проложить изоляционные прокладки в соответствии
с указаниями на чертеже.
Заложить между верхним и нижним рядом катушек якоря
в лобовой и пазовой частях изоляцию по чертежу.
Концы нижнего ряда катушек якоря, отрезанные по форме
шлица, осадить до дна фрезеровки шлица коллекторных пла-
стин.
Заложить в паз катушку якоря верхнего ряда и осадить ее
молотком через фибровую подбойку.
Если пазовая часть катушек якоря окажется вровень или
ниже дна бандажной канавки, добавить изоляцию между ряда-
ми катушек якоря и продолжать укладку, осаживая посредством
подбойки пазовые и лобовые части обмотки.
Заложить в шлицы коллектора концы верхнего ряда кату-
шек якоря, посадить их вплотную до концов нижнего ряда.
12* 171
По окончании обмотки уложить осадочный временный бан-
даж, предварительно проверив правильность обмотки, отсут-
ствие межвиткового замыкания и электрическую прочность
изоляции.
Якори с креплением пазовой части обмотки кЛиньями после
намотки осадочного бандажа охладить до окружающей темпе-
ратуры.
Установить якорь на стойку, осадить концы верхних катушек
в шлицах коллектора. Забить в шлицы коллектора, поверх кон-
цов верхнего ряда катушек, клинья из мягкой луженой меди по
чертежу.
Обрезать на станке или обрубить концы катушек якоря и
клинья, выступающие из петушков, легкими ударами молотка ве-
сом 350—400 г.
Снять проволочный осадочный бандаж с лобовых частей и па-
кета якоря.
Забить изоляционные клинья в «ласточкин хвост» пазов якоря
согласно указаниям на чертеже.
Если после осадки проволочным бандажом поверхность ка-
тушки якоря окажется ниже дна «ласточкина хвоста», то в пазы
проложить прокладки из миканита.
Клин в «ласточкин хвост» пазов якоря должен забиваться с
расчетом обеспечения натяга между катушками якоря и клином,
он должен плотно прилегать ко всей внутренней поверхности
«ласточкиного хвоста» и туго входить в него под сильными
ударами стального молотка через фибровую подбойку. Клин
должен находиться в пазу плотно, не иметь трещин или
сколов.
Пайка обмотки якоря. В настоящее время применяются два
основных метода пайки проводников обмотки якоря с коллек-
торными пластинами: пайка в ванне и контактная пайка.
При пайке в ванне температура коллектора отличается от
температуры находящегося в ванне припоя примерно на 100°.
При пайке оловянистыми припоями температура сплава поддер-
живается равной 300—320° С. Соответственно температура меди
составляет 200° С. При этой температуре еще не происходит ре-
кристаллизации и снижения твердости твердотянутой меди.
Кроме того, термические напряжения в коллекторе лежат еще
в допустимых пределах.
Для машин класса F и Н применяются припои с температу-
рой плавления 320° С, что при пайке в ванне потребовало бы на-
грева сплава до 400—420° С. При этом температура меди кол-
лектора могла бы достигнуть 300—320° С, что выше температуры
рекристаллизации твердотянутой обычной меди и весьма близко
к температуре рекристаллизации кадмиевой меди.
В связи с этим пайка высокотемпературными припоями про-
изводится контактным методом с одновременным разогревом
лишь одной пластины. При этом, как показали проведенные ис-
172
следования, температура меди коллектора находится в допусти-
мых пределах.
Пайка машин с изоляцией класса В производится припоем
ПОС-40 (двигателей типа ДК 104-ПОС 61). Пайка двигателей с
изоляцией класса F и Н — припоем ПСр-ЗКд.
Пайка оловянистыми припоями ПОС-40 и ПОС-61 в ванне.
В качестве флюса при пайке коллекторов применять раствор ка-
нифоли в бензине, приготовленный следующим образом: 0,3 кг
канифоли растворить в 0,7 кг бензина, периодически помешивать
до растворения канифоли.
Петушки коллектора до установки якоря в ванну для пайки
тщательно смазать флюсом при помощи волосяной кисти.
Поверхность коллектора ниже петушков покрыть раствором
извести или мела. Установить якорь на кольцо ванны, подогре-
тое до температуры пайки. Зазор между кольцом и коллекто-
ром уплотнить асбестовым шнуром.
Подвести припой к петушкам коллектора. Уровень припоя
во время пайки должен быть на 2—3 мм ниже верхнего края
петушков. Температура припоя должна быть 300—320° С. Во
время пайки каждого якоря в ванну добавлять 5—6 кг кани-
фоли.
Для предохранения поверхности петушков от зашлакования
выступающие края их во время пайки очищать деревянной па-
лочкой. Время выдержки при пайке 5—6 мин. Химический со-
став припоя паяльных ванн должен систематически контроли-
роваться.
Качество пайки проверять внешним осмотром каждого
якоря.
Признаком хорошей пайки является заполнение припоем ще-
лей в шлицах между концами секций и покрытие поверхности
петушков слоем припоя.
Кроме процесса пайки коллекторов в ванне применяется так-
же метод пайки контактным способом. Подобным методом мо-
жет производиться как пайка оловянистыми, так и тугоплав-
кими припоями ПСр-ЗКд и ПСР-2,5.
Контактный метод пайки менее производителен, чем пайка
в ванне, и требует значительно большей тщательности при соб-
людении режима.
Преимуществом этого метода пайки, как указывалось выше,
является возможность применения тугоплавких припоев без на-
грева коллектора выше температуры рекристаллизации, при ко-
торой снижается твердость коллекторной меди.
Пайка осуществляется разогревом припоя и заполнением
им свободного пространства в шлицах коллекторов.
Разогрев петушков производится при протекании тока меж-
ду угольным (марки ЭГ-2) электродом диаметром около 40 мм,
установленным перпендикулярно верхней плоскости петушка,
и медным электродом, установленным на той же коллекторной
173
пластине на расстоянии 40—70 мм от угольного электрода.
Угольному электроду в месте соприкосновения с коллектором
должна быть придана форма петушков. Концы секции якоря и
шлицы пластин коллектора должны быть предварительно по-
крыты полудой. Лужение шлицев коллекторных пластин при-
поем ПСр-ЗКд должно производиться по особому режиму с
тем, чтобы не допустить снижения твердости меди L В процессе
пайки электроды должны плотно прилегать к одной пластине.
Угольный электрод по мере его износа необходимо непрерывно
запиливать для того, чтобы он плотно прилегал к поверхности
петушка.
Нагрев угольного электрода должен быть равномерным без
образования на контактной поверхности белого накала. Техно-
логический процесс может быть построен следующим образом.
Якорь, подлежащий пайке, установить в центрах приспо-
собления и закрепить его.
Смазать флюсом шлицы коллекторов с заложенными в них
концами секций. При пайке припоем ПСр-ЗКд применять флюс
ЛК-2.
Наложить электроды на коллектор и включить ток. Значение
силы тока и времени пайки зависит от формы и размеров элек-
тродов. Для коллекторов двигателей городского транспорта при
применении припоя ПСр-ЗКд значение силы тока должно со-
ставлять 600—700 а при времени нагрева одной пластины
12—15 сек. Пайка производится с применением припоя в виде
прутка диаметром 3 мм. Для пайки одной пластины расходуется
обычно 10—12 мм прутка припоя ПСр-ЗКд, а на пайку всего
якоря—100—ПО г припоя.
Непосредственный процесс пайки заключается в расплавле-
нии прутка припоя и заполнении расплавленным припоем сво-
бодного пространства в петушках. Для этого конец прутка при-
поя нужно подводить к верхней части шлица коллектора и по
мере расплавления прутка и засасывания припоя внутрь петуш-
ков опускать пруток в нижнюю часть петушка.
Процесс пайки считается законченным, когда образуется
капля припоя в месте перехода от петушка к пластине коллек-
тора. При пайке и надлежащем разогреве должно происходить
засасывание припоя с образованием вогнутого мениска. При
этом не должно быть чрезмерного перегрева пегушков и про-
никновения припоя за внутреннюю поверхность петушков в об-
мотку якоря.
После пропайки одной пластины якорь поворачивают, про-
изводят пайку следующей пластины и т. д. При этом после об-
хода всех пластин необходимо повторно запаять первые
2^—3 петушка.
< 1 Возможно применение других видов покрытия поверхности шлицов, на-
пример кадмирование.
.174
Контроль за качеством пайки осуществляется тщательным
осмотром после обточки коллектора. Места пайки должны быть
полностью заполнены припоем без раковин и свищей.
Косвенный контроль качества пайки заключается в проверке
величины падения напряжения между пластинами коллектора
при протекании тока через якорь. Разница падения напряжения
между отдельными пластинами не должно составлять более 5%.
Наложение и пайка временных и постоянных бандажей. На-
ложение временных бандажей производится для осадки обмот-
ки. Эта операция обеспечивает надлежащее прилегание обмо-
ток к нижней опорной поверхности и, следовательно, наилучшее
закрепление обмотки, улучшенную теплоотдачу при полном ис-
пользовании высоты паза и объема лобовых частей. Эта опера-
ция является обязательной не только при изготовлении новых
якорей, но и в процессе ремонта при перемотке якоря.
Наложение постоянных бандажей в двигателях старого ти-
па с изоляцией класса В производилось как на пазовую, так и
на лобовую часть обмотки. При этом применялась луженая
бандажная проволока марки М ГОСТ 9124—59, а пайка про-
изводилась припоем ПОС-40— ПОС-61 (а также чистым оловом).
В двигателях новой серии бандажи накладываются только на
лобовую часть обмотки. При изоляции класса F и Н применяет-
ся латунированная бандажная проволока той же марки, а пай-
ка производится припоем ПСрЗ. Наложение бандажей произ-
водится на специальном бандажировочном станке с особым
натяжным приспособлением, позволяющим установить необхо-
димое натяжение бандажной проволоки при наложении бан-
дажей.
Наложение временных бандажей. До пайки обмотки нужно
нагреть якори в печи с температурой ПО—130° С в течение 4 ч.
Выкатить тележку с якорем из печи и проверить температуру
якоря, которая должна быть не ниже 80° С.
Температуру можно измерять термопарой на коллекторе.
Вынутый из печи якорь немедленно установить на бандажи-
ровочный станок, предварительно надев на конец вала специаль-
ную муфту для соединения с приводом.
Намотать временный бандаж. Намотку начать с лобовой
части якоря со стороны привода. Под проволоку при намотке
укладывать полосы из электрокартона толщиной 1 мм.
Не обрывая проволоки, перевести намотку* на пакет якоря,
закладывая в пазы деревянные планки шириной, равной шири-
не катушки якоря, и длиной, равной длине прямолинейной
части катушек, после чего забандажировать пазовую часть об-
мотки.
Затем наложить бандаж на переднюю лобовую часть.
Для временной бандажировки применять стальную бандаж-
ную нелуженую проволоку такого же диаметра, что и луженая,
применяемая по чертежу для постоянных бандажей.
; 175
Число витков временного бандажа на лобовых частях должно
быть не менее числа витков постоянного бандажа.
На пазовой части, на концах деревянных планок укладывать
по 10—15 витков сплошным бандажом, а по остальной длине
планок укладывать проволоку с промежутками между витками
3—5 мм. Величина натяжения проволоки должна быть
130—145 кг.
Запаять бандажи на лобовых частях на две жестяные скобы
припоем ПОС-ЗО, применяя канифольный флюс. При этом на-
тяжение проволоки не должно ослабляться.
При пайке не допускать попадания припоя и флюса в об-
мотку и на изоляцию якоря.
Намотать ленточный бандаж на миканитовый конус коллек-
тора согласно указаниям на чертеже.
На якорях с кремнийорганической изоляцией намотку ленты
вести с промазкой каждого слоя эмалью ПКЭ-19 или ПКЭ-22.
Конец ленты должен быть приклеен эмалью и не отставать
от поверхности бандажа. Для закрепления конца ленты на бан-
даже по всей его длине временно наложить полоску из белой
жести, на 2—3 мм уже ширины бандажа, и закрепить ее стек-
лянной лентой. Сушка ленточного бандажа производится в
процессе сушки и пропитки якоря.
Наложение постоянных бандажей. Охладить якорь до темпе-
ратуры цеха, установить его на станок и размотать временные
бандажи.
Намотать постоянные бандажи в соответствии с указаниями
на чертеже.
Намотку бандажа начать с лобовой части со стороны при-
вода, затем перейти на железо якоря и намотать бандажи в
бандажных канавках по пазовым частям катушек якоря, после
чего вновь намотать бандаж на лобовую часть со стороны кол-
лектора. При намотке под проволоку укладывать изоляцию со-
гласно указаниям на чертеже.
Жестяные скобы для крепления бандажа укладывать со вто-
рого витка, после чего намотку бандажа вести по скобам.
Натяжение проволоки при намотке постоянных бандажей —
130—145 кг. Число витков бандажной проволоки, ее диаметр,
количество скобочек и способ закрепления концов бандажной
проволоки определяется по чертежу.
Если поверхность катушек якоря окажется ниже дна бан-
дажной канавки, в пазы проложить прокладки из материала в
соответствии с чертежом такой толщины, чтобы было обеспече-
но нажатие бандажа на катушку якоря.
Припаять последний виток проволоки маркой припоя, ука-
занной на чертеже, для изоляции класса В и ПСРЗ для изоля-
ции класса F и Н, ослабить натяжение проволоки, обрезать и
заправить конец проволоки в замковые скобочки.
Запаять бандажи по всей поверхности припоем, указанным
176
в чертеже: ПОС-40 — при классе В и ПСрЗ — при изоляции
класса F и Н.
При пайке бандажей следить за тем, чтобы не было попада-
ния припоя в обмотку, и не допускать контакта между прово-
лочным бандажом и железом якоря.
Удалить металлической щеткой излишки канифольного флю-
са и попавшие на обмотку частицы припоя.
Постоянные проволочные бандажи должны быть уложены
плотно и симметрично в канавке; проволока бандажей и ско-
бочки крепления бандажей не должны выступать над железом
якоря.
Все бандажи и особенно замки должны быть тщательно при-
паяны по всей поверхности, без натеков и трещин. Бандаж дол-
жен быть испытан напряжением 220 в относительно пакета яко-
ря с тем, чтобы проверить, что бандаж не соприкасается и же-
лезом.
Вспомогательные материалы, применяемые при наложении
бандажей, следующие:
припой ПОС-ЗО, ГОСТ 1499—54;
электрокартон ЭВ, ГОСТ 2324—56;
эмаль ПКЭ-19, ВТУ-ВЭИ № 21;
сиккатив № 63, ГОСТ 1003—41;
толуол, ГОСТ 4809—49;
жесть белая № 28, ГОСТ 5343—54;
припой ПСрЗ,
Остальные материалы подбирают по чертежу.
После наложения постоянных бандажей производятся осталь-
ные операции сушки и пропитки якоря.
Следует несколько подробнее изложить особенности техно-
логического процесса пайки бандажей тугоплавким припоем
ПСрЗ (или ПСр-2,5).
Пайка производится только латунированной бандажной про-
волоки.
Латунирование производится путем гальванического покры-
тия бандажной проволоки в цианистых ваннах.
Так как бандажная проволока поставляется в луженом ви-
де, то предварительно для снятия оловянного покрытия бухты
проволоки весом до 5 кг загружают на 50—60 мин в гальва-
ническую ванну с содержанием 90 г едкого натрия, 20—30 г
кальцинированной соды и 10—15 г жидкого стекла. Темпера-
тура раствора должна быть 70—90° С при плотности тока
3—5 а!дм2.
После промывки и декапирования проволоки в растворе со-
ляной кислоты и последующей промывки бухту погружают для
латунирования в электролит следующего состава (в г/л):
медь цианистая......................................25
цинк цианистый........................*.............19
натрий цианистый....................................17
сода кальцинированная ............................. 35
177
Процесс для обеспечения толщины покрытия 4—6 мк ведет-
ся при температуре электролита 30—40° С при плотности тока
0,5—0,6 а! дм2 (выход по току 60%) в течение 40 мин.
После латунирования проволоку промывают холодной и го-
рячей водой, продувают нагретым до 40—50° С воздухом и су-
шат при температуре 90—100° С.
Технология пайки. Установить якорь на станок для банда-
жировки, наложить бандажи и пропаять в участках замковых
скоб припоем ПСр-3 или ПСр-2,5 со спирто-канифольным флю-
сом. Тщательно протереть бандажи чистой хлопчатобумажной
тканью, смоченной в бензине, для очистки поверхностей, под-
лежащих пайке. Смазать поверхность бандажей флюсом и по-
сыпать сухой канифолью.
Разогреть участок бандажа до температуры плавления при-
поя и одновременно ввести припой. Паять последовательно,
подогревая участки бандажа, добавляя припой по мере надоб-
ности.
Во избежание выгорания канифоли и загрязнения поверх-
ности проволоки пайку вести без задержек паяльника на одном
месте и без перегревов.
По окончании пайки бандажи тщательно зачистить метал-
лической щеткой до удаления остатков канифоли.
На пропаянных бандажах не допускаются свищи, наплывы,
непропаянные места. Последние необходимо дополнительно
пропаять.
После припайки катушек якоря к петушкам коллектора про-
изводятся проточка коллектора, контроль межвитковой и кор-
пусной изоляции и последующая сушка, пропитка и окраска
якорей.
В зависимости от класса изоляции применяют два основных
процесса сушки и пропитки якорей.
Якоря класса В пропитывают в лаке № 447.
Пропитку якорей класса F и Н производят в кремнийоргани-
ческих лаках.
Сушка, пропитка и окраска якорей с изоляцией класса В.
Развести лак № 447 смесью ксилола и бензина, взятых в соотно-
шении 1:1, до вязкости 20—25 сек по воронке ВЗ-4 при 20° С
(содержание основы 35—40%).
Развести лак ГФ-95 смесью, состоящей из одной объемной
части ксилола и трех объемных частей бензина, до вязкости
30 сек по воронке ВЗ-4 при 20° С для покраски кистью и до вяз-
кости 20—25 сек по воронке ВЗ-4 при 20° С для покраски пуль-
веризатором.
Развести эмали ГФ-92ХК и ГФ-92ГС смесью, состоящей из
одной объемной части ксилола и двух объемных частей бензина.
Для покраски кистью эмали разводить до вязкости 45—60 сек
по воронке ВЗ-4 при 20° С.
Для покраски пульверизатором эмали разводят до вязкости
178
20—25 сек по воронке ВЗ-4 при 20е С. Затем тщательно очистить
поверхность якорей от пыли и грязи обдувкой сжатым воздухом.
При наличии следов масла последнее необходимо смыть ветошью,
смоченной в бензине.
Закрасить ленточный бандаж миканитовой манжеты лаком
ГФ-95 с помощью кисти.
Покраску производить несколько раз так, чтобы все слои
бандажа хорошо пропитались лаком. Далее разместить якоря
на тележке вертикально с зазорами между якорями не менее
50 мм.
На одну тележку подбирать якоря с одинаковым временем
сушки. Во время сушки запрещается открывать печь и загру-
жать в нее новые якоря.
Сушка якорей производится при температуре НО—130°С в
течение 8 ч.
По истечении времени сушки выкатить тележку из печи и
немедленно замерить сопротивление изоляции каждого якоря,
которое должно быть не ниже ЗТИож.
Измерение сопротивления изоляции производить мегоммет-
ром на 500 в, вращая рукоятку с максимальной скоростью до
получения постоянных показаний.
Пропитывать якоря следует в лаке № 447, погружая их вер-
тикально, коллектором вверх так, чтобы лак не доходил на
10—20 мм до петушков коллектора.
Якоря выдерживать в лаке до прекращения выделения пу-
зырьков воздуха, но не менее 15 мин.
Температура якорей во время пропитки должна быть
€0—80° С.
После пропитки выдерживать якори над баком 10—15 мин
(коллектором вверх) для стекания излишков лака. Затем уста-
новить каждый якорь на разгонный станок (тщательно проте-
рев и смазав центры вала консталином) и вращать в течение
3 мин при скорости 300—400 об/мин.
Протереть концы вала и обработанные места нажимных
шайб хлопчатобумажной ветошью, смоченной в бензине.
Окрасить ленточный бандаж миканитовой манжеты лаком
ГФ-95 с помощью кисти. Далее разместить якоря на тележке
и поместить в печь для сушки при температуре НО—130°С в те-
чение 12 ч.
По истечении времени сушки выкатить тележку из печи и
немедленно замерить сопротивление изоляции каждого якоря,
которое должно быть не ниже ЗМом.
После первой пропитки и сушки якоря пропитать и разогнать
второй раз и вторично закрасить ленточный бандаж.
При второй пропитке якоря выдерживать в лаке до прекра-
щения выделения пузырьков, но не менее 5 мин.
Разместить якоря на тележке и сушить в печи при темпера-
туре НО—130еС в течение 14 ч.
179
По истечении времени сушки замерить сопротивление изо-
ляции, которое должно быть не ниже 3 Мом.
После процесса сушки произвести подготовку поверхности
якоря и ленточного бандажа миканитовой манжеты к отделке.
Для этого необходимо снять подтеки лака, подрезать высту-
пающую изоляцию, слегка прошкурить поверхность якоря и лен-
точного бандажа шкуркой. Затем закрыть временными кожу-
хами рабочую поверхность коллектора и колпаками концы вала
якоря и закрасить лобовые части и железо якоря лаком ГФ-95
пульверизатором, а ленточный бандаж миканитовой манжеты
эмалью ГФ-92ГС при помощи кисти.
Сушить якоря после закраски в печи при температуре
ПО—130° С в течение 7 ч.
Ленточные бандажи прошкурить и закрасить эмалью
ГФ-92ХС. После покраски сушить на воздухе до отсутствия
отлипа.
Поверхность ленточного бандажа миканитовой манжеты
коллектора и вся поверхность якоря должны быть покрыты
твердой, ровной, гладкой и блестящей пленкой эмали или лака.
На поверхности якоря не должно быть натеков лака и загряз-
нений.
Ежедневно проверять лак № 447 на вязкость по воронке
ВЗ-4 и не реже 1 раза в неделю на содержание основы. Лак
ГФ-95 и эмали контролировать на вязкость перед употребле-
нием.
Не реже 1 раза в три месяца фильтровать лак и чистить бак,
в котором производится пропитка якорей.
Сушка, пропитка и окраска якорей
с кремнийорганической изоляцией
Характеристика лака К-47 в состоянии поставки
содержание нелетучих (основы)...... 60—68 %
вязкость по воронке ВЗ-4 ............ 40—70 сек
высыхание пленки на меди...........5—10 мин
электрическая прочность пленки:
при температуре 20° С......... . 90—120 кв/мм
» » 200° С............... 35—55
Лак К-47 изготовляется на спирто-ксилольном растворителе
ВТУ МХП М—658—55.
Спирто-ксилольная смесь для разбавления лака приготов-
ляется путем смешивания 20 частей спирта этилового техниче-
ского (гидролизного) ГОСТ 8314—57 и 80 частей ксилола по
ОСТ 10465—39 (взятых по объему).
Ввести в лак К-47 сиккатив № 64Б в количество 6% основы
сиккатива к основе лака.
Развести лак К-47 до содержания основы в лаке 40—50%
при вязкости 25 сек.
180
Развести эмаль ПКЭ-22 толуолом до вязкости 20—23 сек по
воронке ВЗ-4 при 20° С. Перед употреблением в эмаль необ-
ходимо ввести сиккатив № 63 в количестве 1,75% основы
сиккатива к основе эмали. Эмаль с введенным сиккативом
хранить не более десяти дней.
Чистить баки и фильтровать лак не реже 1 раза в месяц.
Очистка якоря от пыли и грязи производится обдувкой чис-
тым сжатым воздухом.
При наличии на якоре следов масла последнее необходимо
смыть салфеткой, смоченной в бензине.
Сушить якоря в печи с температурой 185—195° С в течение
20 ч.
Размещать якоря на тележке с зазорами между якорями не
менее 20 мм в вертикальном положении.
Во время сушки запрещается открывать печь и загружать в
нее новые якоря. Время сушки исчисляется с момента дости-
жения нужной температуры в рабочей зоне печи.
После сушки выкатить тележку из печи и немедленно заме-
рить сопротивление изоляции каждого якоря, которое должно
быть не менее 10 Мом.
Если требуемое сопротивление изоляции не достигнуто, то
сушку повторить в течение того же времени, после чего снова
замерить сопротивление изоляции.
Далее якоря пропитывают в лаке, погружая их вертикаль-
но, вместе с коллектором (коллектором вверх).
Температура якорей во время пропитки должна быть
60—80° С.
Якоря выдерживать в лаке до прекращения выделения пу-
зырьков, но не менее 15 мин.
После пропитки выдержать якоря 10—15 мин над баком для
стекания излишков лака, затем поставить на стойку и продол-
жить стекание лака в вертикальном положении коллекторами
вверх в течение 40 мин.
Затем протереть концы вала, поверхности якоря и коллек-
тора, а также обработанные места нажимных шайб хлопчато-
бумажными салфетками, смоченными в бензине; снять с обмот-
ки натеки лака, после чего сушить якоря в печи с температурой
185—195° С в течение 5 ч.
Далее пропитать якоря второй раз с выдержкой в лаке в
течение 10 мин и сушить их в печи в течение 18 ч при темпера-
туре 185—195° С. Снять натеки лака и прошкурить поверхности
якоря и ленточного бандажа.
После этого закрыть временными кожухами рабочую по-
верхность коллектора и колпаками концы вала якоря и окра-
сить ленточный бандаж и всю поверхность якоря согласно чер-
тежу тонким слоем эмали ПКЭ-22 при помощи краскораспыли-
теля и сушить якорь после окраски на воздухе в течение 1—2 ч.
181
Затем сушить якоря в печи при температуре 185—195° С в
течение 14 ч.
Поверхность ленточного бандажа миканитовой манжеты кол-
лектора и вся поверхность якоря должны быть покрыты ровной
пленкой эмали без натеков и загрязнений.
Ежедневно проверять удельный вес лака и не реже 2 раз в
неделю проверять содержание основы в лаке.
Эмаль ПКЭ-22 проверять на вязкость по воронке ВЗ-4 перед
употреблением.
При обмотке и отделке якорей выполняются также операции
обточки и шлифовки коллектора и подрезки (фрезеровки) меж-
ламельной изоляции.
Первая операция обработки коллектора производится после
впайки обмотки в коллектор.
Проточка рабочей части, петушков, канавки и торца коллек-
тора производится по размерам, указанным на чертеже, с при-
пуском на чистовую обточку после фрезеровки коллекторного
миканита.
При этом надо следить за тем, чтобы медная стружка не
попадала в обмотку обрабатываемого якоря.
После окончания пропитки и сушки, подтяжки коллектора и
охлаждения до температуры цеха якорь установить на станок
для фрезеровки (продорожки) коллекторного миканита, после
чего выверить суппорт станка по ламелям коллектора.
Фрезеровать межламельный миканит рабочей части коллек-
тора рекомендуется на глубину 1,5 мм. Фреза должна быть на
0,1 мм меньше толщины коллекторного миканита.
По окончании фрезеровки межламельной изоляции якорь
установить на токарный сганок, второй конец вала со стороны
коллектора установить в люнет на медные вкладыши.
Окончательную установку якоря произвести по индикатору
по шейке вала со стороны привода, добиваясь полного отсут-
ствия биения.
Обточить начисто и зачистить электрокорундовой шкуркой
торец и рабочую поверхность коллектора до размеров, указан-
ных в чертеже с припуском на шлифовку.
При установке якоря на станок и обработке коллектора сле-
дить за сохранностью шеек и концов вала, не допускать забоин
или других повреждений на коллекторе.
После токарной обработки тщательно очистить специальным
ножом канавки от остатков недофрезерованного миканита.
Снять фаски на углах пластин согласно указаниям на чертеже
и произвести посадку на вал упорных втулок.
Вновь установить якорь на токарном станке и шлифовать
рабочую часть коллектора при помощи деревянной колодки, об-
тянутой электрокорундовой шкуркой. Колодки должны иметь
вырез, близкий к диаметру коллектора.
182
Шлифовка коллектора рукой без деревянной колодки запре-
щается.
Проточить торцы и наружный диаметр упорных втулок до
размеров, указанных в чертеже, после чего снять якорь со стан-
ка, тщательно осмотреть коллектор, прочистить ламели (места
фрезеровки) и продуть сжатым воздухом.
Якорь после окончательной отделки поставить на призмы
и проверить индикатором коллектор на правильность его про-
точки.
В случае биения коллектора по диаметру более 0,015 мм
якорь поставить на станок, тщательно выверить и проточить
вторично.
Обернуть коллектор оберточной бумагой и отправить якорь
на последующие операции.
Якоря тяговых двигателей для городского транспорта под-
вергаются динамической балансировке. Желательная точность
балансировки должна быть не ниже 100 г-см.
Балансировка проводится в два приема: сначала динами-
чески балансируется необмотанный сердечник и статически
балансируется коллектор и вентилятор, а затем балансируется
готовый якорь.
Устранение небаланса достигается путем приварки грузов-
из полосовой стали к нажимным шайбам якоря и црробке кол-
лектора.
Методы балансировки зависят от конструкции балансиро-
вочного станка. В СССР применяются для этой цели станки
типа ДБ-200, БСД-3, Гешольт (ЧССР) и др.
Точность и чувствительность станков должны ежемесячно
проверяться тщательно выполненными эталонами, близкими по
весу к балансируемому изделию, и сбалансированных с точ-
ностью 20—30 г • см.
Целесообразная скорость вращения, при которой ба-
лансируются сердечники и готовые якоря, равна 600—
700 об!мин.
Балансировка ведется по инструкции завода-изготовителя;
определяется величина и угол дебаланса левой и правой плос-
костей компенсации дебаланса.
Процесс балансировки можно вести следующим образом.
Якорь устанавливается на станок с опорой на шейке вала
под подшипники на сменных бронзовых вкладышах. Балансиро-
вать и определять величину и угол дебаланса левой и правой
плоскостей компенсации дебаланса следует по инструкции за-
вода-изготовителя.
Настройку измерительной части станка и цену делений при-
бора производить на первом изделии каждого типоразмера.
По этим данным следует отрезать от заготовки, указанной
на чертеже, груз требуемого веса, придать грузам нужную фор-
му, закрепить их пластилином в местах установки.
183
Проверить правильность подобранных грузов повторным ба-
лансированием.
Корректив на величину наплавления электродов при привар-
ке грузов учитывать опытным путем.
Снять изделие со станка и приварить компенсирующие грузы.
Проверить точность балансировки, повторяя операции ба-
лансировки. Если величина дебаланса окажется больше нормы,
необходимо компенсировать постановкой и приваркой коррек-
тирующего груза и повторно проверить точность балансировки.
Проверку станка на точность балансировки деталей с от-
ражением результатов проверки в паспорте станка следует про-
водить ежемесячно.
Периодически проверяют станок, свободное качание люлек,
точность и чувствительность станка с помощью эталонов деба-
ланса.
В случае обнаружения дефектов в работе станка произво-
дят подробную проверку механической и электрической схемы
станка для устранения неисправностей.
2. Технологический процесс изготовления
катушек
Катушки главных полюсов. В зависимости от применяемой
марки провода различают два основных типа катушек главных
полюсов: катушки из голой шинной меди и изолированного про-
вода.
Из голой шинной меди изготовляют последовательные ка-
тушки (кроме катушек двигателей ДК-254 и ДК-258, которые
изготовляются из прямоугольного изолированного провода). Из
провода изолированного марок ПСД и ПСДТ (в двигателях
ДК-202, ДК-256—ПБД и ПЭЛБО) изготовляются катушки па-
раллельного возбуждения (а также последовательные катушки
двигателей ДК-254 и ДК-258).
В современной серии двигателей применяются катушки сме-
шанного возбуждения, состоящие из последовательной и па-
раллельной катушек, которые изолированы друг от друга и
объединены общей изоляцией относительно корпуса.
Изготовление катушек из голой шинной меди. Эти катушки
выполняются одно- и двухслойными. Соответственно этим кон-
структивным особенностям строится и технологический процесс.
Он включает намотку катушек, изолировку, пропитку (компа-
ундирование) и отделку.
Намотка катушек производится на станках с горизонталь-
ным валом и специальными приспособлениями.
Процесс намотки двухслойных катушек с изоляцией клас-
са В. Бухту с медью устанавливают на стойку, затем отступают
от конца бухты на 0,5 м и перегибают медь согласно указаниям
на чертеже и зачищают место перегиба от заусенец пилой.
184
Далее закладывают в шаблон для намотки закладное коль-
цо, после чего закладывают перегнутую часть меди в шаблон
и заправляют медь в натяжные плашки.
При этом изолировать один виток, если есть указание в
чертеже, и проложить межвитковую изоляцию.
Первый слой катушки наматывают, прокладывая одновре-
менно межвитковую изоляцию. При укладке изоляции необхо-
димо следить, чтобы не было сдвигов и надрывов ее.
Вспученности меди рекомендуется подбивать молотком че-
рез фибровую деревянную или металлическую подбойку.
В случае недостаточной длины меди необходимо припаять
конец другой бухты на сварочном трансформаторе, не допуская
больше одной пайки в одном слое катушки.
Пайка медных шин может производиться медно-фосфори-
стым припоем ПМФ следующим образом.
Свариваемые концы обмотки наложить один на другой
(в нахлест) на длину 15—20 мм. Между концами проложить
пластинку припоя, посыпанную бурой или смоченную в раство-
ре буры в воде. Соединенные таким образом концы поместить
между угольными электродами сварочного трансформатора,
плотно сжать их и включить ток. Место пайки следует разогреть
до плавления припоя и заполнить им стык между концами шин.
Затем отключить трансформатор. После остывания и затвер-
девания припоя отсоединить электроды и, не давая спаю остыть,
поместить шины на стальную плиту и быстро расплющить место
спая до исходной толщины, после чего обрубить и зачистить
стык до размеров основной шины.
Расклепка в холодном состоянии ввиду хрупкости припоя
МПФ не допускается.
Аналогично проводится припайка выводных пластин к шине
обмотки. Между выводной пластиной и шиной прокладывается
пластинка припоя, смоченная флюсом. Место пайки сжимается
электродами трансформатора. После включения тока, разогре-
ва места пайки, плавления припоя и заполнения зазоров пайка
считается законченной. После охлаждения место пайки при не-
обходимости должно быть подвергнуто опиловке.
Изолировка предпоследнего или последнего витка произво-
дится согласно указанию на чертеже. Подкладывать изоляцию
под предпоследний виток и крепительную скобу согласно ука-
заниям на чертеже.
В случае если крепительная скоба устанавливается после
выводной пластины, последняя припаивается на станке по осо-
бой инструкции.
Далее отрезать медь от катушки, зачистить заусенцы в месте
отрезки меди.
Для намотки второго слоя катушки шаблон перевертывают
к планшайбе противоположной стороной и вынимают заклад-
ное кольцо.
185
Затем следует спаять конец меди катушки с медью бухты
согласно инструкции на пайку шинной меди и заправить медь
в натяжные плашки, изолировав место перехода одного слоя
в другой, а также один виток второго слоя, если есть указание
на чертеже.
Намотать второй слой катушки, прокладывая одновременно
межвитковую изоляцию.
Изолировать последний или предпоследний виток и положить
на него, изоляцию и крепительную скобу.
Спаять конец последнего витка с крепительной скобой, от-
резать медь и зачистить заусенцы в месте отрезки меди.
Снять катушку со станка, перевязать ее в нескольких местах
киперной лентой.
Испытать катушку на отсутствие межвитковых замыканий.
Припаять выводы к катушкам согласно чертежу.
Проложить между слоями катушки изоляционные проклад-
ки согласно чертежу и подрезать выступающие края изоляции
по контурам катушки.
Процесс намотки однослойных катушек с изоляцией класса В.
Установить бухту с медью на стойки, припаять к меди внутрен-
ний вывод согласно чертежу, закрепить конец меди на шаблоне
и заправить медь в натяжные плашки.
Изолировать один виток, если есть указание в чертеже, про-
ложить межвитковую изоляцию и намотать катушку аналогич-
но первому слою двухслойной катушки.
Испытать катушку на отсутствие межвитковых замыканий
на установке по инструкции на испытание катушек и припаять
выводы к катушкам.
Изолировка, пропитка и компаундирование катушек. При
пропитке и компаундировании катушек особое внимание долж-
но быть обращено на обеспечение монолитности катушки.
Основа пропитывающего состава должна заполнить все пус-
тоты внутри катушки (между витками, а также между изоля-
цией и обмоткой). Должна быть обеспечена надлежащая цемен-
тация витков и изоляции. Наружная изоляция должна плотно
без каких-либо воздушных промежутков прилегать к обмотке.
Необходимо всегда учитывать то обстоятельство, что наличие
воздушного зазора между наружной изоляцией и обмоткой
может привести к резкому ухудшению теплоотдачи и увели-
чению перегрева (при особо плохом прилегании до 20—40° С и
более).
При выборе технологического процесса проверяется заполне-
ние катушки основой лака, эмалями или компаундом. Конечные
результаты процесса должны быть проверены по результатам
длительного теплового режима. Превышение перегревов катушек
над уровнем перегревов монолитных катушек свидетельствует
о неудовлетворительном заполнении катушки, отставании изоля-
ции от обмотки и т. п.
186
Эти замечания в известной мере относятся и к обмотке якоря.
При пропитке катушек в кремнийорганическом лаке необхо-
димо принять меры для сохранения изоляции выводных концов.
Наличие хрупкой лаковой пленки на поверхности кабеля может
легко привести к повреждению кабеля. В связи с этим при про-
питке на выводные кабели (со снятой оплеткой) накладывается
временная лента. После пропитки и выполнения междукатушеч-
ных соединений на выводные кабели накладывается дополнитель-
ная изоляция.
Изолировка и пропитка катушек с изоляцией класса В. Под-
ложить под выводы изоляционные прокладки согласно указаниям
на чертеже и закрепить их лентой.
Углы уступов между слоями и неровности по всей поверхно-
сти катушки тщательно выровнять замазкой. Перед изолировкой
высоту катушки (если требуется) выровнять прокладками, как
указано на чертеже. Катушку изолировать одним слоем ленты.
Далее катушку обмотать вместе с выводами одним слоем вре-
менной киперной ленты с нахлестом 2—3 мм, а выводные кабе-
ли в полуперекрытие.
Пропитать катушку первый раз в компаунде № 225Д. Про-
цесс компаундирования ведется в автоклавной установке с ем-
костью котлов 0,6 м3 с электромасляным или иным обогревом.
Компаундная масса в автоклаве должна иметь температу-
ру размягчения 98—103° С и пропитывающую способность не
менее 15 листов на перкале.
Указанные показатели компаунда поддерживаются добав-
лением компаунда-разбавителя.
Компаундную массу контролировать на температуру раз-
мягчения ежедневно, на пропитывающую способность через день.
Каждый раз после добавления в мешалку компаунда или компа-
унда-разбавителя контролировать температуру размягчения и
пропитывающую способность компаундной -массы.
Добавление в мешалку компаунда и разбавителя производят
при температуре 173—185° С, длительно перемешивая. При этом
следят за тем, чтобы компаундная масса не загрязнялась и не
реже 2 раз в месяц производилась чистка автоклава, мешалки
и люлек. Температура масла в электронагревательном котле
должна быть 195—200° С, а катушек к концу сушки — не ме-
нее 120° С.
Пропитка катушек компаундом должна проходить при тем-
пературе 160° С.
Процесс компаундирования можно вести в следующей после-
довательности.
Заложить катушки после первой изолировки в люльку авто-
клава так, чтобы ко всем поверхностям их был обеспечен сво-
бодный доступ компаундной массы. Для этого один слой кату-
шек отделить от другого прокладками, обеспечивающими за-
зор между катушками 10—15 мм.
187
Вес катушек (по меди), загружаемых в люльку, не должен
превышать 450 кг\ при этом уровень загрузки катушек должен
быть ниже воздухопровода не менее чем на 300 мм.
Люльку с катушками установить в автоклав, неплотно за-
крыв его крышкой с зазором 10—20 мм. Сушить катушки сле-
дует в течение 6 ч.
Затянуть болтами крышку автоклава, дать вакуум не менее
600 мм рт. ст. и сушить катушки под вакуумом в течение 2 ч.
Не снимая вакуума, пустить в автоклав массу из мешалки;
масса должна быть хорошо перемешана и иметь температуру
175—185° С.
Наполнить автоклав массой следует так, чтобы после осадки
масса покрывала катушки не менее чем на 50 мм.
Катушки в компаунде при атмосферном давлении должны
выдерживаться в течение 1 ч.
Дать наибольший возможный вакуум так, чтобы компаунд-
ная масса не заливала воздухопровод, и поддерживать его на
этом уровне в течение 15 мин.
Затем снять вакуум, поднять давление в автоклаве до
6—7 ати и поддерживать его в течение 15 мин.
Операции смены вакуума и давления производить 4 раза,
после чего пропитать катушки под давлением 6—7 ати в тече-
ние 5 ч.
Выпустить компаундную массу из автоклава в мешалку, про-
дуть массопровод и дать стечь массе с катушек при атмосферном
давлении в течение 1 ч.
Извлекать катушки из автоклава и снимать с них временную
киперную ленту следует при температуре катушек не ниже 50° С.
Временную ленту на выводных кабелях оставляют для второй
сушки и пропитки.
Поместить катушки в печь с температурой НО—130° С и по-
догреть до температуры 50—80° С.
Далее вынуть катушку из печи, смазать слегка парафином
внутреннюю поверхность катушки и оправить изнутри специаль-
ной оправкой на пневматическом прессе.
Испытать катушку на отсутствие межвитковых замыканий.
При наличии впадин, образовавшихся после пропитки, тща-
тельно выровнять катушку по всей поверхности замазкой соглас-
но чертежу.
Проверить катушку по высоте и выровнять прокладками до
размера, указанного в чертеже.
Изолировать катушку от корпуса согласно чертежу.
При наложении изоляции на внутренних углах катушки под-
резать изоляцию до половины ширины во. избежание утолщений.
Следить за правильным перекрытием ленты на наружных углах
катушки. При изолировке чередовать направление слоев ленты,
укладывать ее плотно и приглаживать рукой во избежание раз-
бухания изоляции.
183
Не допускать в изолировку микаленту с просветами.
Надеть на выводы в месте выхода из катушки накладки сог-
ласно чертежу и изолировать катушку защитной лентой по чер-
тежу, подрезая ее на внутренних углах во избежание утолщения,
и обмотать катушку, включая пластинчатые выводы, одним сло-
ем временной киперной ленты с нахлестом 2—3 мм (выводные
кабели изолированы при первой пропитке).
Затем пропитать (компаундировать) катушку второй раз
(аналогично первой пропитке) и снять с катушек и выводных ка-
белей временную ленту (пока катушки теплые).
Далее окрасить катушки лаком БТ-99, предварительно разве-
дя его смесью из одной объемной части ксилола и двух частей
бензина до вязкости 20 сек по воронке ВЗ-4 при 20° С — для по-
краски катушек окунанием и до вязкости 40 сек по воронке ВЗ-4
при 20° С для покрытия катушек кистью.
В случае изменения температуры вязкость устанавливается
по табл. 13.
После опрессовки катушки
поступают на окраску. Для это-
го необходимо очистить поверх-
ность катушек от наплывов би-
тума или компаунда и погру-
зить катушки в ванну с лаком
БТ-99 и выдержать в нем в те-
чение 0,5 мин. Затем вынуть ка-
тушки из ванны, дать стечь
излишкам лака и снять кистью
подтеки.
Сушить катушки в подве-
шенном состоянии следует при
температуре цеха в течение 4—
6 ч. При этом катушки не дол-
жны касаться друг друга.
Далее повернуть катушки на 180°, окрасить и сушить второй
раз.
Затем очистить от подтеков лака и подкрасить кистью мес-
та зачистки и касания прутьев или крючков при сушке.
Оправить катушки при помощи специальной оправки в нагре-
том состоянии (при температуре 50—80° С) на пневматическом
прессе. Перед прессовкой поверхность катушки, соприкасающу-
юся с оправкой, покрывают парафином.
Зачистить наконечники или пластинчатые выводы от пропи-
тывающей массы, промыть их бензином и маркировать катушку
белой эмалью.
Если сериесная (последовательная) катушка, намотанная из
шинной меди, является составной частью компаундной катушки,
то наложение основной изоляции и вторая пропитка производят-
ся после совмещения обеих частей катушек. Это замечание в
Таблица 13
Изменение вязкости лака БТ-99
в зависимости от температуры
(растворитель — смесь ксилола
с бензином)
Температура в °C Вязкость лака в сек
для окунания для кисти
15 24—26 58—60
20 20—22 40-42
25 18—20 35—37
30 16—18 28—30
35 15—16 23—25
40 14—15 20—22
189
равной степени относится и к катушкам параллельного возбуж-
дения.
Изготовление катушек, намотанных плашмя, с кремнийорга<
нической изоляцией. Производство катушек с подобной изоля-
цией началось несколько лет назад, и технологический процесс
находится еще в стадии дальнейшего совершенствования.
Можно указать на два основных вида этого процесса, отлича-
ющихся методом пропитки катушек: процесс намотки катушек
с промазкой слоев кремнийорганическими эмалями типа ПКЭ-19
или ПКЭ-22 и процесс изготовления катушек с их пропиткой в
кремнийорганическом лаке К-47.
Первый процесс следует считать более предпочтительным,
хотя при нем труднее соблюсти надлежащие санитарные требо-
вания при промазке эмалями.
Намотка катушек (до наложения корпусной изоляции) про-
изводится аналогично изготовлению катушек с изоляцией клас-
са В. Далее процесс ведется в следующей последовательности.
Изолировка с промазкой эмалями. Стянуть катушку в че-
тырех местах временной стеклянной лентой и сушить ее в печи
при температуре 110—130° С в течение 3 ч.
Затем выгрузить катушки из печи, охладить до температуры
50—70° С, пропитать в лаке К-47 с содержанием основы 60% в
течение 1 ч, дать стечь излишкам лака и выдержать их на воз-
духе в течение 1 ч.
Сушить катушки в печи при 110—130° С 4 ч при 185—195° С в
течение 6 ч.
Время сушки исчисляется с момента достижения указанной
температуры в рабочей зоне печи.
После сушки катушек при температуре ПО—130° С протереть
выводы от наплывов лака хлопчатобумажными концами, смо-
ченными бензином.
Далее необходимо охладить катушки до температуры 60—
70° С и опрессовать в случае надобности изнутри специальной
оправкой на пневматическом прессе. В случае если катушки пе-
ред прессовкой остыли, подогреть их в печи до указанной темпе-
ратуры.
После этого нужно снять с катушек скрепляющие временные
ленты, проложить прокладки под выводы и изолировать места
соединения выводных пластин или кабелей с катушкой, прома-
зав изоляцию эмалью ПКЭ-22.
Затем надлежит выровнять неровности катушки замазкой,
наложить выравнивающую прокладку, смазав поверхность ка-
тушки под ней эмалью ПКЭ-22, после чего изолировать катуш-
ку первым слоем стеклоленты.
Сушить катушки до затвердевания замазки следует при тем-
пературе 110—130° С 12—18 ч или при 180—190° С 4—6 ч.
Выгрузив катушки из печи и охладив до температуры не вы-
ше 50° С, необходимо выровнять поверхность каждой из них за-
190
мазкой при наличии впадин, образовавшихся после сушки. За-
тем надеть на выводы прокладки, промазав под ними катушку
эмалью ПКЭ-22.
Далее, обильно смазывая поверхность катушки эмалью
ПКЭ-22, перед наложением каждого слоя изолировать ее в соот-
ветствии с чертежом стекломикалентой, укладывая ее плотно,
приглаживая рукой и чередуя направление слоев. При изолиров-
ке на внутренних углах катушки ленту подрезать до половины
ширины, следить за правильным перекрытием ленты на наруж-
ных углах катушки.
Затем нужно изолировать катушку наружной лентой, подре-
зая ее на половину ширины на внутренних углах катушки, и про-
тереть выводные пластины хлопчатобумажными концами, смо-
ченными бензином, после чего смазать оправки кремнийоргани-
ческой смазкой, заложить в них катушки, натянуть болтами и
сушить в печи при температуре НО—130° С 4 ч и 185—195° С 6 ч.
После сушки выгрузить катушки из печи, охладить до темпе-
ратуры 50—60° С, снять оправки и отделать катушки методом,
описанным ниже.
Контроль катушек заключается в проверке омического сопро-
тивления катушек, которое должно соответствовать расчетной
записке, и в проверке отсутствия межвитковых замыканий; кро-
ме того, нужно проверить размеры катушек, полярность, пра-
вильность маркировки начала, конца и стороны остова.
Вторым методом заполнения катушек пропитывающим со-
ставом является их пропитка в кремнийорганиче^ком лаке К-47.
Пропитка полюсных катушек в кремнийорганическом лаке
К-47. Оптимальная вязкость лака при пропитке составляет при-
мерно 50—60 сек при содержании основы 62—66%. В процессе
пропитки используется кремнийорганическая замазка, которая
представляет собой раствор кремнийорганического каучука в
уайт-спирите при отношении 1 : 10.
По данному процессу подвергаются пропитке катушки парал-
лельного возбуждения до изолировки, катушки последовательно-
го и смешанного возбуждения, а также катушки добавочных по-
люсов после изолировки. Таким образом, шунтовые катушки
подвергаются этой операции дважды.
Для предохранения выводных концов из кабеля РКГМ с ка-
беля удаляется наружная стеклянная оплетка; на кабель накла-
дывается временная стеклянная лента, которая после пропитки
заменяется покровной липкой стеклолентой.
Технологический процесс пропитки. Необходимо заложить
катушки в люльку и загрузить люльку с катушками в печь с тем-
пературой НО—130°С на 2—5 ч. Катушки должны быть нагреты
до температуры 105—110° С. Катушки параллельного возбужде-
ния пропитываются без снятия с шаблонов. Далее выгружают
люльку с катушками из печи, охлаждают катушки до темпера-
туры 70—80° С и устанавливают люльку в автоклав.
191
Автоклавная установка (см. рис. 76) состоит из автоклава с
насосом для создания гидростатического давления 6—8 ати и
мановакууммером, вакуум-насоса с отстойником и бака для хра-
нения лака.
Автоклав с заложенными в него катушками нужно закрыть
крышкой, затянуть болтами, дать вакуум не менее 700 мм рт. ст.
и выдержать катушки в течение 20 мин.
Затем следует открыть кран, соединяющий автоклав с баком
для лака, и, не снимая вакуума, наполнить его лаком.
Лак должен покрывать катушки слоем не менее 100 мм и не
доходить до воздухопровода, соединяющего автоклав с вакуум-
насосом.
Далее следует закрыть краны, соединяющие автоклав с ваку-
ум-насосом и баком для лака, затем открыть краны, соединяю-
щие автоклав с баком для лака через насос, и кран контрольной
трубки и качать лак насосом до заполнения всего объема авто-
клава, т. е. до появления лака в контрольной трубке, установлен-
ной в верхней части крышки автоклава.
После заполнения автоклава лаком нужно перекрыть кран
контрольной трубки и дать гидростатическое давление в авто-
клав, равное 6—8 атм, затем перекрыть кран, соединяющий ав-
токлав с насосом, и остановить насос. Катушки при указанном
давлении нужно выдержать в течение 30 мин. В случае снижения
давления поднять его до 6—8 атм.
После пропитки катушек нужно открыть краны, соединяющие
автоклав с баком для лака через насос, откачать лак из авто-
клава в бак, закрыть краны, дать стечь излишкам лака с кату-
шек в течение 0,5 ч и откачать из автоклава остатки лака, после
чего извлечь катушки из автоклава, протереть выводные клем-
мы, каркасы катушек и шаблоны, на которых намотаны катуш-
ки, салфетками, смоченными спирто-ксилольной смесью.
192
В катушки, пропитанные лаком, после наложения корпусной
изоляции нужно вставить оправки. Эти оправки перед закладкой
в катушки покрывают кремнийорганической смазкой.
Далее нужно подвесить катушки клеммами вверх на крюках
на тележке печи, продев крюки через отверстия катушек. Су-
шить катушки при температуре 185—195° С в течение 12 ч, затем
выгрузить катушки из печи, охладить их до температуры не вы-
ше 50° С, снять катушки с намоточных шаблонов и оправок и
направить их на отделку.
При этом каркасы катушек, выводные клеммы должны быть
очищены от лака, катушки пропитаны насквозь, наружная изо-
ляция плотно прилегать к обмотке.
После пропитки (или промазки эмалями) и последующей
сушки производится отделка катушек.
Отделка катушек с изоляцией класса F и Н заключается в их
окраске эмалью ПКЭ-22 и в последующей запечке. Окраска под-
вешенной катушки производится при помощи краскораспылите-
ля в отдельной камере. В условиях ремонтных предприятий раз-
решается окраска кистью. Катушки предварительно тщательно
протираются. Эмаль ПКЭ-22 должна быть разведена толуолом
до вязкости 18—20 сек по воронке ВЗ-4 при окраске распылите-
лем и до вязкости 25—30 сек при окраске кистью.
После окраски катушки сначала нужно сушить на воздухе в
течение 3 ч, а затем в печи при температуре НО—130° С в тече-
ние 6 ч.
После сушки вторично закрашивают катушки эмалью ПКЭ-22
и снова сушат по описанному выше режиму.
Окраска катушки должна быть ровной, без подтеков и ого-
ленных мест.
Изготовление катушек из изолированного провода класса В.
Барабан с медью устанавливают на стойку, заправляют конец
меди в натяжные ролики и плашки, закрепляют на соответствую-
щем шаблоне и наматывают катушку.
Количество и расположение витков катушки должно соответ-
ствовать чертежу, за числом витков нужно следить по счетчику.
При намотке прямолинейную часть катушки необходимо под-
бивать молотком через фибровую или деревянную подбойку.
При наличии оголенных мест на проводе нужно изолировать
их одним слоем тафтяной или стеклянной (для провода ПСД)
ленты в полуперекрытие.
При намотке катушек в местах перехода из одного слоя в
другой и на углах катушки между слоями прокладывают изоля-
ционные прокладки согласно указаниям на чертеже.
Катушки с уступами при намотке нужно перевязывать тафтя-
ной лентой по каждому уступу, намотку производить с помощью
прокладочных колец.
В случае недостаточной длины меди на бухте для катушки
необходимо приварить или припаять конец другой бухты, а
13—1091
193
место спайки изолировать одним слоем тафтяной или стеклянной
(для провода ПСД) ленты в полуперекрыти^
После намотки катушку нужно связать в углах хлопчатобу-
мажной лентой и проверить размеры катушки согласно указани-
ям на чертеже.
Катушки, требующие выгиба, устанавливают в пресс-форму,
кладут на них накладки и выгибают на гидравлическом прессе
до размеров, указанных на чертеже.
При выгибе нужно следить за тем, чтобы смещение витков
происходило равномерно.
После намотки нужно проверить омическое сопротивление ка-
тушки, которое должно соответствовать чертежу или обмоточной
записке.
Далее нужно припаять к катушкам выводы, проложить под
выводы указанные в чертеже изоляционные прокладки и закре-
пить их лентой на катушке, заполнить и выровнять неровности у
выводов по всей поверхности катушки замазкой.
Перед изолировкой высоту катушки нужно выровнять про-
кладками, указанными на чертеже, затем изолировать катушку
одним слоем ленты и обмотать катушку вместе с выводами од-
ним слоем временной киперной ленты с нахлестом 2—3 мм, а вы-
водные кабели — в полуперекрытие, после чего пропитать (ком-
паундировать) катушку первый раз. Затем снять с катушек вре-
менную ленту, оставив ее на выводных кабелях, поместить
катушки в печь с температурой ПО—130° С и подогреть до тем-
пературы 50—80° С.
Далее вынуть катушку из печи, смазать слегка парафином
внутреннюю поверхность катушки, оправить изнутри специальной
оправкой на пневматическом прессе и проверить омическое со-
противление катушек, которое должно соответствовать указани-
ям на чертеже или обмоточной записке.
При наличии впадин, образовавшихся после пропитки, нужно
тщательно выровнять катушку замазкой по всей поверхности.
Затем проверить катушки по высоте, выровнять прокладками
до размера, указанного на чертеже, и изолировать катушку от
корпуса отдельно или с последовательной катушкой.
Накладывая изоляцию на внутренние углы катушки, нужно
подрезать ее до половины ширины во избежание утолщений. При
этом необходимо следить за правильным перекрытием ленты на
наружных углах катушки, чередовать направление слоев ленты,
укладывать ее плотно и проглаживать рукой, чтобы избежать
разбухание изоляции.
Далее нужно надеть на выводы в месте выхода из катушки
накладки согласно указаниям на чертеже и изолировать катуш-
ку защитной лентой по чертежу, подрезая ее по ширине па внут-
ренних углах катушки во избежание утолщений.
Затем обернуть несколько раз этой же лентой выводной ка-
бель у места выхода его из-под общей изоляции, обмотать ка-
194
тушку, включая пластинчатые выводы, одним слоем временной
киперной ленты с нахлестом 2—3 мм и пропитать катушку вто-
рой раз; после пропитки снять с катушки и выводных кабелей
временную ленту (пока катушки теплые), отделать и оправить
их в нагретом состоянии на пневматическом прессе.
Перед прессовкой поверхность катушки, соприкасающуюся с
оправкой или приспособлением, нужно смазать парафином.
Если катушка имеет каркас, то сначала нужно согнуть его,
заложить в катушку, проложив прокладки с обеих сторон со-
гласно чертежу, загнуть и подбить молотком выступающие края.
Затем заложить оправку в катушку и оправить под прессом.
Далее зачистить наконечники и пластинчатые выводы от про-
питывающей массы и промыть их бензином.
Маркировать катушку следует белой эмалью согласно указа-
ниям на чертеже, а затем проверить ее омическое сопротивление.
Сопротивление катушки должно соответствовать указаниям
на чертеже или обмоточной записке.
Размеры катушки и их полярность также должны соответст-
вовать чертежу.
Изготовление катушек из изолированного провода класса F
и Н с промазкой эмалями. На станок устанавливают шаблон-
форму для намотки катушек, направляющее и натяжное приспо-
собления и бухту с проводом.
Затем заправляют конец провода в натяжные ролики и
плашки, закрепляют на шаблоне и наматывают катушку рядо-
вой намоткой с промазкой каждого слоя эмалью ПКЭ-22 с чис-
лом и расположением витков в соответствии с чертежом.
При этом в местах перехода из одного слоя в другой на углах
катушки и между слоями прокладывают изоляционные проклад-
ки. Прокладки необходимо промазывать эмалью.
При намотке прямолинейные части катушки нужно подби-
вать молотком через фибровую или деревянную подбойку.
Намотка катушки с уступами производится с помощью про-
кладочных колец, с креплением катушки стеклолентами на каж-
дом уступе.
Далее катушку, не снимая с шаблона, нужно выдержать на
воздухе в течение 4 ч, затем стянуть с боков двумя планками, по-
местить в печь и сушить при температуре НО—130° С 4 ч и 185—
195° С 6 ч.
Время сушки исчисляется с момента достижения указанной
температуры в рабочей зоне печи.
После сушки нужно выгрузить катушку из печи, охладить ее
до температуры не выше 50—60° С, затем снять с шаблона, зачи-
стить от натеков эмали поверхность катушки и щеки шаблона и
припаять к катушке выводные пластины или кабели припоем,
указанным в чертеже. В случае наличия выводных кабелей по-
следние изолируются по всей длине одним слоем стеклянной
ленты вполуперекрытие до приварки к катушке.
13*
195
Дальнейшие операции наложения изоляции, сушки, пропитки
и наружной отделки нужно производить аналогично тем же опе-
рациям, регламентированным для катушек из шинной меди (т. е.
либо с промазкой эмалями, либо с пропиткой под давлением).
Для изготовления компаундных катушек необходимо собрать
вместе шунтовую и сериесную их части, проложив между ними
прокладку. Далее изолировать и отделать эти катушки анало-
гично описанному выше процессу для катушек из шинной меди.
Обмотки из изолированного провода марки ПСД или ПСДК
(параллельные обмотки) также могут быть изготовлены описан-
ным выше методом пропитки под давлением. При этом сохраня-
ются без изменений все процессы намотки и изолировки, однако
промазка эмалями заменяется последующей пропиткой под дав-
лением.
Изготовление катушек, наматываемых на ребро. Намотка ка-
тушек дополнительных полюсов из неизолированной шинной ме-
ди на ребро производится на специальных станках с вращатель-
но-поступательным движением.
Предельнодопустимое отношение высоты шины к ее ширине,
определяемое типом станка и технологической оснастки, обычно
не превосходит 1:12.
В двигателях единой серии для городского транспорта это от-
ношение максимально равно 1 : 10.
При намотке на ребро возникают значительные напряжения
в меди. Для снятия этих напряжений, повышения проводимости
меди и улучшения формы катушки намотанные заготовки и сами
катушки подвергаются отжигу.
Технологический процесс изготовления катушек этого типа
состоит из следующих основных операций:
намотка катушки;
припайка выводных пластин;
межвитковая изолировка;
пропитка и выпечка;
изолировка катушки и вторая пропитка;
отделка катушки.
Намотка катушек. Бухту с медью устанавливают на стойку,
заправляют медь в направляющие плашки, закрепляют на шаб-
лоне и регулируют нанос масла или эмульсии на поверхность
меди.
Затем нужно намотать медь в спирали. При намотке следить
за размоткой бухты и отсутствием трещин в местах изгиба меди.
При недостаточной длине меди нужно припаять конец другой
бухты на сварочном трансформаторе согласно инструкции на
пайку шинной меди.
Пайка должна приходиться на прямолинейные части катуш-
ки. Не допускается больше одной пайки в одной катушке.
В катушке с двумя параллельными витками допускается по
одной пайке в каждой параллельной ветви.
196
Далее из намотанной спирали нарезают катушки согласно
чертежу.
Отжиг и прессовка катушек. Катушки добавочных полюсов,
намотанных на ребро, подвергаются «светлому отжигу». Перед
отжигом катушки нужно обезжирить путем погружения на 10—
15 мин в раствор щелочи, подогретой до 60—80° С, с последую-
щей промывкой в течение 3—5 мин в воде при температуре 60—
80° С. Отжиг катушек производится в герметическом контейнере
в течение 1 ч при температуре 550° С.
После отжига для удаления окислов катушки замачиваются
в течение 10 мин в слабом растворе серной кислоты. Далее ка-
тушки подвергаются промывке в подогретой до 60—80° С воде и
сушке.
Поверхность катушек должна быть сухой, чистой, без следов
окалины.
Далее нужно поставить катушку на оправку, установленную
на плите гидравлического пресса, проложить под каждый виток
со стороны закруглений стальные прокладки и запрессовать ка-
тушки до номинальной толщины меди на внутреннем радиусе
закругления, не допуская при этом вмятин от стальных прокла-
док из меди.
После намотки нужно проверить, устранены ли полученные
при намотке утолщения меди в местах закругления.
При наличии утолщений на меди, а также выгнутых витков
отжиг и прессовку следует повторить.
Если после прессовки окажутся трещины или надрывы меди
в местах закруглений, то такие катушки бракуются.
Далее следует отжечь катушки второй раз, после чего зало-
жить катушку в разъемное приспособление, затянуть его болта-
ми, подбить витки деревянным молотком и запрессовать катуш-
ку по высоте. При этом размер ее определяется высотой приспо-
собления.
После запрессовки катушки по высоте необходимо снять дав-
ление, затянуть болты и опрессовать катушку с боков.
Катушки, у которых после прессовки получается веерное сме-
щение витков, отжечь третий раз.
Припайка выводов и изолировка между витками катушек.
Предварительно тщательно зачищают заусенцы и неровности на
витках меди личной пилой, после чего припаивают к катушке вы-
водные пластины твердым припоем.
~ Далее нужно положить катушку на верстак, выправить ее
деревянным молотком, растянуть и положить между вит-
ками заготовленные изоляционные прокладки согласно черте-
жу и обрезать изоляцию по контурам катушки специальным
ножом.
Затем связывают катушку со стороны закруглений киперной
лентой, следя за тем, чтобы не было смещений и обрывов изо-
ляции. ।
197
Внутрь катушек нужно вставить специальные приспособления
и стянуть их до отказа.
Пропитка и выпечка катушек класса В. Лак № 458 для про-
питки катушек должен иметь содержание основы 30—40%, вяз-
кость по воронке ВЗ-4 20—25 сек, а лак ГФ-95 содержание осно-
вы 40—50% и вязкость по воронке ВЗ-4 40—45 сек.
Чтобы получить лаки требуемой вязкости, необходимо разво-
дить их бензинбензоловой смесью, состоящей из трех объемных
частей бензина и одной объемной части бензола.
Вязкость лака перед пропиткой контролировать по ворон-
ке ВЗ-4 и не реже 1 раза в неделю проверять содержание
основы.
Пропитка катушек в лаке № 458. Катушки, изолированные
между витками и стянутые (не до отказа) струбцинами, нужно
погрузить в бак с лаком, выдержать катушки в лаке до прекра-
щения выделения пузырьков воздуха, но не менее 30 мин.
Далее необходимо вынуть катушки и дать стечь лаку, стя-
нуть катушки струбцинами до отказа, следя за тем, чтобы не
было смещения витков и перекоса катушек, и поместить катуш-
ки в печь с температурой 110—130° С на 10—12 ч.
После пяти часов выпечки надлежит подтянуть болты у
струбцин до отказа.
По окончании выпечки катушек нужно снова подтянуть болты
у струбцин до отказа и, не снимая струбцин, дать катушкам
остыть до температуры цеха, а затем разобрать струбцины и
снять катушки.
Пропитка катушек в лаке ГФ-95 (второй вариант). Пропит-
ка катушек производится аналогично пропитке в лаке № 458.
После пропитки катушки нужно выдержать на воздухе в те-
чение 12 ч, затем стянуть катушки струбцинами, выпечь повтор-
но при температуре 170—180° С и испытать катушку на отсутст-
вие межвитковых замыканий.
После пропитки к катушке нужно припаять наконечники и
впаять кабели согласно указаниям на чертеже и обрезать высту-
пающую изоляцию по наружному и внутреннему контурам ка-
тушки.
Изолировка, пропитка и отделка катушек класса В. Для
изолировки необходимо отогнуть крайние витки катушки (если
катушка с кабелем), проложить под них прокладки и выправить
их деревянным молотком, проложить под выводы указанные в
чертеже изоляционные прокладки и закрепить их лентой на ка-
тушке.
Далее нужно заполнить и выровнять неровности у выводов и
по всей поверхности катушки замазкой и выровнять катушку по
высоте прокладками согласно указаниям на чертеже.
Катушку затем изолируют одним слоем ленты и обматывают
ее вместе с выводами одним слоем временной киперной ленты с
нахлестом 2—3 мм, а выводные кабели в полуперекрытие.
198
После изолировки катушку пропитывают (компаундируют)
первый раз по процессу, принятому для катушек главных полю-
сов.
После пропитки с катушек снимают временную ленту (пока
катушки теплые), но на выводных кабелях ленту не снимают;
затем катушки помещают в печь с температурой НО—130° С и
подогревают до температуры 50—80° С.
Внутреннюю поверхность вынутой из печи катушки слегка
смазывают парафином, после чего катушку нужно оправить из-
нутри специальной оправкой на пневматическом прессе и испы-
тать на отсутствие межвитковых замыканий.
При наличии впадин, образовавшихся после пропитки, нужно
тщательно выровнять катушку по всей поверхности замазкой и
проверить катушку по высоте, выровнять прокладками до разме-
ра, указанного в чертеже, затем изолировать ее от корпуса.
При наложении изоляции на внутренних углах катушки нуж-
но подрезать изоляцию до половины ширины, одновременно не-
обходимо следить за правильным перекрытием ленты на наруж^
ных углах катушки.
При изолировке необходимо чередовать направление слоев
ленты, укладывать ее плотно и проглаживать рукой для предот-
вращения разбухания изоляции.
После наложения основной изоляции необходимо изолиро-
вать катушку защитной киперной лентой (по чертежу), подрезая
ее на внутренних углах, и обмотать катушку, включая пластин-
чатые выводы, одним слоем временной киперной ленты с нахле-
стом 2—3 мм (выводные кабели изолированы при первой про-
питке).
После наложения временной защитной ленты катушку нужно
пропитать (компаундировать) второй раз. Далее нужно снять с
катушки и выводных кабелей временную ленту (пока катушка
теплая), отделать катушку аналогично отделке катушек главных
полюсов и проверить полярность и правильность отметки начала
«А», конца «Е» и стороны остова катушки.
Вспомогательные материалы, применяемые в данном процес-
се (при классе изоляции В): масло машинное (ГОСТ 1707—42)
или эмульсия, лента киперная (ГОСТ 4514—481) и парафин
(ГОСТ 784—42).
Пропитка и выпечка катушек с кремнийорганической изоля-
цией. Катушки, изолированные между витками и стянутые
струбцинами по процессу, описанному выше, необходимо загру-
зить в печь с температурой НО—130° С и сушить в течение четы-
рех часов, после чего катушки вынуть из печи, ослабить струбци-
ны, погрузить горячие катушки в бак с лаком К-47 и выдержать
в лаке до прекращения выделения пузырьков, но не менее 30 мин.
Далее вынуть катушки из лака, дать стечь излишкам, выдер-
жать на воздухе в течение 30 мин и сушить катушки в печи при
температуре 110—130° С в течение четырех часов.
199
После сушки катушки выгрузить из печи, стянуть струбцины
до отказа, следя за тем, чтобы не было смещения витков и пере-
коса катушек; протереть выводные пластины хлопчатобумажны-
ми концами, смоченными бензином, и сушить катушки в печи
при температуре 180—190° С в течение 12 ч\ после четырех часов
сушки нужно подтянуть струбцины до отказа.
После окончания сушки необходимо выгрузить катушки из пе-
чи, вновь подтянуть струбцины до отказа и охладить катушки в
струбцинах до температуры цеха, после чего освободить катуш-
ки от струбцин и испытать катушки на отсутствие межвитковых
замыканий.
Изолировка и вторая выпечка катушек с кремнийорганичес-
кой изоляцией. Перед изолировкой нужно обрезать выступаю-
щую изоляцию по наружному и внутреннему контурам катушки,
отогнуть крайние витки катушки и проложить под них проклад-
ки по указаниям в чертеже, после чего выровнять витки деревян-
ным молотком.
Далее нужно проложить под выводы изоляционные проклад-
ки и закрепить их пропитанной стеклянной лентой, заполнить и
выровнять неровности у выводов и по всей поверхности катушки
замазкой, указанной в чертеже; выровнять катушку по высоте
прокладками и изолировать лентой согласно чертежу.
После изолировки на выводы (в местах их выхода из катуш-
ки) нужно надеть изолирующие прокладки, согласно чертежу,
промазав под ними катушку эмалью ПКЭ-22.
Затем, обильно смазывая поверхность катушки эмалью
ПКЭ-22, нужно изолировать ее стекломйкалентой в соответст-
вии с указаниями на чертеже, с промазкой между слоями эмалью
ПКЭ-22.
При изолировке на внутренних закруглениях катушки стек-
ломикаленту нужно подрезать до половины ширины во избежа-
ние утолщений. При этом необходимо следить за правильным пе-
рекрытием ленты на наружных закруглениях катушки и чередо-
вать направление слоев стекломикаленты, укладывая их плотно
и приглаживая рукой.
Далее катушку изолируют наружной лентой, подрезая ее на
половину ширины на внутренних закруглениях катушки, банда-
жируют одним слоем временной стеклоленты ее наружную по-
верхность, укладывая ленту без нахлеста вдоль катушки, и про-
тирают выводные пластины хлопчатобумажными концами, смо-
ченными бензином, после чего катушки закладывают в оправки,
стягивают болтами и выпекают в печи при температуре 200—
210° С в течение 8 ч.
Затем катушки выгружают из печи, охлаждают до темпера-
туры не выше 50° С, снимают с них оправки и временную ленту,
отделывают и маркируют согласно указаниям на чертеже и гото-
вые катушки испытывают на отсутствие междувитковых замыка-
ний, проверяют их полярность и правильность маркировки.
200
Наложение наружной изоляции с промазкой эмалями ПКЭ
также может быть заменено пропиткой в лаке К-47 под давлени-
ем. При этом, учитывая конфигурацию катушки, наматываемой
на ребро, необходимо обратить особое внимание на обеспечение
плотного прилегания наружной изоляции к меди.
Наружная отделка катушек дополнительных полюсов произ-
водится аналогично отделке катушек главных полюсов.
3. Термические, сборочные и некоторые
специальные процессы
Термической обработке подвергаются следующие детали тя-
говых двигателей:
валы;
пружины щеткодержателей;
пружинные фланцы, крепящие катушки дополнительных по-
люсов;
литые детали.
Термическая обработка (улучшение) заготовок валов из ста-
ли марки 45 ГОСТ 1050—52 с целью повышения механических
свойств до следующих значений: предел текучести — 45 ка/с.и2,
предел прочности — 70 кг! см2, удлинение—16%, сужение попе-
речного сечения — 40%, твердость — 207—241 по Бринеллю про-
водится следующим образом.
1. Нормализация: заготовка вала нагревается до температу-
ры 840—860° С, выдерживается при этой температуре с момента
прогрева 60—70 мин и охлаждается на воздухе.
Нагрев производится в электрической или нефтяной печи с
точным контролем температуры.
2. Закалка: заготовка нагревается до температуры 820—
840° С, выдерживается при этой температуре в течение 45 мин и
охлаждается в воде с температурой 20—30° С.
3. Отпуск: заготовка нагревается до температуры 600—
620° С, выдерживается при этой температуре 2—2,5 ч и охлажда-
ется на воздухе (отпуск валов нужно производить немедленно
после закалки).
После термической обработки все заготовки валов нужно под-
вергнуть внешнему осмотру для выявления возможных трещин.
Необходимо также проверить механические свойства на образце
и твердость заготовки.
а) Контроль для выявления трещин производится невоору-
женным глазом. В сомнительных случаях заготовки валов нужно
подвергнуть травлению в 10-процентном растворе серной кисло-
ты при температуре 50—60° С.
б) Для проверки механических свойств на каждые 10—30 за-
готовок нужно отрезать один темплет длиной 100 мм и подверг-
нуть его термической обработке вместе с заготовками.
14—1091
201
Образцы для механических испытаний нужно вырезать в до-
левом направлении на расстоянии половины радиуса заготовки.
По получении удовлетворительных результатов механических
испытаний каждую заготовку вала необходимо проверить на
твердость по Бринеллю в двух точках на расстоянии 200 мм от
каждого конца.
При получении неудовлетворительных результатов механиче-
ских испытаний заготовки нужно подвергнуть повторной терми-
ческой обработке.
Термическая обработка пружин щеткодержателей из ленточ-
ной стали марки У8А ГОСТ 1435—54 производится в электропе-
чи камерной и в ванне селитровой с автоматической регулиров-
кой температуры.
Режим термической обработки
Высокий отпуск. Высокому отпуску подвергаются навитые
заготовки пружин до загибки концов.
Для этого пружины нужно уложить на железный противень,
загрузить в печь и нагреть до 620—650° С, выдержать 10 мин и
охладить на воздухе.
Закалка, а) Закалку пружин нужно производить после за-
гибки концов, б) Пружины нужно уложить на железный проти-
вень, загрузить в печь, нагретую до 800—820° С, нагреть до 800—
820° С, выдержать 5—6 мин и охладить в масле.
Отпуск. Пружины нагреваются в селитровой ванне при тем-
пературе 360—420° С, выдерживаются 10 мин и охлаждаются на
воздухе.
В связи с возможными колебаниями в химическом составе
стали уточнение температуры отпуска нужно производить сле-
дующим образом: от каждой партии пять закаленных пружин
подвергаются отпуску при температуре 380° С в течение 10 мин
с охлаждением на воздухе, и на отпущенных пружинах замеряет-
ся твердость по Роквеллу. Твердость пружин должна быть
45—48 Rc.
При получении твердости выше указанной температуру отпу-
ска нужно повысить до 420° С; при получении твердости ниже
указанной температуру отпуска нужно понизить до 360° С.
От каждой партии в 50—100 шт. термически обработанных
пружин не менее двух пружин необходимо растянуть и подверг-
нуть проверке твердости по Роквеллу по всей длине ленты. Твер-
дость пружин должна быть в пределах 45—48 Rc.
Пружины, принятые по твердости, необходимо проверить на
закручивание, для чего пружину установить в приспособлении
и закрутить до соприкосновения витков; при этом пружины не
должны ломаться и давать трещин.
202
Пружины не должны также иметь остаточных деформаций
после трехкратного завода на предельный угол (возможный при
вытаскивании щеток).
Вспомогательные материалы, применяемые при этом процес-
се: селитра калиевая (ГОСТ 1949—43) или натриевая
(ГОСТ 828—54), масло веретенное (ГОСТ 1642—50).
Фланцы, поддерживающие катушки дополнительных полюсов,
также подвергаются термической обработке (закалке и отпуску).
Можно рекомендовать следующий режим термообработки
фланцев из листовой стали марки 45 по ГОСТ 1050—57.
Закалка. Фланцы уложить на под электрической печи (в 3—6
рядов по высоте), нагреть до температуры 820—840°С, выдер-
жать с момента прогрева 5—10 мин и охладить в масле.
Отпуск. Фланцы уложить в печь, выдержать при температу-
ре 400—420° С с момента прогрева 25—30 мин и охладить на
воздухе.
После термической обработки фланцы подвергаются трав-
лению.
Твердость фланцев после термообработки должна быть
35—40 Rc.
Стальные отливки, применяемые в конструкции тяговых дви-
гателей, подлежат отжигу для снятия внутренних напряжений
при отливке и обеспечения механических свойств в соответствии
с ГОСТ 977—53.
Отжиг рекомендуется проводить по следующему режиму
(табл.14)
Таблица 14
Режим отжига
Скорость нагрева в град}* Выдержка
до температуры 500 - 600 °C до температуры выдержки температура в °C время в ч
80—100 100—125 880—900 1 ч на 25 мм сечения
Монтаж и смазка шариковых и роликовых подшипников.
Качество монтажа и смазки подшипников в значительной степе-
ни определяет срок службы подшипников в эксплуатации. Нуж-
но иметь в виду, что неточность монтажа, попадание грязи внутрь
подшипника, недостаток или, наоборот, чрезмерное количество
смазки — все эти факторы могут резко сократить срок службы
подшипника.
Расчетный срок службы подшипника 3086313 — более
10 000 ч, а подшипников других марок, применяемых в тяговых
14* 203
двигателях, 50 000 ч и более. Таким образом, при надлежащем
качестве самих подшипников, тщательном соблюдении техноло-
гии при изготовлении всех деталей двигателя и при монтаже
подшипниковых узлов шариковые и роликовые подшипники, при-
меняемые в тяговых двигателях для городского транспорта,
должны работать не менее двух лет, причем менее нагруженные
подшипники (№ 32310, 32413) —не менее четырех лет.
Можно рекомендовать следующую технологию монтажа ша-
риковых и роликовых подшипников.
Подшипники должны храниться в закрытых шкафах в
сухом помещении; они должны быть завернуты в пергамент-
ную или парафинированную бумагу и уложены в картонные
коробки или ящики (упаковка завода — изготовителя подшип-
ников).
Распаковка подшипников должна производиться непосредст-
венно перед монтажом. Смазка должна храниться в закрытом
виде во избежание попадания в нее пыли или грязи. Если упа-
ковка подшипника повреждена, необходимо перед монтажом
промыть подшипник в чистом бензине и для предохранения его
от коррозии немедленно после промывки окунуть в легкое мине-
ральное масло, подогретое до 90° С. При монтаже роликопод-
шипников следует иметь в виду, что их внутренние и наружные
кольца не являются взаимозаменяемыми.
При монтаже подшипников должны быть приняты меры, обес-
печивающие невозможность попадания на подшипник грязи, пы-
ли, стружки и т. п.
При монтаже нельзя допускать ударов по самим подшипни-
кам, а также по другим деталям подшипникового узла, если эти
удары могут передаваться на подшипники.
При сборке должны быть приняты все меры, исключающие
возможность перекоса подшипника (попадание грязи и стружки
под подшипник и подшипниковый щит и т. п.).
После посадки подшипников машина должна быть собрана
немедленно. В случае невозможности выполнения этого требо-
вания подшипники должны быть завернуты в пергаментную или
парафинированную бумагу.
Перед насадкой подшипниковых колец посадочные места
на валу и в подшипниковых щитах должны быть протерты
сухой тряпкой и затем смазаны легким слоем консистентной
смазки.
Шарикоподшипники и внутренние кольца роликоподшипни-
ков рекомендуется насаживать на вал в горячем состоянии. На-
грев подшипников должен производиться в масляной ванне до
температуры 90—100° С для шарикоподшипников и 100—110° С
для внутренних колец роликоподшипников.
Прогрев должен производиться в течение 20—40 мин.
204
Подшипники должны быть полностью погружены в масло и
находиться в ванне в подвешенном состоянии, не касаясь стенок
и дна ванны.
Ванна с маслом должна быть всегда плотно закрыта от по-
падания пыли и посторонних предметов. Периодически масло
должно подвергаться фильтрации или смене.
Нагретые шарикоподшипники и внутренние кольца ролико-
подшипников должны выниматься из ванны с помощью крючка
и щипцов с медными губками и немедленно насаживаться на
шейку вала до упора. Между остывшим подшипником и упором
не должно быть зазора.
Особое внимание должно быть обращено на монтаж под-
шипника 3086313. Внутреннее кольцо этого подшипника состоит
из двух частей. При монтаже обе эти части должны быть плотно
прижаты друг к другу. Наличие зазора между частями внутрен-
него кольца приведет к сдвигу шариков с их нормального поло-
жения на беговой дорожке и быстрому повреждению подшипни-
ка в процессе эксплуатации. Немедленно после посадки внутрен-
нее кольцо подшипника 3086313 должно быть дополнительно
закреплено путем посадки упорного запирающего кольца, а в по-
следней конструкции двигателей — путем затягивания крепящей
кольцо гайки.
Наружное кольцо роликоподшипника должно запрессовы-
ваться в гнездо подшипникового щита с помощью специальной
оправки. При этом необходимо следить за чистотой упорных пот
верностей и избегать перекоса подшипника.
При монтаже роликовых подшипников необходимо контроли-
ровать величину радиальных з
соответствии с приведенными ню
В двигателях типа ДК-108
применяются подшипники типа
3H32613. Эти подшипники из-
готовляются по особым, техни-
ческим условиям, подвергают-
ся дополнительному контролю
на заводе-изготовителе и име-
ют несколько повышенные ра-
диальные зазоры.
Закладывание смазки в под-
шипниковый узел должно про-
изводиться следующим обра-
зом:
а) общее количество смазки
шипников 32310 и 310—35 г г
13оров до и после монтажа в се данными (табл. 15). Таблица 15 Величина радиальных зазоров
Тип подшип- ника Радиальный зазор в мм
до монтажа |после монтажа
ЗН32310Д 3H62310J 3H32613 0,07-0,11 0,08—0,12 0,03—0,1 0,03—0,1
должно составлять: для под*
для подшипников 3086313 и
32413 — около 100 г;
б) пространство между наружным и внутренним кольцами
подшипника нужно заполнить смазкой (около 70% от общего ко-
личества смазки на подшипниковый узел);
205
в) лабиринтовые канавки нужно заполнить смазкой полно-
стью, а внутреннюю поверхность подшипниковых крышек прома-
зать тонким слоем смазки. Оставшуюся от общего количества
смазку нужно заложить в смазочные камеры подшипниковых
крышек;
г) должна применяться только смазка УТВ по ГОСТ 1631—52
(1—13) или ей вполне равноценная. В частности, может быть
применена смазка типа ЦИАТИМ 203 и ЦИАТИМ 221.
При сборке подшипников 62310 должно быть обеспечено над-
лежащее закрепление упорного кольца подшипника.
После сборки машины должно быть проверено качество мон-
тажа. Якорь должен легко проворачиваться от руки. Подшип-
ники должны работать без чрезмерного шума; перегрев подшип-
ников при работе двигателя вхолостую при нормальных оборо-
тах не должен превосходить 10—20° С.
Сборка индуктора
Процесс сборки индуктора завершается соединением кату-
шек между собой, присоединением к катушкам выводных кабе-
лей и изоляцией междукатушечных соединений.
Технология и применяемые при этом процессе материалы
зависят от класса изоляции двигателя.
Изолировка межкатушечных соединений с изоляцией класса
А и В. Все неровности в местах соединения кабельных нако-
нечников с выводными клеммами катушек, а также соединения
кабельных наконечников кабелей, выходящих из катушек, после
свертывания болтами нобходимо тщательно заполнить замаз-
кой, после чего изолировать соединение, не заходя на кабель,
пропитанной киперной лентой.
Далее изолировать соединение и частично оплетку кабеля
лентой из лакоткани диагональной резки по чертежу с промаз-
кой лаком № 462П после каждого слоя (число слоев по чертежу).
В начале и в конце каждого слоя нужно сделать два оборо-
та на месте соответствующей лентой. Изоляцию при этом нужно
укладывать плотно, не допуская, однако, чрезмерного натяжения
лакоткани.
Затем необходимо изолировать соединения с заходом на
оплетку пропитанной киперной лентой, а конец верхнего слоя
пропитанной ленты закрепить, пропустив его под два последних
оборота ленты.
Готовое заизолированное соединение окрашивается серой
эмалью или лаком БТ-99.
В местах прикрепления к остову кабель и соединение допол-
нительно изолируются в соответствии с чертежом.
• При изолировании междукатушечных соединений применяют
электроизоляционную замазку, электроизоляционный лак БТ-99
и эмаль серую воздушной сушки ГФ-92ХС.
206
Окраска деталей. С целью предохранения от коррозии и
удобства обслуживания производится окраска ряда деталей дви-
гателя.
. Внутренняя полость двигателя, а также сердечники полюсов,
внутренняя поверхность щитов, стальные прокладки полю-
сов окрашиваются в серый цвет эмалью серой № 1425 по
ГОСТ 5971—51, разведенной в ксилобензиновой смеси (одна
часть ксилола и две части бензина) до вязкости 18—20 сек (по
воронке ВЗ-4) для окраски пульверизатором, до вязкости 35—
40 сек для окраски кистью и до вязкости 14—16 сек для окрас-
ки окунанием. Наружная окраска двигателей производится в
черный цвет лаком БТ-99 по ГОСТ 8017—56 с вязкостью 40—
50 сек при окраске кистью и 18—20 сек для окраски пульвери-
затором.
Технологический процесс. Сначала очистить поверхность де-
талей от ржавчины и грязи и продуть воздухом, а затем детали,
окрашиваемые в черный цвет, покрыть при помощи пульвериза-
тора или кисти ровным слоем лака БТ-99 и сушить на воздухе
при температуре 20±5°С не менее 6 ч до отсутствия отлипа.
Детали, окрашиваемые в серый цвет, можно покрывать
эмалью № 1425 при помощи окунания, кисти или пульверизато-
ра и сушить на воздухе при температуре 20±5°С не менее 30 ч
или в печи при температуре НО—120° С в течение 1,5—2 ч до от-
сутствия отлипа.
При этом окраску кистью нужно производить в продольном и
поперечном направлениях.
Прочность и твердость лаковой пленки определяется деревян-
ным шпателем. При проведении по окрашенной поверхности де-
ревянным шпателем лаковая пленка не должна разрушаться.
При обнаружении на поверхности натеков, невысохших мест,
царапин, а также недостаточной прочности покрытия детали и
изделия бракуются и передаются на повторную отделку.
Изготовление щеткодержателей. Изоляция щеткодержателя
относительно корпуса осуществляется путем опрессовки крепя-
щих пальцев пластмассой «изодин» (измельченная бумага со
смоляным наполнителем).
После опрессовки пальца совместно с разрезной втулкой про-
изводится их запрессовка в кронштейн усилием 3—7 т.
При изготовлении щеткодержателей особое внимание должно
быть обращено на соблюдение расстояния между «окном» под
щетку и местом крепления с тем, чтобы обеспечить надлежащее
положение щеткодержателя на нейтрали. Следует иметь в виду,
что смещение щеток с нейтрали на 1 мм приводит к разности
числа оборотов при вращении в разные стороны сколо 2%. Щет-
кодержатель должен быть расположен таким образом, чтобы
щетки были расположены параллельно коллекторным пласти-
нам. Расстояние между щеткодержателем и коллектором должно
быть равно 3—4 мм. При проточках коллекторов в условиях
207
эксплуатации необходимо соответственно сдвигать щеткодержа-
тели вдоль гребенки относительно кронштейна.
Щеткодержатели перед механической обработкой подверга-
ются травлению, а пружины — окраске в черной эмали ПФ-28 и
сушке при температуре 115° С в течение 1,5 ч.
Опрессовка пальцев щеткодержателей изоляционной пласти-
ческой массой «изодин» производится путем горячего прессова-
ния следующим образом.
Прессование осуществляется в стальных хромированных
пресс-формах при удельном давлении (без предварительного
подогрева) 400 кГ1см2 и температуре 155—160° С. Палец должен
выдерживаться в пресс-форме в течение 18 мин (исходя из вре-
мени выдержки 0,8—1 мин на 1 мм толщины детали). Для паль-
цев щеткодержателей давление при прессовании равно 30 т.
Прессование производится на гидравлических прессах с дав-
лением примерно 100 т, оборудованных системой электрического
обогрева пресс-форм (до температуры около 200° С) с терморе-
гуляторами, обеспечивающими постоянство заданной темпера-
туры при прессовании. В пресс-форму закладывается палец щет-
кодержателя и взвешенное количество материала «изодин».
При прессовке смыкание пресс-формы производится посте-
пенно в течение 10—30 сек во избежание поломки пресс-формы
и сдвига арматуры.
В процессе работы необходимо следить за температурой
пресс-формы по терморегулятору, отрегулированному на соответ-
ствующую температуру, или по термометру.
После прессовки нужно снять давление, вынуть деталь из
пресс-формы, продуть сжатым воздухом пуансон и матрицу и
при необходимости произвести очистку пресс-формы.
В случае прилипания пресс-материала к пресс-форме приме-
нять соответствующую смазку.
Отпрессованную деталь необходимо зачистить от заусенцев и
проверить по внешнему виду на отсутствие дефектов. Размеры
детали должны соответствовать чертежу.
Механическая обработка деталей. Обработка деталей меха-
нической части имеет некоторые особенности, которые нужно
учитывать для того, чтобы обеспечить необходимую работоспо-
собность отдельных элементов конструкции двигателя.
Для обеспечения правильного положения вала и соосности
подшипников при обработке подшипниковых щитов особое вни-
мание должно быть уделено обеспечению надлежащей точности
подшипниковых гнезд и посадочных мест (замков). Соосность
расточки под посадку подшипников и посадочных мест, сопря-
гаемых с горловиной станины, должна быть в пределах ±0,02 мм.
Эти поверхности должны, как правило, обрабатываться с одного
установа. В двигателях ДК 108 с неразъемной внутренней крыш-
кой после обработки посадочного места необходимо повернуть
щит для обработки посадочного места подшипника. При этом
208
оправка должна быть установлена с точностью 0,01 мм с напря-
женной посадкой.
При обработке станин необходимо также обеспечить соос-
ность (в пределах ±0,02 мм) расточек под посадку щитов. Об-
работку станин желательно вести на расточных станках. При
обработке станины за две операции необходима тщательная
выверка оправки для посадки станины перед обработкой вто-
рой горловины (аналогично обработке щитов). Желательна вы-
держка деталей после предварительной их механической обра-
ботки.
В настоящее время ведутся работы по механизации процес-
сов механической обработки и сборки двигателей. Создаются аг-
регатные станки для сверления станин и щитов, сборочные кон-
вейеры, внедрены копировальные токарные полуавтоматы для
обработки валов.
4. Оборудование и технологическая оснастка
При изготовлении тяговых двигателей кроме универсального
оборудования применяются также специальные станки, нестан-
дартное оборудование и весьма разнообразная технологическая
оснастка.
Можно указать на следующие основные группы оборудова-
ния и технологической оснастки.
1. Станки и приспособления для изготовления обмоток (ка-
тушек якоря, главных и вспомогательных полюсов).
2. Оборудование и приспособления для производства коллек-
торов.
3. Оборудование и приспособления для изготовления штам-
пованных деталей.
4. Оборудование и технологическая оснастка для изготовле-
ния якорей.
5. Оборудование и приспособления для производства меха-
нической части двигателя и щеткодержателей.
6. Оборудование и оснастка для сборочных работ и испыта-
ния отдельных конструктивных узлов и двигателя в целом.
Катушки якоря одновитков ы е
Специальное оборудование и приспособления применяются
при выполнении следующих основных операций: резки меди,
формовки головок, разводки лобовых частей и формовки нижней
и верхней полукатушек.
Резка и одновременная рихтовка проводников из шинной и
изолированной меди производится на протяжно-отрезных
станках. '
209
AO
О
Рис. 77, а. Протяжно-отрезной станок (продольный разрез)
Рис. 77,6. Ирогяжно-отрезной станок (поперечный разрез)
Для этой цели может быть использован цепной полуавтомат,
отрезающий одновременно несколько проводников. Зажимная
каретка захватывает проводники и, протаскивая их через за-
жимное устройство (с ручным или дистанционным управлением),
доводит их до упора, после чего педальным механизмом (или
электромагнитным) рабочий обрезает проводники заданной
длины.
На рис. 77 изображен один из станков подобного типа.
Формовка головок у пакета проводников (8—10 шт.) произ-
водится на полуавтомате с пневматическим приводом. Конст-
рукция станка представлена на рис. 78.
Разводка лобовых частей производится на специальном при-
способлении с ручным или пневматическим приводом (рис. 79).
В этом приспособлении осуществляется пневматический зажим
и разводка сторон катушки с образованием лобовых частей.
Окончательная форма придается катушке якоря на специаль-
ных формовочных приспособлениях (горбылях). На этих приспо-
соблениях катушка якоря приобретает форму, весьма близкую к
той, которую она будет иметь после укладки на якоре и в про-
цессе обмотки. Обмотчик ограничивается лишь подгибкой вы-
водов к коллектору и некоторой дополнительной формовкой
лобовых частей. Каждое формовочное приспособление корректи-
211
ЬО
оо
бид по стрелке fl
Рис. 79. Приспособления для разводки лобовых частей
руется по результатам обмотки пробного якоря. При волновой
обмотке формовочные приспособления выполняются раздельно
для верхней и нижней части катушки в одном приспособлении.
Приспособления состоят из сварных полуцилиндров с укреп-
ленными на них подвижными и неподвижными планками, на ко-
торых при помощи по-
дающих эксцентриков осу-
ществляется формовка
катушек (рис. 80).
При серийном произ-
водстве двигателей меха-
низируется также ряд
вспомогательных опера-
ций изготовления катушек
якоря: зачистка концов
проводника от изоляции,
лужение концов, зачистка
заусенцев.
Рис. 80. Приспособления для формовки одновитковой катушки якоря.
В настоящее время ведутся работы по созданию оборудова-
ния и приспособлений для механизации и процесса наложения
корпусной изоляции.
Катушки якоря двухвитков ы е
Предварительно на специальном шаблоне наматывается за-
готовка. Намотка производится на мощных намоточных станках,
способных обеспечить натяжение провода 70 кг при значитель-
ном колебании длины плеч при вращении шаблона (от 50 до
300 мм). Работа станка сопровождается резкими переходами и
ударами и почти мгновенным остановом шпинделя.
Шаблоны для намотки катушек состоят из сердечников и
двух щек. Провод, пройдя через натяжные плашки, укладывает-
ся в пазы сердечников. После намотки снимается наружная ще-
214
Рис. 81. Приспособления для растяжки многовитковой катушки
якоря
ка, а затем и катушка якоря. Снятые с намоточного шаблона ка-
тушки растягивают до размера, позволяющего укладывать
катушки на якоре (т. е. несколько больше шага по пазам).
215
Растяжка многовитковых катушек якоря производится на
пневматических параллельно растяжных станках (рис. 81).
В этих станках происходит пневматический зажим пазовой
части и головок при помощи пазовых и головных кулачков, пос-
ле чего пазовые кулачки раздвигаются. В результате образуется
катушка якоря с выгнутыми головками, пазовыми и лобовыми
Рис. 82. Штамп для формовки лобовых частей катушки якоря
частями. Однако лобовым частям не придана еще кривизна, со-
ответствующая их укладке на цилиндрической части нажимной
шайбы якоря.
Формовка лобовых частей производится либо вручную на
шаблонах, либо при помощи штампов на пневматическом прессе.
При этом возможна формовка всех четырех лобовых частей.
Конструкция штампа для формовки лобовых частей представле-
на на рис. 82. Вспомогательным оборудованием при изготовлении
катушек якоря являются также станки для перемотки провода
(с заводских барабанов на специальные барабаны, приспособ-
ленные для последующих операций).
Катушки главных и добавочных полюсов
Намотка шунтовых катушек производится на специальных
металлических шаблонах при относительно высоких скоростях
(300—500 об!мин). На рис. 83 представлен намоточный средне-
216
габаритный станок типа ДКЭ-2, созданный заводом «Динамо».
Натяжение обмоточного провода при намотке осуществляется
путем пропускания его через два ролика, имеющих три-четыре
ручья. Для лучшей укладки витков (при ступенчатой форме ка-
Рис. 83. Намоточный станок типа ДКЭ-2
тушки) в намоточных шаблонах применяются закладные разъ-
емные кольца.
Намотка последовательных катушек (наматываемых плаш-
мя) может производиться на тех же намоточных станках типа
ДКЭ-2, но при скорости вращения 100—200 об!мин.
217
Натяжение провода осуществляется специальными натяжны-
ми плашками.
Намотка однослойных катушек производится на шаблоне без
закладных частей.
Намотка двухслойных катушек производится с закладным
кольцом и предварительной формовкой места перехода из слоя
в слой. Операция перегиба проводника при переходе из слоя в
слой производится до намотки на отдельном рычажном приспо-
соблении. Катушки из шин большего сечения наматываются на
более тяжелом станке (рис. 84) при скорости вращения до
100 об/мин.
Намотка катушек добавочных полюсов из неизолированной
шины на ребро производится на специальных станках типа
ПНК-2 Пресненского машиностроительного завода или на стан-
ках фирмы «Эрликон». Возможно также использование станков
с горизонтальным шпинделем и дополнительным приспособ-
лением.
Намотка производится на специальных шаблонах, конструк-
ция которых зависит от типа и конструкции намоточного станка.
Намоточные шаблоны для станка с вертикальным валом (ти-
па «эрликон») состоят из ступенчатого овального сердечника,
закрепленного на овальном основании, с замками, удерживаю-
щими виток в месте перехода от прямолинейной части к месту
перегиба от западания и выпучивания. Конструкция шаблона
для станков с горизонтальным валом несколько проще и состоит
из сердечника, прикрепленного к основанию, и направляющих.
В обеих конструкциях применяются специальные направляю-
щие планки и зажимные плашки.
При изготовлении катушек, наматываемых на ребро, приме-
няются также стягивающие струбцины, а для катушек, выпекае-
мых в приспособлении, — пресс-формы для прессовки и выпечки.
Наложение изоляции на катушки главных и добавочных по-
люсов из миканитовых и стеклянных лент производится в насто-
ящее время почти повсеместно вручную. Однако для изолировки
катушек главных полюсов с достаточно плавными переходами
между соседними сторонами катушек применяются намоточные
станки-приспособления.
Пропитка и компаундирование катушек производятся с при-
менением вакуума и давления в специальных котлах с внешней
системой нагрева, обеспечивающей температуру пропитываю-
щего состава до 185—200° С.
Оборудование и приспособления для производства коллек-
торов. При изготовлении коллекторов используется следующее
оборудование и технологическая оснастка:
а) кольца и плашки для запрессовки пластин коллектора
«в кольцо»;
б) оправки и приспособления для обработки комплекта мед-
ных пластин (расточка «ласточкиного хвоста»);
218
009!
Рис. 84. Намоточный станок типа ДКЭ-5
to
о
в) гидравлические прессы для запрессовки деталей коллек-
торов на различных стадиях технологического процесса;
г) печи для запечки коллекторов;
д) станки для испытания коллекторов при максимальной ско-
рости вращения;
е) испытательное оборудование, технологическая оснастка
для изготовления коробок, нажимных конусов и прочих деталей.
Кольца и плашки. Для изготовления коллекторов двигателей
единой серии могут применяться кольца и плашки в соответст-
вии с рис. 85.
Кольца выполняются в виде цилиндров из стали 40Х, а плаш-
ки изготовляются из стали 40Х или из специального чугуна с
конусностью 4°. Все детали, входящие в комплект колец и пла-
шек, должны быть выполнены и содержаться особо тщательно
с тем, чтобы обеспечить равномерное давление на комплект кол-
лекторных пластин.
Величина давления при запрессовке «в кольцо» (при приня-
тых размерах оснастки) составляет около 45 т, что со-
ответствует удельному давлению между коллекторными пласти-
нами 500 кГ/см2.
Приспособления для механической обработки комплекта
пластин. При механической обработке комплекта коллекторных
пластин чрезвычайно важно обеспечить правильность взаимного
положения «ласточкиных хвостов». Для этой цели обработка мо-
жет производиться с применением разжимной оправки (после
расточки одной стороны оправка переворачивается и обрабаты-
вается второй «ласточкин хвост»).
При этом необходимо обеспечить, чтобы биение оправки
не превосходило 0,02 мм, а центры оправки и зажимные конусы
обеспечивали совпадение осей при повороте оправки.
На некоторых заводах обработка коллекторов производится
в четырехкулачном патроне. При обработке первого «ласточки-
ного хвоста» одновременно производится контрольная проточка
кольца. После переворачивания кольца перед проточкой второго
хвоста производится тщательная выверка кольца по контроль-
ной проточке.
Запрессовка коллекторов производится на гидравлических
прессах с давлением до 50—60 т. При запрессовке необходимо
обеспечить равномерное распределение давления по прессуемой
площади. Перекосы при движении пресса и приложении давле-
ния совершенно недопустимы.
Выпечка коллекторов производится в печах с электрическим
или пароэлектрическим нагревом при температуре печи до 200° С.
Загрузка и выкатка деталей из печи производится при помощи
механизированных тележек.
Испытание коллектора с предельной скоростью вращения
производится в специальном станке-приспособлении с надлежа-
щей защитой на случай разрыва коллектора.
220
Рис. 85. Кольца и плашки для
запрессовки коллекторных пла-
стин
а — комплект; б — кольцо; в—плаш-
ка
222
Обычно коллектор насаживается на вертикальный вал, кото-
рый через систему передач вращается регулируемым двигателем
постоянного тока. Вокруг коллектора располагаются нагрева-
тельные элементы, обеспечивающие нагрев коллектора до
140—160° С.
Кроме перечисленных выше основных приспособлений и обо-
рудования при изготовлении коллекторов применяется также
другая технологическая оснастка: штампы для штамповки кол-
лекторных пластин и межламельной изоляции, приспособления
для фрезеровки и лужения шлицев пластин, технологическая
оснастка для обработки коробок и нажимных конусов, испыта-
тельные средства для испытания корпусной и межламельной
изоляции, плиты для сборки коллекторных пластин в «кольцо»,
специальный режущий и мерительный инструмент.
Оборудование и приспособления
для изготовления штампованных деталей
Основными деталями тяговых двигателей, изготовляемыми
методом холодной штамповки, являются листы пакета якоря и
главного полюса. Штамповка производится обычно на эксцен-
триковых прессах.
При применении компаундных (совмещенных) штампов вы-
рубное усилие для листа якоря двигателя единой серии состав-
ляет 93 т и для листа полюса 45 т.
223
Современные прессы с подобным усилием обеспечивают до
50 ударов в минуту.
На рис. 86 приведена конструкция совмещенного штампа
для листа якоря.
Отходы при штамповке проваливаются в отверстие матрицы.
При этом в процессе работы штампа пуансон углубляется в от-
верстие матрицы на 1—2 мм при зазоре между матрицей и пуан-
соном для листов толщиной 0,5 мм около 0,015 мм.
В рабочей части стенки матрицы высотой 5—7 мм параллель-
ны, далее отверстие матрицы расширяется для свободного про-
хождения отходов.
Срок службы современного штампа, выполненного из ста-
ли ЭХ-12 с припусками на перешлифовку 5 мм, достигает 3 млн.
ударов и более. При изготовлении штампов и штамповке листов
пакета якоря стремятся к тому, чтобы осевое отверстие было
выполнено по второму классу точности, а размеры пазов соответ-
ствовали бы четвертому классу точности.
Оборудование и технологическая оснастка
для изготовления якорей
К специальному оборудованию относятся:
а) гидравлические прессы для прессовки пакета, запрессов-
ки нажимных шайб и коллекторов;
б) паяльные ванны и другая технологическая оснастка для
пайки;
в) бандажировочные станки для наложения бандажей;
г) печи для сушки якорей до и после пропитки;
д) станок для прорезки межламельной изоляции;
е) станок для динамической балансировки.
Для запрессовки сердечников двигателей городского транс-
порта могут применяться вертикальные гидравлические прессы
с усилием примерно 50 т и горизонтальные прессы с тем же
усилием.
Бандажировочные станки, применяемые для наложения бан-
дажей проволоки диаметром 2 мм, должны обеспечивать равно-
мерное натяжение проволоки с усилием 150 кГ.
Одна из возможных конструкций станка представлена на
рис. 87.
Натяжение бандажной проволоки осуществляется за счет
пропускания проволоки через ряд роликов; величина натяжения
должна контролироваться динамометром.
Конструкция печей для сушки якорей и их температура за-
висят от требований технологического процесса и класса изоля-
ции якорей, подлежащих сушке и пропитке.
Могут применяться печи с паровым обогревом при давлении
пара 5—6 ати при температуре печи до 140° С для якорей с изо-
ляцией класса В.
224
Рис. 87. Бандажировочный станок
15—1091
225
Для якорей с кремнийорганической изоляцией необходимо
обеспечить температуру воздуха в печи 185—200° С.
Для этой же цели могут применяться электрические и паро-
электрические печи, а также печи с применением пара повышен-
ного давления.
Прорезка миканитовой изоляции между коллекторными пла-
стинами производится на специальном станке.
Фреза этого станка диаметром 22 мм вращается со скоростью
около 1400 об/мин небольшим двигателем, который перемещает-
ся вдоль коллекторной пластины.
Перемещение двигателя производится вручную, однако на
ряде предприятий делаются попытки автоматизировать этот про-
цесс. Существуют конструкций, которые автоматически повора-
чивают головку станка до совпадения фрезы с межламельной
изоляцией посредством электрических щупов с последующим
включением подачи для фрезеровки изоляции.
После фрезеровки производится зачистка канавок между
пластинами.
Отделочные операции (шлифовка коллектора) производятся
на токарном станке.
Готовые якоря подвергаются динамической балансировке,
которую, как указывалось выше, желательно производить с точ-
ностью 100 г • см.
Оборудование и приспособления для обработки деталей ме-
ханической части и щеткодержателей. Отработка станин, щи-
тов, крышек и других деталей механической части обычно про-
изводится на универсальных расточных, токарных, фрезерных,
шлифовальных и сверлильных станках. При этом используются
специальные оправки, кондукторы и другие приспособления. На
рис. 88 представлен роторный кондуктор для сверления отвер-
стий в станине двигателя типа ДК-207. Специальные приспо-
собления используются также при обработке лап подвески.
В настоящее время ведутся работы по созданию агрегатного
станка для одновременного сверления нескольких отверстий в
станине.
Как указывалось выше, при механической обработке деталей
особое внимание должно быть уделено точному соблюдению
всех размеров, связанных с работой подшипников.
Обработка щеткодержателя должна обеспечить в первую оче-
редь точность размеров гнезда под щетку и положения
гнезда относительно места крепления щеткодержателя к крон-
штейну.
Гнездо под щетку обычно дорнуется двумя ступенями. При
этом базой для обработки гнезда является поверхность сопря-
жения щеткодержателя и кронштейна (гребенка). Точность об-
работки щеткодержателя приведена на чертеже.
Пресс-формы для отливки корпусов щеткодержателей пред-
ставлены на рис. 89, для опрессовки пальцев щеткодержателей
226
Рис. 88. Роторный кондуктор для сверления станин
228
Рис. 89. Пресс-форма для отливки под давлением корпуса щеткодержателя
Рис. 90. Пресс-форма для опрессовки пальца щеткодержателя
----^0275,09; ^0275/5
-----0210,39
0250 ——
Рис. 91. Пресс-форма манжеты коллектора
229
пластмассой совместно с разрезной втулкой — на рис. 90 и для
прессования миканитовых манжет коллектора — на рис. 91.
Оборудование и приспособления
для сборочных работ, испытания деталей
и готового двигателя
В настоящее время ведутся работы по созданию сборочного
конвейера для двигателей городского транспорта. Применяются
также механизированный инструмент для завертывания крепеж-
ных деталей и другая технологическая оснастка.
Испытание готовых электродвигателей производится на спе-
циальных стендах с соблюдением правил техники безопасности.
Для испытания двигателей с напряжением на коллекторе
275—375 в могут быть использованы генераторы серии П на на-
пряжение 440 в.
Для испытания двигателей ДК-207 в качестве линейного ге-
нератора (так же, как и для других двигателей) может быть ис-
пользован тот же двигатель ДК-207, работающий в качестве ге-
нератора (с приводным двигателем при 2Р = 4). При этом
целесообразно выполнить специальные независимые катушки
возбуждения на напряжение 110 в.
В качестве вольтодобавочной машины могут быть использо-
ваны генераторы серии П на напряжение 220 в. Номинальный
ток генератора должен составлять примерно 1,5 номинального
тока испытуемого двигателя.
Сочленение двигателей при испытании по методу возвратной
работы осуществляется при помощи упругой муфты или кардан-
ного вала. В последнем случае надо учитывать, что при темпе-
ратурном удлинении'валов в процессе режима нагрузки двига-
теля могут возникнуть значительные осевые усилия, на которые
не рассчитаны подшипники некоторых типов двигателей (ДК-Ю8
и др.). Эти двигатели при испытании желательно сочленять уп-
ругими муфтами.
Испытательная станция должна быть оборудована прибора-
ми для электрических измерений с классом точности не ме-
нее 0,5.
Измерение скорости вращения желательно производить при
помощи счетчиков оборотов и тахогенераторов. Измерение пере-
грева коллектора в соответствии с рекомендациями МЭК жела-
тельно производить при помощи электротермометров (термо-
пары, термометры сопротивления).
ГЛАВА IV
ИСПЫТАНИЯ
1. Испытания исходных материалов
и деталей двигателя
Технический уровень, качество и надежность тяговых двига-
телей в значительной степени определяются правильной систе-
мой контроля применяемых исходных материалов, деталей, уз-
лов и готового двигателя. Контроль исходных материалов
необходим даже при наличии соответствующих сертификатов
завода-поставщика, подтверждающих технические данные про-
дукции.
Нужно учитывать, что применяемые в производстве тяговых
двигателей лаки и эмали, сиккативы и пр. имеют ограниченный
срок хранения. Случайная ошибка в маркировке может привести
к применению материалов несоответствующего качества.
В настоящее время перед выдачей в производство на элек-
тромашиностроительных заводах производится контроль в соот-
ветствии с требованием стандартов и технических условий всех
изоляционных материалов, лаков, эмалей, обмоточных проводов,
сталей, материалов для отливок из цветных сплавов.
Производится также выборочный контроль подшипников,
щеток, коллекторной меди, припоев и некоторых других мате-
риалов и полуфабрикатов.
В процессе производства непрерывно контролируются пропи-
точные лаки, находящиеся в цеховых емкостях.
В определенной последовательности проводятся также испы-
тания двигателей и входящих в них деталей и узлов.
Кроме готовых двигателей в процессе производства испыта-
ниям (проверке электрической прочности изоляции) подверга-
ются якорь и входящие в него детали и узлы, катушки, щетко-
держатели и индукторы.
231
Кроме того, проводится проверка механической прочности
коллекторов при повышенной скорости вращения, контролиру-
ются механическая обработка, качество обмоточных и сбороч-
ных работ.
Испытание якорей. При изготовлении якорей и отдельных
их деталей необходимо проверить состояние изоляции между
витками и относительно корпуса, а также между коллекторными
пластинами. Для этой цели проводятся соответствующие испы-
тания. Кроме того, при контрольных операциях необходимо про-
верить правильность укладки и соединения обмоток, качество
пайки, пропитки и отделки якоря.
Приведенные ниже значения испытательных напряжений от-
носятся к вновь выпускаемым якорям, а также к якорям, про-
шедшим капитальный ремонт со сменой обмотки.
Испытание якорей, подвергавшихся частичному ремонту
(смена отдельных катушек, смена бандажей), производит-
ся обычно напряжением равным 75% от соответствующего
испытательного напряжения для вновь изготовляемой ма-
шины.
Испытание повышенным напряжением производится от регу-
лируемого (желательно при помощи индукционного регулятора)
повысительного трансформатора мощностью не менее 3 ква при
частоте 50 гц.
При испытании должны выполняться все предписания пра-
вил техники безопасности.
Испытание катушек якоря. Проводится контрольное испы-
тание каждой катушки между витками напряжением 1000 в в те-
чение 2—3 сек и испытание корпусной изоляции напряжением
4,5 кв для двигателей на напряжение 550 в и 6 кв для двигате-
лей на напряжение 750 в в течение 30 сек. При испытании кор-
пусной изоляции катушка закладывается в специальный элек-
трод (коробочку). Кроме того, необходимо непрерывно контро-
лировать электрическую прочность (испытанием до прибоя)
корпусной изоляции, которая должна быть не ниже 8 кв для дви-
гателей на напряжение 550 в и 10,5 кв для двигателей 750 в. Эти
испытания проводятся периодически выборочно, но если элек-
трическая прочность испытанных катушек окажется ниже нор-
мы, то производственный процесс изготовления катушек должен
быть остановлен до устранения причин, снижающих электричес-
кую прочность изоляции.
Испытание коллектора. Испытание коллекторных манжет
относительно корпуса проводится напряжением 7 (кв в течение
30 сек. Коллектор испытывается при повышенной скорости вра-
щения. Значение этой скорости должно на 5—10% превышать
испытательную скорость вращения готового якоря.
Изоляция между пластинами собранного коллектора испыты-
вается дважды: после окончательной формовки и после насадки
на сердечник.
232
При испытании на отсутствие замыканий между коллектор-
ными пластинами испытательное напряжение подается после-
довательно к каждой паре соседних пластин. Загорание лампы
(или звонок) укажет на наличие замыкания. При первом испы-
тании величина напряжения — 450 в, при втором — 350 в.
Перед испытанием корпусной изоляции нужно замкнуть меж-
ду собой коллекторные пластины при помощи проволоки, нави-
той в виде пружины, и присоединить электроды: один к коллек*
тору, а другой к корпусу якоря, валу, шайбе.
При испытании нужно плавно поднять напряжение до 5,5 кв
для номинального напряжения 550 в и до 6 кв при напряжении
750 в — при первом испытании и до 4,7 кв для номинального на'
пряжения 550 в и до 5,2 кв для напряжения 750 в — при втором
испытании со скоростью, позволяющей производить отсчет пока-
заний вольтметра и поддерживать его в течение 1 мин. Явление
короны во время испытаний допустимо и не должно являться по-
казателем несоответствия изоляции нормам.
Межвитковая и корпусная изоляция якоря в целом в процес-
се обмотки подвергается многократным испытаниям, проверяют-
ся также правильность соединений обмотки и качество пайки.
Испытание межвитковой изоляции проводится на специаль-
ном трансформаторе повышенной частоты, вторичной катушкой
которого служат секции якоря. Наличие в якоре замкнутых вит-
ков выявляется наложением поочередно на пазы якоря стальной
пластины, притягивающейся под действием магнитного потока
в случае замыкания витков.
Во время испытания необходимо пользоваться башмаками,
соответствующими по диаметру испытываемым якорям.
При испытании нужно вращать якорь и следить, чтобы через
пространство между башмаками трансформатора прошли все
секции.
В последние годы начали внедряться новые методы испыта-
ния якорей и проверки изоляции между витками якоря. Прежние
методы давали возможность создать в обмотке якоря электро-
движущую силу, соответствующую лишь 10—20 в на виток.
Таким образом, при этом испытании выявляются лишь замк-
нутые витки, но не участки с изоляцией пониженной электриче-
ской прочности.
Новые методы позволяют увеличить величину испытательного
напряжения между витками и выявить место с ослабленной меж-
витковой изоляцией.
Правильность соединений, в известной мере качество пайки,
отсутствие обрыва контролируются посредством присоединения
двух коллекторных пластин, отстоящих друг относительно друга
на величину полюсного деления к источнику постоянного тока и
измерения напряжения между соседними коллекторными плас-
тинами. Если в обмотке нет дефектов, то падение напряжения
между соседними коллекторными пластинами является (в преде-
16—1091
233
лах полюсного деления) практически постоянным. Если падение
напряжения ниже среднего, то в обмотке или в коллекторе име-
ются замкнутые витки или пластины. Резкое повышение напря-
жения между пластинами свидетельствует о наличии обрыва об-
мотки (или о плохом контакте между обмоткой якоря и коллек-
тором) .
Испытания изоляции якоря в процессе его обмотки произво-
дятся в следующей последовательности:
1) после укладки и осадки обмотки — испытание изоляции
между витками и изоляции относительно корпуса при номиналь-
ном напряжении двигателя 550 в испытательным напряжением
3,7 кв, при напряжении 750 в — 4,2 кв;
2) после пайки и обточки коллектора — испытание изоляции
между витками и корпусной изоляции (якоря на 550 в — 3,2 кв
и якоря на 750 в — 3,7 кв);
3) после пропитки и шлифовки коллектора: испытание изоля-
ции между витками и корпусной изоляции (якоря на 550 в —
2,7 кв, якоря на 750 в — 3,2 кв).
Приведенные выше значения испытательных напряжений для
готового якоря на 0,5—0,6 кв выше испытательного напряжения
готового двигателя (2,2 и 2,7 кв соответственно для номиналь-
ных напряжений 550 и 750 в).
При повышении требований стандарта 2582 для величины ис-
пытательного напряжения готовых двигателей необходимо соот-
ветственно увеличить и величину напряжения при пооперацион-
ных испытаниях: после укладки обмотки — до 4,2—4,7 кв (соот-
ветственно для номинального напряжения 550 и 750 в), после
пайки якоря — до 3,7—4,2 кв и готового якоря — до 3,2—3,7 кв.
Испытательное напряжение катушек якоря для двигателей
на напряжение 550 в целесообразно довести до 5 кв.
Значения испытательных напряжений для других деталей при
внедрении повышенных испытательных напряжений для готового
двигателя могут быть оставлены без существенных изменений.
При контроле якоря проверяются также качество укладки
бандажей и клиньев, длина и качество укладки лобовых частей,
качество обработки и геометрические размеры коллектора и от-
делка якоря. В процессе пропитки измеряется также в нагретом
состоянии сопротивление изоляции обмотки якоря, которое не
должно быть ниже 5 Мом.
Особое внимание при контроле должно быть уделено качест-
ву бандажей и клиньев. Число крепящих скобочек должно строго
соответствовать чертежу, бандаж должен быть наложен с надле-
жащим натяжением, тщательно запаян и не выступать над уров-
нем бандажной канавки. Число витков и форма замков должны
строго соответствовать чертежу. Бандаж должен быть изолиро-
ван от пакета якоря, что должно быть проверено испытанием
бандажа относительно пакета напряжением 500 в (при ремонте
220 в).
234
Бандаж должен быть расположен на лобовых соединениях в
полном соответствии с чертежом. Сдвиг бандажа к головкам ло-
бовых частей может привести к сползанию бандажа. Наоборот,
чрезмерное удаление края бандажа от головок может привести
к отгибу лобовых частей под действием центробежных сил.
Нарушение изоляции между бандажом и пакетом, выступа-
ние бандажа над уровнем канавки, неправильное расположение
крепящих скобочек могут привести к резкому увеличению потерь
в бандаже и нарушению пайки.
Форма лобовых частей, особенно со стороны, противополож-
ной коллектору, должна быть максимально приближена к ци-
линдрической. Для этого необходимо тщательно отработать фор-
му катушки якоря и толщину изоляции, расположенной на на-
жимных шайбах якоря и между слоями обмотки.
Клинья, крепящие обмотку, должны плотно, без зазора, вхо-
дить в паз. Допускается наружная проточка клиньев до диамет-
ра пакета.
При изготовлении и приемке якоря необходимо также контро-
лировать размеры, частоту обработки и концентричность кол-
лектора, тщательность продорожки коллектора, прочистку
межламельных канавок и закругления обращенных к ней
краев пластины, качество отделки выступающей части изоляци-
онного конуса.
Необходимо также (визуально) проверить качество пайки.
Наличие свищей, плохо пропаянных мест недопустимо. При хо-
рошем качестве пайки впаянная в коллектор обмотка якоря поч-
ти не очерчивается при осмотре с торца петушков.
При приемке якоря контролируются также размеры от торца
вала до торца петушков, ширина петушков, размеры канавки,
ширина и диаметр рабочей части коллектора.
Необходимо также контролировать размеры конической час-
ти вала со стороны привода. Желательно для этой цели приме-
нять пробки и калибры, согласованные с контрольным инстру-
ментом деталей, насаживаемых на вал (карданные и специаль-
ные муфты, шестерни и т. д.).
Испытание катушек главных и добавочных полюсов. В про-
цессе изготовления катушки подвергаются следующим испы-
таниям:
1) проверке отсутствия короткозамкнутых витков. Эта про-
верка может производиться следующим образом. Испытуемая
катушка в виде вторичной обмотки трансформатора устанавли-
вается в магнитопроводе. Наличие короткозамкнутых витков
проявится в виде увеличения тока и мощности первичной обмот-
ки. Проверка числа витков и отсутствия короткозамкнутых вит-
ков может быть также проведена путем сравнения с эталонной
катушкой и противовключением катушек трансформатора;
2) проверке сопротивления катушек. Сопротивление парал-
лельных катушек не должно отличаться от номинального более
16* 235
Таблица 1G
Величины давлений
Размер щетки в мм Давление в кГ
новая щетка изношенная щетка
12,5x32x40 1,6—2,0 1,2—1,5
16x32x40 2,0-2,5 1,5—1,9
16x32x50 2,0-2,5 1,5—1,9
чем на ±7%, а последовательных (а также добавочных) более
чем на ±6%.
Проверка электрической прочности катушек до их монтажа
на остове не производится, так как трудно воссоздать при испыта*
нии индивидуальной катушки условия ее крепления в индукторе.
При приемке катушек про-
веряются также правильность
маркировки, форма и размеры
катушек и длина выводов и пр.
Испытание щеткодержате-
лей. После сборки щеткодер-
жателя с кронштейном прове-
ряется напряжением 6 кв в те-
чение 1 мин электрическая
прочность изоляции пальца
щеткодержателя относительно
кронштейна. Периодически не-
обходимо проверять электри-
ческую прочность щеткодержателя в нагретом состоянии до 70—
80° С при напряжении 5 кв.
При приемке щеткодержателя проверяется также давление,
соответствующее новой и изношенной щетке.
Величина этих давлений представлена в табл. 16.
Испытание индуктора. После установки и соединения кату-
шек (но до изолировки междукатушечных соединений) произво-
дится измерение их сопротивления, проверка электрической проч-
ности изоляции и полярности главных и добавочных полюсов.
Отклонение величины сопротивления от номинальных значений
должно быть для параллельных катушек ±7% и для последова-
тельных катушек ±6%.
Испытание электрической прочности индуктора относительно
корпуса производится:
при номинальном напряжении 550 в — напряжением 2,7 кв*
в течение 1 мин;
при номинальном напряжении 750 в — напряжением 3,2 кв*
в течение 1 мин.
Полярность полюсов должна соответствовать схеме индук-
тора.
Технологический процесс и методы контроля должны обеспе-
чить надлежащее качество изготовления деталей механической
части двигателя: станин, щитов, валов, крышек, щеткодержате-
лей, сердечников полюсов.
Особое внимание должно быть обращено на обработку дета-
лей, связанных с установкой подшипников, на соблюдение раз-
меров, указанных на чертеже в размерной цепи, определяющей
* При введении повышенных испытательных напряжений для готового
двигателя эти значения целесообразно повысить на 0,5 кв.
236
отклонение скорости двигателя при вращении в разные стороны,
и на соблюдение допусков при обработке отверстий в деталях,
напрессовываемых на вал.
Следует иметь в виду, что определение соосности горловин
станины после ее обработки весьма затруднено, и поэтому каче-
ство обработки станины определяется исходным процессом (рас-
точка с одного установа) и непрерывным контролем оправки
(при обработке за две операции). Биение оправки не должно
превосходить 0,01—0,02 мм.
Аналогичные требования предъявляются к обработке щитов.
Необходимо также тщательно контролировать класс чистоты об-
рабатываемых поверхностей.
Отклонение скорости вращения при реверсировании опреде-
ляется в основном (при симметричной обмотке якоря) положе-
нием середины щетки относительно магнитной системы.
В размерную цепь, определяющую положение щетки относи-
тельно оси главных добавочных полюсов, входят: расстояние от
центра окна щеткодержателя до оси шпильки кронштейна, раз-
мер между отверстиями для крепления кронштейна щеткодер-
жателя и крепления щита к остову, размер между осью отвер-
стия для крепления щита и осью отверстия в станине для болтов,
крепящих главные полюса, и симметричность отверстий в полюсе
относительно наконечников полюса. Эти размеры должны быть
выдержаны с точностью до 0,2 мм с тем, чтобы положение оси
щетки относительно главного полюса отклонялось от номиналь-
ного не более чем на 1 мм.
Кроме того, должно быть соблюдено надлежащее расстояние
между наконечниками главных и добавочных полюсов. Это рас-
стояние в единой серии машин для городского транспорта долж-
но быть равно 28± 1 мм.
При выполнении этих требований смещение щеток с нейтрали
магнитной системы (с учетом некоторой несимметрии якоря) не
должно превосходить 2 мм, т. е. разница в скоростях двигателя
при его вращении в разные стороны (при номинальном режиме)
не должна превосходить 3—4%.
Закрепление пакета якоря и коллектора определяется соблю-
дением регламентированных натягов нажимных шайб и шайбы
коллектора при их напрессовке на вал. Размеры отверстий в этих
деталях (равно как и диаметры ступеней вала) должны тща-
тельно контролироваться. Косвенным контролем величины натяга
является проверка усилий при запрессовке. Надлежащему конт-
ролю должны подвергаться и другие детали тягового двигателя.
После сборки (до начала испытания) двигатель также под-
вергается контролю.
В первую очередь необходимо проверить установку щетко-
держателей. Щетки должны находиться на рабочей части кол-
лектора и по меньшей мере на 2 мм отстоять от начала закруг-
лений пластин (у торца коллектора и канавки у петушков).
237
Линия щеток должна быть практически параллельна пластинам
(смещение по всей длине рабочей части не более 1 мм). Щетки
должны свободно перемещаться в гнезде, должно быть провере-
но удобство вытаскивания щеток.
Нажимной палец должен без перекосов и заеданий опираться
на середину щетки. В случае необходимости должно быть про-
верено давление на щетку.
Биение коллектора в собранной машине (до испытания) не
должно превосходить 0,02 мм. Расстояние от щеткодержателя до
торцов петушков коллектора должно быть не менее 4 мм.
Якорь двигателя должен
свободно вращаться рукой без
заметного шума и стука под-
шипников. Все крепежные де-
тали двигателя должны быть
надежно закреплены.
Биение конца вала, прове-
ряемое после испытаний, долж-
но быть не более 0,07 мм.
После сборки двигателя
проверяется также величина
междужелезного пространства
(зазора) между якорем и по-
люсами. Из-за того что якорь
и сердечники главных полюсов
выполнены шихтованными, а
также из-за того что плоским
щупом измеряется зазор меж-
ду цилиндрическими поверхно-
фенный щупом, оказывается
меньше, чем расчетный воздушный зазор. Значения (минималь-
ные) воздушного зазора, измеренные щупом, в двигателях еди-
ной серии должны соответствовать данным табл. 17.
После сборки контролируется также плотность прилегания
крышек коллекторных люков.
В двигателях единой серии с одним шариковым (закреплен-
ным) подшипником отсутствует возможность аксиального пере-
мещения якоря. Лишь в двигателях ДК-104 — ДК-108 с ролико-
вым подшипником с нижним упорным кольцом имеет место
небольшой (0,1—0,3 мм) аксиальный зазор в самом под-
шипнике.
После сборки периодически проверяются также габаритные и
установленные размеры двигателя, особенно те, которые подле-
жат контролю в соответствии с указаниями на габаритном
чертеже. Завершающей операцией сборки двигателя и подготов-
ки его к испытаниям является притирка щеток. Эта операция
должна проводиться с особой тщательностью при помощи стек-
лянной бумаги № 100—120 (ГОСТ 5009—521).
-238
Таблица 17
Значение воздушного зазора
Тип двигателя
ДК-254 ...........
ДК-255 ...........
ДК-104............
ДК-202 ...........
ДК-256 ...........
ДК-257 ...........
ДК-258 ...........
ДК-207, ДК-108 . .
ДК-259 ...........
стями, фактический
Измеренный
зазор в мм
о £
л
к
1-Г ±
1,3
0,8
0,8
0,8
2,1
2,6
2,6
2,3
2,1
1,8
1,1
2,3
2,3
1,1
2,8
2,8
2,6
2,3
зазор,
Н s S
2
В процессе притирки концы стеклянной бумаги, выступающие
из щетки, должны плотно прижиматься к коллектору с тем, что-
бы притираемая часть щетки точно соответствовала цилиндри-
ческой поверхности коллектора.
После предварительного испытания двигателя следует прове-
рить качество притирки. На щетке по всей ее ширине должны
быть видны следы приработки щетки к коллектору. Не менее 50%
поверхности прилегания щетки к коллектору должны иметь сле-
ды износа (пришлифовки).
Следует иметь в виду, что плохая притирка щеток может ис-
казить результаты испытаний и, в частности, измерение скорости
вращения двигателя и проверку точности реверсирования.
Предварительно перед началом испытаний двигатель обычно
проверяется в течение 30—40 мин при работе без нагрузки и ско-
рости вращения 1500—2000 об/мин. При этом контролируется
работа подшипников, уровень вибраций, работа коллектора.
Должна быть проверена и степень притирки щеток к
коллектору.
После предварительной приемки двигатель может быть
предъявлен к испытаниям.
2. Испытание электродвигателей
Испытания готового электродвигателя в соответствии с
ГОСТ 2582 разделяются на контрольные, которым подвергается
каждый выпускаемый двигатель, и типовые, которым подверга-
ются впервые изготовляемые новые конструкции машин, а также
периодически двигатели, выпускаемые серийно.
В объем контрольных испытаний входят:
а) осмотр и контроль установочных размеров;
б) проверка омического сопротивления обмоток;
в) испытание на нагревание в течение 1 ч;
г) проверка, скорости вращения и реверсирования при номи-
нальной мощности;
д) испытание на повышенную скорость вращения;
е) проверка коммутации;
ж) проверка сопротивления изоляции;
з) проверка электрической прочности изоляции.
Измерение сопротивления обмоток производится методом
вольтметра — амперметра (или логометра); измерение сопротив-
ления обмотки якоря Rx производится на доступных для измере-
ния коллекторных пластинах при помощи двойного моста или
логометра. Определение полного сопротивления обмотки якоря
7?я может быть произведено по формуле
239
где х — число пластин, между которыми измерялось сопротив-
ление;
ki — число пластин на полюсное деление.
Значение сопротивления обмотки якоря не должно отличать-
ся от номинального более чем на 6%.
Если измерения сопротивлений производились при темпера-
туре /ХОл, отличной от номинальной 20° С более чем на 5° С,
необходимо привести измеренное
сопротивление /?хол к температу-
ре 20° С:
© CD испытуемые
двигатели
Рис. 92. Схема взаимной нагрузки
Г Л, ГВ, ГП — генераторы линейный,
вольтодобавочный и подпитки, имею-
щие регулируемое независимое возбуж-
дение; РВ — реверсивный переключа-
тель, изменяющий направление враще-
ния; ПР — переключатель режима рабо-
ты машины. При правом положении пе-
реключателя машина 1 работает двига-
телем; ПП — переключатель подпитки.
Провода от него присоединяются к вы-
воду ЯЯ и к соединению между обмот-
ками якоря и добавочных полюсов ма-
шины, работающей в режиме двигателя
г\ __ г\ 234,5 -f- 20
^•-^ол234(5 + /хол •
При измерении сопротивления
последовательных обмоток в из-
меренную величину включается
также сопротивление контактов и
междукатушечных соединений.
Это обстоятельство учитывается
при установлении значения номи-
нального сопротивления собран-
ного двигателя.
Испытания на нагревание про-
изводятся обычно при нагрузке
двигателя по схеме обратной ра-
боты (рис. 92).
Два одинаковых двигателя
соединяются механически друг с
другом и включаются в цепь воль-
тодобавочной машины таким об-
разом, чтобы их крутящие момен-
ты были направлены в противопо-
ложные стороны.
При полной ’ тождественности
характеристик испытуемых дви-
гателей моменты их равны и про-
тивоположно направлены; двига-
тели при всех значениях тока не-
подвижны, а мощность вольтодо-
бавочной машины равна сумме
двигателях.
электрических потерь в обоих
При включении линейного генератора одна из испытуемых
машин переходит в двигательный режим, а другая — в генера-
торный. Мощность линейного генератора равна механическим
потерям, потерям в стали и дополнительным потерям в испытуе-
мых машинах. Если характеристики обоих двигателей неодина-
ковы, то распределение мощностей между вольтодобавочной ма-
шиной и линейным генератором несколько изменяется.
240
При испытаниях тяговых двигателей величина тока якоря до-
водится до 2,2—2,5 t7H0M- Если учесть, что падение напряжения
в двигателе при номинальном токе равно 7% UH0M (40—50 в),
то напряжение вольтодобавочной машины при испытании с уче-
том неравенства характеристик должно быть не ниже
(Ув.г = 2 • 0,07 • 2,5 • 1,3 UH = 0,46 UH.
Для тяговых двигателей городского транспорта при напря-
жении 275 в С;в.г=130 в, при напряжении 375 в [7в,г = 170 в и при
напряжении 550 в (7в.г = 250 в.
Номинальный ток вольтодобавочного генератора должен не-
сколько превосходить номинальный ток двигателя. Напряжение
линейного генератора должно быть равно номинальному напря-
жению двигателя и допускать регулирование до 1,25 UH. Ток ли-
нейного генератора должен быть не менее 0,3—0,4 номинального
тока двигателя. Перед началом испытания двигателя на нагре-
вание должны быть тщательно измерены сопротивления всех
обмоток.
В процессе теплового режима каждые 10 мин необходимо из-
мерять падение напряжения и сопротивление обмоток главных и
добавочных полюсов. После часового режима в кратчайший срок
после отключения необходимо измерить сопротивление обмотки
якоря, после чего в течение 7—10 мин измерить еще 3—4 раза
сопротивление этой обмотки. Затем построить кривую зависимо-
сти температуры обмотки якоря от времени и экстраполировать
эту кривую на момент окончания режима и отключения двигателя.
Перегрев обмоток т определяется по изменению их сопротив-
ления R:
т = /?гоР-.^ол (234,5+ ^хол).
^хол
Если температура, при которой измерялось сопротивление,
не равна температуре, при которой проводился режим, то вводит-
ся соответствующая поправка (/хол — ^окр )• Перегрев коллекто-
ра измеряется термометром или игольчатой термопарой. Контро-
лируется также температура подшипников. Машину с независи-
мой вентиляцией разрешается в соответствии с ГОСТ 2582—50
испытывать без вентиляции при токе, дающем превышение тем-
пературы, равное номинальному.
При проверке скорости вращения и реверсирования необхо-
димо проверить соответствие двигателя требованиям стандарта:
фактические скорости вращения не должны отличаться от но-
минальной более чем на 4%, а разность между скоростями вра-
щения в одну и в другую сторону не должна превышать 4% при
номинальной мощности (для двигателей мощностью более
40 кет).
Испытание машин на повышенную скорость вращения произ-
водится при холостом ходе и скорости вращения, превышающей
241
на 20% (по новой редакции стандарта на 25%) гарантирован-
ную заводом-изготовителем максимальную скорость вращения.
Испытания производятся в течение 2 мин.
Проверка коммутации двигателя должна проводиться при
двойнОхМ номинальном токе якоря и номинальном напряжении,
при максимальном напряжении на токоприемнике электропод-
вижного состава по ГОСТ 6962—54, т. е. при напряжении 700 в
для двигателей трамваев и троллейбусов и 975 в для двигателей
вагонов метрополитена (с учетом схемы их включения), при мак-
симальной гарантированной скорости вращения и минимальном
токе возбуждения. Ток якоря устанавливают исходя из необхо-
димости обеспечить максимальную скорость вращения. Испыта-
ния по обоим режимам должны производиться в течение 30 сек
при каждом направлении вращения. Перед реверсированием
разрешается притирка щеток.
Двигатели для троллейбусов надлежит испытывать при рабо-
чем направлении вращения в течение 1 мин. При этих испытани-
ях на машине не должно быть механических повреждений или
кругового огня, коллектор ее должен быть пригоден к дальней-
шей работе без очистки или какого-либо исправления.
Общим стандартом на электрические машины ГОСТ 183—55
регламентируется определенная шкала искрения.
Практически работа тяговых двигателей для городского
транспорта при номинальном режиме (при надлежащем состоя-
нии коллектора) протекает без заметного искрения.
При двойном номинальном токе в двигателях с одновитковой
1 1
катушкой якоря искрение достигает класса коммутации 1— ,
а в двигателях ДК-254 и ДК-258 с двухвитковой катушкой —
класса искрения 2.
В режиме максимальной скорости и максимального напряже-
ния искрение обычно несколько выше 1— и меньше 2 баллов.
Проверка сопротивления изоляции производится в нагретом
состоянии по окончании нагрузочных испытаний. В соответствии
с ГОСТ 183 сопротивление изоляции обмоток машин относитель-
но корпуса и между обмотками должно быть не менее
U
10004
р
100
Мом.
Таким образом, для тяговых двигателей городского транс-
та минимальные значения сопротивления изоляции по
ГОСТ 183—55 составляют 0,5—0,7 Мом.
Однако для тяговых двигателей, учитывая особенности их экс-
плуатации, устанавливают повышенные требования к сопротив-
лению изоляции.
242
Так, нормалями завода «Динамо» установлено минимальное
значение сопротивления изоляции, равное 1 Мом.
Проверка электрической прочности изоляции производится
синусоидальным напряжением при частоте 50 гц. Величина ис-
пытательного напряжения ранее составляла 2,2t/ +1000 в,
т. е. 2200 в для трамвайных и троллейбусных двигателей и 2650 в
для двигателей вагонов метрополитена Г
В новом ГОСТ 2582 значения испытательных напряжений под-
няты до величины 2,25U +1500 в, т. е. до величины 2730 в для
трамвайных и троллейбусных двигателей и до 3190 в для двига-
телей, предназначенных для вагонов метрополитена. Соответст-
венно необходимо увеличить примерно на 500 в значения некото-
рых испытательных напряжений для отдельных деталей.
Испытанию относительно корпуса, а также между последо-
вательной и параллельной обмотками возбуждения подвергают
каждую электрически независимую цепь. При этом испытатель-
ное напряжение подается на вывод обмотки и заземленный кор-
пус машины, с которым соединяют остальные обмотки, не участ-
вующие в испытании.
Испытание начинают с напряжения менее Уз испытательного.
Подъем напряжения производят в течение 10 сек ступенями, не
превышающими 5% полного значения. Полное испытательное
напряжение должно быть приложено в течение 1 мин, после чего
оно должно быть снижено до Уз полного значения и отключено.
После монтажа подвижного состава производится испытание
электрической прочности всего электрооборудования. Тяговые
двигатели должны испытываться напряжением, равным 0,75 ис-
пытательного напряжения по ГОСТ 2582.
В программу типовых испытаний кроме испытаний, которым
подвергается каждая выпускаемая машина, включаются в соот-
ветствии с ГОСТ 2582—50 дополнительно следующие испытания:
а) на определение тока, соответствующего номинальному (ча-
совому) режиму;
б) на нагревание при продолжительной мощности;
в) на снятие скоростных характеристик при номинальном на-
пряжении и при всех основных ступенях регулирования возбуж-
дения;
\ г) на определение потерь и к. п. д.;
д) на определение зоны наилучшей коммутации;
е) на определение статического напора воздуха в коллектор-
ной камере при независимой вентиляции;
ж) на определение веса и некоторые дополнительные испы-
тания.
Для более точного определения тока номинального режима
проводится несколько тепловых режимов при нагрузках, равных
1 Новыми международными нормами предусмотрено некоторое повыше-
ние испытательных напряжений до 2.25С/+2000 в.
243
0,9; 1 и 1,05 номинальной. По результатам этих режимов с доста-
точной точностью устанавливают значение номинальной мощно-
сти. Длительный режим (так же, как и часовой) проводится с ус-
тановкой патрубков и защитных устройств, применяемых при
монтаже двигателя на подвижном составе.
Режим ведется обычно с нагретого состояния в течение 5—
6 ч до достижения практически установившейся температуры
(рост перегрева не более 1° С в ч).
Скоростные характеристики двигателя снимаются для всех
режимов поля от нагрузки при двойном номинальном токе до на-
грузки, соответствующей режиму максимальной скорости. При
снятии характеристик поддерживается температура обмоток
100—120° С.
На основе скоростных характеристик, снятых при четырех-пя-
ти значениях поля, и магнитной характеристики могут быть по-
строены нагрузочные характеристики, т. е. зависимость э. д. с.
от тока возбуждения при постоянных значениях тока якоря
вплоть до двойного номинального.
Эти характеристики, построенные описанным выше способом,
соответствуют двигательному режиму. Характеристики при гене-
раторном режиме могут быть определены непосредственно путем
измерения напряжения при данной н. с. и разных значениях
внешнего сопротивления и тока якоря.
Разница нагрузочных характеристик двигательного и генера-
торного режимов определяется различным воздействием н. с. ко-
роткозамкнутой секции якоря на главное поле.
При ускоренной коммутации н. с. короткозамкнутой секции
размагничивает основное поле в двигательном режиме и увели-
чивает это поле в генераторном.
В тяговых двигателях для городского транспорта в связи с
этим нагрузочные характеристики при генераторном режиме
расположены несколько выше, чем при двигательном.
Эти характеристики соответствуют стационарному режиму.
При быстропротекающих переходных процессах действие реак-
ции якоря на основное поле не успевает достичь стационарного
значения и фактический момент двигателя несколько больше,
чем при установившемся процессе. Фактические характеристики
двигателя (с учетом отклонения размеров и характеристик мате-
риалов) несколько отличаются от номинальных. Допустимые
отклонения скорости и вращения двигателя от номинальной (ус-
тановленной при типовом испытании первых двигателей для тяго-
вых двигателей мощностью более 40 кет) составляют ±4% (для
троллейбусных двигателей ±6%, если троллейбус оборудован
одним двигателем).
У электродвигателей, предназначенных для вращения в раз-
ные стороны, как указывалось выше, разность между скоростя-
ми вращения в разные стороны при номинальном токе не должна
превосходить 4% от средней скорости.
244
Эти значения относятся к номинальному режиму. При ослаб-
лении поля повышается относительное значение реакции якоря
и влияния н. с. короткозамкнутой секции, сдвига щеток и откло-
нения размеров магнитопровода на основное поле.
При предельном ослаблении поля отклонения характеристик
от среднего (номинального) значения и разность скоростей вра-
щения при реверсировании могут достичь 6% и более.
Столь значительное расхождение характеристик является
весьма нежелательным с точки зрения условий коммутации дви-
гателя и распределения нагрузок между параллельными
группами двигателей как в двигательном, так и в генераторном
режиме.
Правила международной электротехнической комиссии предъ-
являют более жесткие требования к предельным отклонениям
характеристик двигателей. Они разрешают отклонение характе-
ристик при номинальном поле 3% и при предельном ослаблении
поля 4% независимо от мощности двигателя.
Одновременно нормы МЭК предъявляют повышенные требо-
вания к механической и электрической прочности двигателя: по-
вышенные испытательные напряжения, повышенная испытатель-
ная скорость вращения, более тщательная проверка комму-
тации и др.
Определение потерь и к. п. д. представляет собой один из наи-
более сложных разделов испытания тяговых двигателей.
В соответствии с ГОСТ 2582—50 общие потери в двигателе
состоят из следующих составляющих:
а) электрических потерь в меди обмотки якоря, добавочных
полюсов и обмоток возбуждения;
б) механических потерь (потери на трение щеток, подшипни-
ков и вентиляционные потери);
в) магнитных потерь при холостом ходе;
г) потерь в переходном контакте между щетками и коллек-
тором;
д) добавочных потерь при нагрузке.
В соответствии с ГОСТ 2582 потери в меди должны опреде-
ляться по сопротивлению, отнесенному к 100° С для изоляции
класса В и 125° С для изоляции класса F и Н.
Механические потери и магнитные потери при холостом ходе
определяются методом независимого возбуждения. При этом ме-
тоде снимается семейство кривых зависимости общих потерь при
холостом ходе при разных значениях'н. с. возбуждения от скоро-
сти вращения (рис. 93).
Далее строятся кривые зависимости потерь холостого хода от
квадрата отношения э. д. с. к скорости вращения при n = const
Е
(рис. 94). Эта зависимость при малых и средних значениях--
м
(а тем самым и магнитного поля) носит прямолинейный харак-
тер. Экстраполируя эту зависимость на ось ординат (точка, где
245
п об/мин
Рис. 93. Потери холостого хода в функции скорости.
246
— =0), определяем зависимость механических потерь от скоро-
п
сти вращения (рис. 94). После определения механических потерь
легка выделить и магнитные потери холостого хода из общей
суммы потерь при холостом ходе.
При этом опыте определяется также значение э. д. с.
([/—SZ/?) и может быть построена магнитная характеристика
(характеристика холостого хода).
По предписаниям ГОСТ 2582 переходные погори в месте кон-
такта между щеткой и коллектором должны определяться из рас-
чета падения напряжения 3 в на 2 щетки без шунтов и 2 в на 2
щетки с шунтами.
Добавочные потери при нагрузке принимаются, как указыва-
лось выше, по рекомендациям ГОСТ 2582.
Стандарт регламентирует также потери в одноступенчатой
зубчатой передаче и моторно-осевых подшипниках.
Опыт определения зоны наилучшей коммутации (опыт под-
питки) проводится следующим образом.
Испытуемый двигатель включается по схеме, приведенной
на рис. 92. При включении независимого генератора (согласно и
противоположно направлению тока двигателя) ток катушки до-
бавочного полюса соответственно увеличивается и уменьшается.
Для пяти-шести значений тока якоря определяются те погра-
ничные значения тока дополнительных полюсов, при которых на-
блюдается ухудшение коммутации двигателя. Графически зона
наилучшей коммутации изображается в виде области, ограничен-
ной двумя линиями, выше и ниже которых наблюдается ухуд-
шение коммутации (см. рис. 95).
Опыт проводится при номинальном напряжении, полном и
ослабленном поле.
247
При проектировании двигателя стремятся к тому, чтобы сред-
няя линия зоны наилучшей коммутации на возможно большем
протяжении совпадала бы с осью абсцисс.
Фактически при токе 1,5—1,6 /ном в связи с насыщением маг-
нитной цепи дополнительных полюсов коммутирующее поле ста-
новится недостаточным и для улучшения коммутации необходи-
мо увеличить н. с. дополнительного полюса. В связи с этим сред-
няя линия паилучшей коммутации отклоняется вверх от оси
абсцисс.
С другой стороны, наличие некоторой перекоммутации при
номинальном режиме может привести к ухудшению коммутации
в зоне высоких скоростей, когда коммутационные потери и эф-
фективное сопротивление проводника возрастают.
Кроме испытаний, предусмотренных стандартом (ГОСТ 2582),
при исследованиях новых типов двигателей проводятся также
вентиляционные испытания, строятся нагрузочные характерис-
тики, проверяется коммутационная устойчивость двигателя при
нестационарных режимах, определяются тепловые характеристи-
ки двигателя при разных значениях нагрузки и продолжительно-
сти работы, измеряются дополнительные потери, проводятся ис-
следования износоустойчивости отдельных деталей двигателя.
Вентиляционные испытания заключаются в определении ко-
личества продуваемого воздуха (для двигателей с самовентиля-
цией) и в определении величины статического напора (для дви-
гателей с независимой вентиляцией).
Измерение объема вентилирующего воздуха производится
путем присоединения входного вентиляционного отверстия дви-
гателя к специальной емкости кубической формы (емкость 3 м3).
В эту промежуточную емкость от независимого вентилятора по-
дается воздух через трубу с отношением длины к диаметру не
менее 7: 1 при скорости воздуха 15—20 м/сек. Регулируя ско-
рость вращения независимого вентилятора, можно достичь ра-
венства давления внутри и вне куба (избыточное статическое
давление hCT в кубе равно нулю). При этом вентиляционная
система двигателя работает в нормальных условиях (йСт =0),
а количество воздуха, продуваемого через двигатель, равно объ-
ему воздуха, подаваемому независимым вентилятором. Этот объ-
ем воздуха легко может быть измерен, так как скорость воздуха
в длинной трубе распределена довольно равномерно.
Измеряя динамический напор воздуха в трубе при помощи
трубки «Пито» и микроманометра в 3—4 точках, можно опреде-
лить скорость воздуха в трубе:
v = ~\f м/сек,
V у
где h — динамический напор в мм вод. ст.;
g— ускорение силы тяжести (9,8 м/сек2);
248
у—удельный вес воздуха 1,29 Г 1дм3.
v = 4,04 V~h~.
Объем воздуха в кубометрах в минуту равен*
Q = iaS60,
где S — сечение трубы в м2.
При номинальной скорости вращения объем вентилирующего
воздуха в двигателях единой серии машин для городского транс-
порта составляет (в среднем):
ДК-255 ......................................... 4 м3/мин
ДК-256, ДК-259 ............................. 5 »
ДК-257, ДК-258 ............................. 6 »
ДК-202, ДК-Ю4, ДК-Ю8...........................8 »
ДК-207 (при вращении по часовой стрелке со сто-
роны коллектора).................................8 »
Для двигателей с независимой вентиляцией измеряется ста-
тический напор вблизи входного вентиляционного отверстия (в
коллекторной камере).
Этот напор при количестве воздуха 10 м31мин (трамвайные
двигатели) и 15 м3/мин (двигатели для троллейбусов и метропо
литена) равен 40 мм вод. ст.
Как указывалось выше, воздух внутри двигателя движется
двумя параллельными потоками, причем по якорным каналам
проходит 30% общего объема воздуха.
Для оценки коммутационной устойчивости тяговых двигате-
лей при нестационарных режимах выполняется опыт «ударного
включения».
Этот опыт проводится следущим образом.
Испытуемый двигатель присоединяется к генератору большой
мощности (по меньшей мере в 4 раза большей, чем мощность
двигателя) и сочленяется с нагрузочным генератором, присое-
диненным к нагрузочному сопротивлению.
Двигатель на 1—2 сек. отключается от генератора и повторно
включается. Опыт ведется при постепенном увеличении напря-
жения на генераторе и скорости вращения двигателя, близкой к
максимальной в режиме полного и ослабленного поля (при дви-
гателях с последовательным возбуждением ослабление поля до-
стигается включением штатного индуктивного шунта).
При повторном включении двигателя его коммутация резко
ухудшается из-за влияния двух факторов:
а) отставания по времени главного поля от тока при включе-
нии из-за демпфирующего действия вихревых токов в массивных
частях магнитопровода. Это обстоятельство приводит к значи-
тельному броску тока при повторном включении и увеличению
искажения главного поля;
249
б) отставания (по времени) потока добавочных полюсов от
тока при включении, что приводит к увеличению некомпенсиро-
ванной реактивной э. д. с.
Эти два обстоятельства способствуют появлению вспышки на
коллекторе, которая при некотором напряжении включения пере-
ходит в круговой огонь.
Опыт ударного включения и заключается в определении «на-
пряжения кругового огня», т. е. того напряжения, при котором
в процессе повторного включения происходит круговой огонь по
коллектору.
Как указывалось выше, для обеспечения устойчивости работы
двигателя при переходных процессах необходимо, чтобы «напря-
жение кругового огня» по меньшей мере на 30% превышало но-
минальное напряжение.
Фактическое значение «напряжения кругового огня» для дви-
гателя ДК-207 в режиме наибольшего ослабления поля состав-
ляет 745 в, т. е. 1,35 ^’ном.
С целью более полного исследования тепловых характе-
ристик двигателя при создании и испытании новых типов
тяговых двигателей обычно проводится несколько тепловых
режимов при разных значениях тока и величины ослабле-
ния поля.
Допустимая тепловая нагрузка двигателя при кратковремен-
ных перегрузках может быть определена на основе результатов
кратковременных (10—30 мин) тепловых режимов.
Принимаемые при определении к. п. д. двигателя значения
дополнительных потерь регламентированы ГОСТ 2582—50.
Непосредственное определение дополнительных потерь весь-
ма затруднено, так как они представляют собой небольшую
разность общих потерь в машине и суммы электрических потерь,
потерь в стали, механических и потерь в переходном контакте
между щеткой и коллектором. Это общие потери в двигателе с
известным приближением могут быть измерены при их испыта-
нии по схеме обратной работы.
Полные потери в двух испытуемых двигателях при схеме об-
ратной работы равны отдаваемой мощности вольтодобавочного
и линейного генераторов. Для более точного определения суммы
частных потерь необходимо точно в процессе каждого опыта из-
мерять активные сопротивления цепи двигателя.
Практически эти измерения проводились для электровозных
и некоторых других типов двигателей.
В двигателях для городского транспорта дополнительные по-
тери при нагрузке составляют при номинальном режиме 1 % под-
водимой мощности.
Наряду со стендовыми испытаниями проводятся также испы-
тания двигателей в условиях эксплуатации на подвижном соста-
ве. Эти испытания обычно заключаются в проверке коммутации
двигателя и в определении нагрева, его обмоток при регламенти-
250
рованных режимах. Одновременно определяется значение сред-
неквадратичного тока двигателя.
Для двигателей с опорно-рамной подвеской влияние тряски и
вибрации в условиях эксплуатации сравнительно невелико, и при
стационарном режиме коммутация двигателя на подвижном со-
ставе мало отличается от коммутации на стенде. Однако провер-
ка коммутации при нестационарном режиме, и особенно в режи-
ме динамического тормоза, является совершенно обязательной.
Нежелательно, чтобы степень искрения при переходных процес-
сах превосходила 2 балла. Необходимо также проверить комму-
тацию при проезде спецчастей питающей сети, разделов пита-
ния и пр.
Измерение нагрева обмоток в эксплуатационном режиме, как
и при стендовых испытаниях, производится по изменению их со-
противления. При этом для быстрейшего измерения сопротивле-
ния якоря две щетки на щеткодержателях разной полярности
подрезаются и в окно щеткодержателя вставляется небольшая
(6X6 мм) щеточка, изолированная от основной. Эта щетка при-
жимается к коллектору отдельной пружиной. При неподвижном
якоре через основные щетки пропускается ток от сети или от-
дельной батареи, а падение напряжения в якоре измеряют при
помощи вспомогательных щеток. Тепловой режим проводится
обычно в течение 6—8 ч с тем, чтобы двигатель достиг устано-
вившейся температуры и были исключены случайные изме-
рения.
Обычно проводится несколько тепловых режимов при разных
нагрузках и различной скорости сообщения. Для трамваев и
троллейбусов обязательной является проверка теплового режи-
ма при условиях, регламентированных стандартами, т. е. при ско-
рости сообщения 25 км)чу длине перегона 350 м и нагрузке, со-
ответствующей наличию всех сидящих пассажиров и пяти стоя-
щих пассажиров на 1 м2 свободной площади пола.
При предельных режимах нежелательно, чтобы даже «пико-
вые» значения температур превосходили допустимые для данного
класса изоляции.
При испытании новых видов подвижного состава производит-
ся также измерение среднеквадратичного тока двигателя. Обыч-
но нагрев в условиях эксплуатации весьма близок к нагреву на
стенде при том же среднеквадратичном токе, так как условия
охлаждения при обоих испытаниях примерно одинаковы. В част-
ности, при испытаниях двигателя ДК-207 среднеквадратичный
ток на подвижном составе составил 165 а, а при тех же перегре-
вах на стенде длительно допустимый ток составил 170 а.
В 1963 г. Международная электротехническая комиссия опуб-
ликовала правила испытания электрического подвижного соста-
ва, охватывающие как проверку новой конструкции, так и ис-
пытания нового подвижного состава перед вводом в эксплуа-
тацию.
251
Правила регламентируют большее число испытаний различ-
ного характера. Отдельные виды испытаний связаны с проверкой
работы тягового двигателя.
В частности, в процессе электрического торможения должно
быть проверено, что напряжение и ток каждого двигателя не
превосходит допустимых значений, что состояние коллектора и
других деталей двигателя после определенного числа торможе-
ний обеспечивает дальнейшую нормальную работу двигателя.
При этом опыте контролируется также процесс самовозбуж-
дения двигателя (в генераторном режиме).
Правила охватывают также испытания при ударном включе-
нии и коротком замыкании на токоприемнике подвижного со-
става.
В правилах МЭК подробно регламентированы методы тяго-
вых испытаний и проверки теплового режима двигателя. Указы-
вается, в частности, что допустимые тепловые режимы должны
быть согласованы между заводом-изготовителем и заказчи-
ком.
Правила обращают особое внимание на проверку коммута-
ции двигателя как в тормозном режиме, так и при работе в дви-
гательном режиме наибольшего ослабления поля.
Таким образом, при создании новых тяговых двигателей и но-
вых видов подвижного состава проводятся подробные испытания
двигателя как на стенде, так и на подвижном составе. Эти ис-
пытания должны установить соответствие двигателя условиям
его эксплуатации. Последующий контроль каждого двигателя,
контроль исходных материалов и деталей должны обеспечить
стабильность его характеристик и надлежащий запас электриче-
ской, термической и коммутационной прочности.
После ремонта двигатель должен быть подвергнут контроль-
ным испытаниям в соответствии с ГОСТ 2582. При этих испыта-
ниях может оказаться, то характеристики двигателя не соответ-
ствуют требованиям стандарта.
Для устранения чрезмерной разности скоростей при враще-
нии в разные стороны необходимо сдвинуть щит с комплектом
щеткодержателей в сторону большей скорости вращения и пов-
торным испытанием убедиться, что недостаток устранен. Сдвиг
комплекта щеток на 1 мм вдоль окружности коллектора соответ-
ствует изменению разности скоростей вращения в разные сторо-
ны на 1,5—2%.
Устранение превышения средней скорости вращения над до-
пустимой по ГОСТ 2580 может быть осуществлено путем поста-
новки стальных прокладок толщиной до 0,5 мм между сердеч-
ником полюса и ярмом.
Если после ремонта имеет место искрение при отсутствии
каких-либо дефектов в коллекторе и щетках, можно рекомендо-
вать снятие кривых наилучшей коммутации с тем, чтобы по ре-
зультатам этого опыта попытаться отрегулировать зазоры в маг-
252
нитной системе добавочного полюса для достижения наилучшей
коммутации.
Если при испытании наблюдается чрезмерный перегрев об-
моток при номинальных значениях их сопротивлений, можно пред-
положить, что неудовлетворительно выполнена пропитка и тепло-
отдача обмоток затруднена наличием воздушных промежутков
между медью и изоляцией.
При испытаниях двигателей после ремонта необходимо так-
же проверить качество балансировки якоря.
ГЛАВА V
УХОД ЗА ТЯГОВЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ
И ИХ РЕМОНТ
1. Предельные износы
Правильный уход, своевременный и качественный ремонт
двигателя должны обеспечить его надежную работу в эксплуа-
тации. Необходимо, чтобы состояние двигателя в течение все-
го периода его работы соответствовало состоянию двигателя в
момент его выпуска заводом. Более того, целесообразно парал-
лельно с развитием конструкции и технологии производства
вновь изготовляемых двигателей проводить известную модер-
низацию ранее выпущенных и находящихся в эксплуатации дви-
гателей. В качестве примера такой модернизации можно ука-
зать на работы по совершенствованию конструкции двигателей
для метрополитена типа ДМП-151, изготовленных в 1934—
1938 гг. На основе опыта эксплуатации Московский метрополи-
тен улучшил отдельные элементы механической части (посадку
коробки на валу, некоторые детали лабиринтовых уплотнений
и пр.) и ввел служебное электрическое торможение, внеся не-
обходимые изменения в характеристику двигателя.
Для организации правильной эксплуатации и ремонта дви-
гателей приведенные выше сведения должны быть дополнены
материалами об износе отдельных деталей двигателя, о возмож-
ных неисправностях и методах их устранения, о рекомендуемых
методах ухода и ремонта. Целесообразно также привести неко-
торые рекомендации по модернизации ранее выпущенных двига-
телей с изоляцией класса А и В.
При эксплуатации тяговых двигателей имеют место процес-
сы износа, старения, загрязнения и увлажнения, которые мож-
но назвать естественными. Эти естественные процессы делают
необходимым регулярное обслуживание и уход за тяговым дви-
254
гателем, замену отдельных его деталей и проведение профилак-
тических мероприятий, которые обеспечили бы безотказность
работы двигателя.
К числу этих естественных процессов следует отнести:
износ щеток;
износ коллекторов;
износ подшипников;
износ валов и нажимных втулок при смене подшипников;
износ щеткодержателей;
омыление и разжижение смазки;
старение лаковых пленок и компаундов;
старение изоляции;
загрязнение машины;
увлажнение двигателя и его изоляционных деталей;
нарушение антикоррозийных покрытий;
старение резиновых деталей.
При эксплуатации тяговых двигателей происходит износ от-
дельных элементов их конструкций в результате взаимодейст-
вия трущихся частей, многократных съемов и посадок деталей.
В число изнашиваемых деталей входят: коллектор, щетки,
щеткодержатели, подшипники, валы и нажимные втулки, поса-
дочные места подшипниковых щитов и горловин.
Коллектор. В процессе износа коллектора уменьшается глу-
бина канавки (продорожки) между коллекторными пластинами.
Если уровень межламельной слюдяной изоляции достигнет уров-
ня медной пластины, то в процессе дальнейшей эксплуатации
межламельная изоляция начнет выступать над медными пласти-
нами из-за того, что твердость слюды превосходит твердость ме-
ди; нормальная коммутация двигателя при этом нарушается.
В связи с этим нельзя допускать, чтобы глубина канавки (продо-
рожки) между коллекторными пластинами была бы менее
0,5 мм.
Естественный износ коллектора относительно невелик. Труд-
но указать точную цифру износа пластин коллектора, однако
опыт эксплуатации ряда построенных машин дает основание счи-
тать, что величина этого износа не превосходит 0,2—0,3 мм в год.
Для кадмиевой меди износ коллекторных пластин должен быть
снижен до 0,1—0,2 мм в год.
Наряду с естественным износом имеют место периодические
проточки и шлифовка коллектора, необходимость которых воз-
никает при неравномерном износе пластин, при выпучивании от-
дельных пластин, нарушении монолитности и повреждении кол-
лектора при коммутационных явлениях.
Число проточек и их глубина ограничены предельным мини-
мальным диаметром коллектора. В единой серии двигателей для
городского транспорта предельно допустимый минимальный
диаметр коллектора равен 225 мм (при номинальном диаметре
неизношенного коллектора 245 мм).
255
Щетки. Выше уже приводились сведения об износе щеток.
Предельная высота щетки в двигателях городского транспорта
составляет 20—22 мм. При дальнейшем износе происходит сни-
жение давления ниже допустимого, а сама щетка может недопу-
стимо смещаться в гнезде щеткодержателя.
Изношенные щетки подлежат немедленной замене.
Щеткодержатель. Из-за некоторого перемещения ‘ щетки в
гнезде (футляре) щеткодержателя и прохождения тока между
стенками щеткодержателя и щеткой происходит износ внутрен-
них поверхностей гнезда щеткодержателя. При принятых допус-
ках размеры окна щеткодержателя выполняются с предельными
отклонениями по ширине 0,3 и по толщине 0,1 мм.
Щетка по ГОСТ выполняется с допусками: по толщине —
0,06—0,18 мм и по ширине — 0,26—0,4 мм (х4).
Таким образом, максимальные зазоры между щеткой и стен-
ками щеткодержателя составляют по толщине 0,28 и по ширине
0,7 мм.
В быстроходных реверсивных машинах чрезмерные зазоры
между щеткой и щеткодержателем (особенно по толщине) могут
привести к перекосу щетки и неудовлетворительной притирке
щеток к коллектору при изменении направления движения.
В связи с этим зазор между щеткой и щеткодержателем (по
толщине щетки) более 0,4 мм следует считать неприемлемым для
сколько-нибудь длительной эксплуатации.
Подобный предельный зазор при принятых допусках на раз-
меры щеток означает, что предельный износ щеткодержателя
(при предельном начальном допуске) не должен превышать 0,12
по толщине щетки.
Допуск по ширине щетки может быть принят значительно
большим (до 1 мм и более).
В щеткодержателе в узле крепления нажимного устройства
имеется ряд поворотных деталей и мест зацепления.
В условиях повышенной вибрации возможен износ отдельных
мест сопряжения деталей. Предельные значения этих износов
трудно регламентировать. Однако эти износы не должны нару-
шать свободного радиального перемещения нажимного устрой-
ства, не должны создавать перекосов нажимного пальца и воз-
можности нарушения нормальной работы нажимного устройства;
предельные износы не должны быть опасными с точки зрения
механической прочности отдельных деталей.
Особое внимание должно быть уделено износу боковых на-
правляющих шайб, ограничивающих смещение пружины.
При работе двигателя токоподвод от щеткодержателя к щет-
ке осуществляется также через контакт и гибкое соединение на-
жимного устройства. Происходит износ этого контакта, а в не-
которых случаях (особенно при повышенных вибрациях) также
и гибкого соединения. Износ нажимного контакта может сопро-
вождаться изменением его формы, и при смене щеток давление на
256
щетку будет осуществляться не в радиальном направлении (с
перекосом). Форма контакта должна поддерживаться близкой к
номинальной. При этом (из-за опиловки или правки) происходит
дальнейший его износ.
Нежелательно допускать эксплуатацию щеткодержателей, у
которых нажимной палец (контакт) износился более чем на 50%
по высоте. Нежелательна также эксплуатация щеткодержате-
лей с существенными повреждениями гибкого (шунтирующего)
соединения.
Подшипники. Расчетный срок службы подшипников —
10 000 ч и более. В процессе эксплуатации имеет место некото-
рый износ внутреннего и наружного колец подшипников, износ
роликов и шариков. К сожалению, из-за ряда производственных
недостатков срок службы подшипников может оказаться ниже
расчетного.
ГОСТ на подшипники качения допускает, что 10% выпускае-
мых подшипников могут иметь долговечность ниже регламенти-
рованной тем же стандартом.
В эксплуатации имеют место также износ и ослабление креп-
ления сепараторов, неравномерный износ деталей с появлением
питтингов и других дефектов.
Дефекты подшипников (до их полного разрушения или за-
клинивания) проявляются в виде повышенного шума, стука, виб-
рации якоря, а в некоторых случаях и нагрева подшипни-
ков.
При естественном износе возрастает радиальный зазор между
роликами (шариками) и внутренним кольцом подшипника. Обыч-
но, когда этот зазор в роликовых подшипниках достигает 0,25—
0,3 мм, а в шариковых — 0,1 мм, дальнейшая эксплуатация дви-
гателя без повышенной вибрации и повышенных нагрузок на вал
невозможна и подшипник подлежит замене.
Во всех остальных случаях, когда обнаружен повышенный
шум или стук, подшипник подлежит тщательному осмотру и при
наличии ненормальных износов немедленной замене.
Весьма важно соблюдать надлежащие условия хранения и об-
ращения с подшипниками в соответствии с ведомственной «Ин-
струкцией по хранению, расконсервации и переконсервации под-
шипников и обращению с ними» Н 1463—60.
При измерении радиальных зазоров в подшипниках следует
руководствоваться нормалью ОАБ 479 010 «Измерение посадоч-
ных радиальных зазоров в подшипниках качения».
Валы и запирающие втулки. После большого числа смен
подшипников и запирающих колец, особенно если эти операции
делаются недостаточно тщательно, возможно, что диаметры поса-
дочных мест несколько изменяются. Если этот износ превзойдет
некоторые допустимые пределы, необходимо изготовить специ-
альные запирающие втулки, увеличить определенными методами
диаметр вала, а в отдельных случаях и сменить его.
17—1091
257
Таблица 18
Предельные износы и допуски при ремонте и эксплуатации
тягового электродвигателя типа ДК-108
Наименование детали и регламентируемая величина Предельные размеры и допуски
для нового двига- теля (по чертежу) в мм для двигателя после ремонта в мм для двигателя в про- цессе эксплуатации в мм
1. Якорь Размеры коллектора в мм: диаметр рабочей по- верхности диаметр по .петуш- кам Ширина петушка Глубина продорожки изоляции между пласти- нами Ширина канавки (про- дорожки между пласти- нами) Глубина выработки рабочей поверхности под щеткой Биение рабочей поверх- ности (в собранном дви- гателе) . 2. Вал, подшипники, лабиринтные кольца Радиальный зазор в роликовых подшипниках между внутренним коль- цом и роликами в мм . Натяг между внут- ренним кольцом ролико- вого подшипника и ва- лом в мм: со стороны коллек- тора со стороны привода Диаметр вала в мес- те посадки колец под- шипника в мм: со стороны коллек- тора со стороны провода Натяг между лаби- ринтной втулкой и ва- лом в мм: со стороны коллек- тора со стороны привода Натяг между втулкой вентилятора и валом в мм 245+1’°~0’5 272+1“0’5 18+Г5-2 1 !±о,1 0,04 0,05—0,1 0,019—0,045 0,019—0,048 5О+о,°33 ои4-0,019 с с- 4-о, озз 654-0,019 0,005—0,055 0,010—0,065 0,015—0,065 Не менее 225 » » 268 » » 12 1 1 ±0,1 0,04 0,05-0,2 0,019—0,045 0,019-0,048 50; 49,5; 49 65; 64,5; 64 0,005—0,055 0,010—0,065 0,005—0,065 Не менее 0,5 » » 0,6 » более 0,25 0,06 0,05—0,3
258
Продолжение табл. 18
Наименование детали и регламентируемая величина Предельные размеры и допуски
для нового двига- теля (по чертежу) в мм для двигателя после ремонта в мм для двигателя в про- цессе эксплуатации в мм
Давление при запрес- совке вала вт... — 17—35 —
3. Щеткодержатель, щетки Зазор (суммарный) между щеткой и гнездом щеткодержателя в мм: по толщине щетки 0,06—0,28 0,06—0,28 Не более 0,4
» ширине » 0,26—0,7 0,26—0,7 » » 1,5
Давление на щетку в кГ 1,6—2 1,6-2 1,3—2
Высота щетки в мм 50-1 5011 Не менее 25
Выработка щетки под нажимным пальцем в мм » более 2
Боковая выработка щетки в мм: общая ... В пределах зазо-
местная . . . — — ра между щеткой и гнездом 0,4 До 0,6+0,7
4. Станина, подшипни- ковые щиты Овальность горлови- ны станины в Мм . . 0,1 0,3
Натяг при посадке щитов в мм —0,055+0,08 —0,055+0,08
Натяг при посадке наружной обоймы роли- ковых подшипников в мм: со стороны коллек- тора —0,038+0,012 —0,038+0,012
со стороны привода —0,045+0,014 —0,045+0,014 —
5. Электродвигатель в сборе Аксиальный разбег якоря в мм 0,15—0,35 0,15-0,35
Зазор в лабиринтном уплотнении в мм . . 0,3—0,36 0,25—0,4 —
Расстояние от корпу- са щеткодержателя до рабочей поверхности коллектора в мм . . . 3-5 3—5 2—5
Непараллельность щет- кодержателя и коллек- торной пластины . . . 1 1 1
Биение конуса вала в мм 0,07 0,07 —
Прилегание конуса вала к муфте в % . . 75 75 —
17*
259
Предельные размеры вала под посадку подшипников даны в
прилагаемой табл. 18 применительно к двигателям ДК-104—
ДК-108.
При снятии втулок возможен одновременный износ как вала,
так и втулки. Ниже приводятся минимальные значения натяга,
который должен быть обеспечен при насадке втулки.
Значения предельных износов других основных деталей и ре-
комендуемых предельных размеров при ремонте (см. табл. 18).
В процессе ремонта возникает необходимость в проточке от-
дельных ступеней вала, на которые насаживаются упорные и ла-
биринтовые втулки.
Целесообразно эти проточки выполнять со снижением диамет-
ра вала на определенный размер (например, 0,5 мм} с тем, что-
бы соответственно выполнять и втулки с уменьшением диаметра
внутреннего отверстия на те же 0,5 мм, сохраняя при этом допус-
ки, принятые при изготовлении новых валов и втулок.
Подобные операции допустимо проводить не более 2 раз со
снижением диаметра на 0,5 и 1 мм, после чего вал подлежит за-
мене.
На табл. 18 размеры вала даны применительно к двигателю
ДК-104, ДК-Ю8. По данным таблицы могут быть установлены
размеры для других типов двигателей.
Изменения приводимых ниже норм износа и допусков при ре-
монте для электродвигателей остальных типов затрагивают лишь
подшипниковые узлы и сопряженные с ними элементы конструк-
ции, а также ширину петушков.
2. Возможные неисправности, их причины
и методы ремонта
Наряду с механическим износом трущихся деталей тягового
двигателя происходит, как указывалось выше, омыление и раз-
жижение смазки, старение лаковых пленок, компаундов и изо-
ляции, загрязнение и увлажнение двигателя, нарушение антикор-
розийных покрытий, старение резиновых деталей и изоляции вы-
водных кабелей.
Кроме естественного износа, несвоевременный или некачест-
венный ремонт, дефекты заводского изготовления или некоторые
внешние причины могут привести к неисправностям в отдельных
деталях тягового двигателя. Наиболее характерные из возмож-
ных неисправностей (а также методы их устранения) приводят-
ся в дальнейшем изложении.
В начале данного раздела приведена характеристика некото-
рых общих процессов, снижающих показатели отдельных мате-
риалов или элементов конструкции (старение лаковых пленок,
компаундов и изоляции в целом, увлажнение и загрязнение, омы-
ление и разжижение смазки), а затем уже перечисляются основ-
ные возможные неисправности двигателя в той форме, в которой
260
они проявляются в эксплуатации: неудовлетворительная комму-
тация, разрушение изоляции якоря и катушек и повреждение
подшипников.
Старение лаковых пленок и компаундов. Пропитка якорей с
изоляцией класса В производится в масляно-битумном лаке
№ 447, который не является термореактивным. При нагреве яко-
ря до температур, близких предельным, происходит размягчение
лаковой пленки. В результате совместного действия повышенной
температуры и влаги в условиях вибрации и загрязнения проис-
ходит «старение» лаковых пленок, снижение их электрической
прочности и разрушение лакового покрытия. Этот процесс со-
провождается снижением электрической прочности изоляции
якоря, ухудшением теплопередачи, снижением влагоустойчиво-
сти обмоток.
В связи с этим становятся необходимыми периодические про-
филактические пропитки якоря. Для того чтобы обеспечить над-
лежащее проникновение лака в обмотку, при профилактических
пропитках обычно снимают, а после пропитки вновь накладывают
бандажи на пазовых и лобовых частях обмотки.
Опыт эксплуатации якорей с изоляцией класса F и Н, пропи-
танных кремнийорганическим лаком, еще недостаточен. Однако
имеется достаточно оснований для того, чтобы утверждать, что
электрическая прочность кремнийорганических связующих изоля-
ции в течение длительного времени не будет снижаться, а обмот-
ка якоря в целом не будет снижать своих электрических свойств,
влагостойкости и механических показателей. В связи с этим ста-
нут ненужными и профилактические пропитки. Однако периоди-
чески необходимо очищать поверхность якоря от пыли и грязи
и восстанавливать эмалевый покров путем окраски якоря крем-
нийорганической эмалью ПКЭ-22 (ПКЭ-19). Эти операции целе-
сообразно выполнить в процессе первого ремонта, при котором
производится снятие и разборка двигателя.
В электродвигателях с изоляцией класса В происходит также
тепловое старение и механическое разрушение компаунда, кото-
рым наполняются внутренние свободные полости катушек при их
компаундировании. В результате имеет место снижение электри-
ческой прочности изоляции катушек, ухудшение их теплоотдачи
и снижение влагостойкости.
В связи с этим необходимо производить периодически профи-
лактическое компаундирование катушек. Эта операция, к сожа-
лению, должна сопровождаться снятием наружной изоляции ка-
тушек и поэтому связана с расходом дорогостоящих изоляцион-
ных материалов.
В двигателях с кремнийорганической изоляцией повторная
пропитка (или промазка катушек), по-видимому, не потребу-
ется в течение длительного времени (до 10 лет и более). Однако,
как и для обмотки якоря, необходимы очистка катушек от пыли
и грязи и восстановление эмалевого покрова самих катушек и
261
междукатушечных соединений путем их окраски эмалью
ПКЭ-22.
Старение изоляции. Старение и разрушение лаковых пленок
в двигателях с изоляцией класса В сочетается со снижением эле-
ктрической и механической прочности основной корпусной и меж-
витковой изоляции. Следует отметить, что допускаемые стандар-
тами температуры для обмоток тяговых двигателей примерно на
15° превышают нормированные температуры для машин промыш-
ленного исполнения. Кроме того, в изоляции класса В допускает-
ся применение (в качестве основ, подложек и крепящих элемен-
тов) некоторого количества изоляции класса А: микалентная бу-
мага, бумага и шелк в микабумаге и крепящие полотняные
ленты и пр.
Работа двигателя на подвижном составе сопровождается пе-
риодическим увлажнением, вибрацией, частыми пусками, загряз-
нением, что утяжеляет условия работы изоляции.
В связи с этим при использовании двигателя на пределе его
тепломощности электрическая прочность изоляции класса В не-
прерывно снижается и примерно через 10 лет достигает одной
трети начального значения, что недопустимо для нормальной эк-
сплуатации двигателя. Снижение электрической прочности со-
провождается также резким снижением механической прочности
изоляции.
Таким образом, при предельном использовании по темпера-
туре изоляция двигателя обеспечивает его работу примерно в те-
чение 10 лет.
При снижении эксплуатационного нагрева срок службы изо-
ляции резко увеличивается. В частности, на двигателях типа
ДМП-151 для вагонов метрополитена типа А и Б при эксплуа-
тационных температурах до 90—100° С после почти 30 лет экс-
плуатации изоляция находится во вполне удовлетворительном
состоянии. Наоборот, при использовании двигателей ДК-207 пер-
вых выпусков в условиях больших перегрузок и недопустимых
для длительной работы перегревов обмоток старение изоляции
наблюдалось уже после первого года эксплуатации.
Старение изоляции проявляется и в виде понижения механи-
ческой прочности изоляции. Выступающая изоляция паза, под-
бандажная изоляция, изоляция катушек становятся ломкими, а
при чрезмерных перегревах разрушаются при нажатии и вибра-
ции. Непрерывно понижается электрическая прочность изоляции,
что кроме некоторых косвенных показателей (снижение сопро-
тивления изоляции, повышенный ток утечки) проявляется в виде
повреждения корпусной и витковой изоляции наиболее нагру-
женных двигателей. При возникновении подобных явлений, ко-
торые не устраняются профилактическими пропитками, необхо-
димо заменить изоляцию обмоток всех машин данной партии,
что связано, к сожалению, с перемоткой якоря и сменой изоля-
ции катушек. Если эти явления начались до истечения десятилет-
262
него срока эксплуатации, необходимо пересмотреть нагрузки дви:
гателя и довести температуру его обмоток до допустимой.
Изоляция коллектора обычно подвергается меньшим нагре-
вам, и необходимость ее замены из-за теплового старения наблю-
дается сравнительно редко.
Все сказанное выше относится к изоляции класса В. Произ-
водство двигателей с кремнийорганической изоляцией ^класса F
и Н началось лишь в 1963 г., и эксплуатационный опыт по этой
изоляции еще недостаточен. Изоляция этого типа состоит из стек-
ла, слюды и кремнийорганических связующих.
В проводе марки ПСД применяется также глифталевый лак.
Этот провод до его пропитки кремнийорганическим лаком допус-
кает длительно температуру 150° С. —
Эти материалы практически не снижают своей электрической
и механической прочности при температуре до 180° С (до 160° С
для изоляции класса Fi). Поэтому есть основание предполагать,
что срок службы этой изоляции будет больше десяти лет. Опыт
эксплуатации двигателей других серий с кремнийорганической
изоляцией весьма благоприятен: старения изоляции при предель-
но допустимых перегревах практически не наблюдалось.
Двигатели с кремнийорганической изоляцией менее чувстви-
тельны к тепловым перегрузкам, чем двигатели с изоляцией
класса В. Кратковременные нагревы изоляции класса Н до 250° С
практически не снижают ее электрической и механической
прочности. Окончательное заключение об эксплуатационной
стойкости обмоток с кремнийорганической изоляцией можно
будет сделать лишь через несколько лет, после накопления над-
лежащего эксплуатационного опыта.
Старение резиновых деталей и выводных кабелей. Выводные
кабели марки РКГМ с изоляцией из полисилоксановой резаны
допускают длительно температуру 180° С, и поэтому нет основа-
ния говорить о старении этой изоляции в эксплуатационных ус-
ловиях. Тем не менее эти кабели, равно как и кабели других
типов, могут быть механически повреждены при неудачном их
креплении и перемещении двигателя. Повреждения наружной
изоляции кабеля могут быть отремонтированы путем наложения
ленточной изоляции из трех-четырех слоев стекломикаленты тол-
щиной 0,17 мм и липкой стеклоленты с перекрытием основной
изоляции на 30 мм и окраски эмалью ПКЭ-22.
Все прочие марки кабелей, применяемые в серии тяговых дви-
гателей марки ПС и ПСШ, имеют резиновую изоляцию, допус-
кающую температуру 70° С. Температура выводных кабелей
обычно не достигает этой величины. Однако температура кабелей
внутри двигателя превосходит температуру охлаждающего воз-
духа и в некоторых типах двигателей является предельной для
кабелей с резиновой изоляцией. При этом наибольшая темпера-
тура наблюдается на междукатушечных кабельных соединениях
со стороны выхода охлаждающего воздуха.
263
Изоляция внутренних кабелей марки ПС и ПСШ стареет, про-
исходит растрескивание резины и наружной изоляции, что мо-
жет привести к поверхностному перекрытию и пробою кабеля в
месте его крепления к остову или щиту.
При ревизии двигателя, сопровождаемой его разборкой, не-
обходимо осмотреть все кабельные соединения. Если изоляция
кабеля имеет признаки старения, то кабель необходимо заменить.
Эту операцию в некоторых типах машин приходится совместить
с одновременной сменой изоляции катушек.
Для того чтобы избежать этой дорогой и сложной операции,
можно в отдельных случаях отремонтировать кабель путем на-
ложения на поврежденное место ленточной изоляции из трех-
четырех слоев микаленты толщиной 0,17 мм и липкой стеклянной
ленты со ступенчатым перекрытием основной изоляции на 30 мм
с последующей окраской эмалью ГФ-92-ХК.
Загрязнение и увлажнение, нарушение антикоррозийных по-
крытий. Периодическое увлажнение двигателя, попадание в его
внутренние полости пыли, песка, грязи, щеточной пыли кроме на7
рушения изоляции обмоток может привести также к нарушению
антикоррозийных покрытий. При разборке двигателя необходи-
мо восстановить все антикоррозийные покрытия и в первую оче-
редь покрытия деталей из тонколистовой стали: пружинных флан-
цев дополнительных полюсов, прокладок под катушками главных
полюсов, крышек коллекторных люков. Возможно также наруше-
ние гальванических покрытий, которым подвергаются мелкие
стальные детали и крепежные детали диаметром до 12 мм.
Коррозия может начаться на некоторых незащищенных участ-
ках вала, что может привести даже к ослаблению вала в данном
сечении. Необходимо устранить коррозию и возможность ее даль-
нейшего распространения путем окраски эмалью и запечки очи-
щенного от слоев коррозии участка.
Нарушение изоляции якоря. Нарушение изоляции якоря про-
является в форме пробоя или межвиткового замыкания обмотки
якоря, пробоя коллектора или замыкания между его пласти-
нами.
В заземленных системах (трамвай, метрополитен) пробой со-
провождается немедленным срабатыванием защиты. Разрушение
корпусной изоляции троллейбусного двигателя не всегда сопро-
вождается отключением защиты и выявляется лишь при измере-
нии сопротивления изоляции в парке.
Обычно разрушение корпусной изоляции (пробой) происходит
в одном месте и не сопровождается повреждением соседних ча-
стей обмотки.
Межвитковые замыкания обмотки якоря обычно не сразу со-
провождаются срабатыванием защиты, и очаг замыкания может
распространиться на соседние части обмотки. Иногда межвитко-
вое замыкание обмотки приводит к разрушению бандажей с тя-
желыми последствиями для всей машины.
264
Нарушение изоляции между бандажами и обмоткой также мо-
жет привести к замыканию обмотки якоря.
Возможные методы ремонта якоря и коллектора приведены
ниже.
Замена обмотки (перемотка) якоря. Следует различать пол-
ную перемотку якоря (со сменой всей обмотки) и частичную пе-
ремотку со сменой нескольких катушек якоря.
При полной замене обмотки необходимо снять бандажи, вы-
бить крепящие клинья, извлечь концы катушек якоря из петуш-
ков путем удара по ним через тонкую стальную пластину со сто-
роны торцов петушков (эту операцию для всех применяемых
практически видов припоев можно производить без подогрева),
после чего поднять (извлечь из паза) сначала верхние стороны
катушки якоря в пределах по меньшей мере полюсного деления,
а затем и нижние стороны.
Если изоляция передней и задней нажимных шайб после про-
верки окажется в удовлетворительном состоянии, то ее заменять
не следует, в противном случае эту изоляцию нужно полностью
сменить.
Перед укладкой новой обмотки пазы якоря нужно обязатель-
но очистить и выправить с тем, чтобы новая обмотка укладыва-
лась в пазы с нормальными зазорами, а крепящие клинья заби-
вались бы без затруднений.
Дальнейшие операции обмотки проводятся в соответствии с
основной технологией изготовления нового якоря.
При повреждении отдельных катушек якоря в эксплуатацион-
ных условиях возможна частичная перемотка якоря. Для смены
одной катушки необходимо предварительно извлечь из пазов ка-
тушки якоря в пределах полюсного деления с тем, чтобы имелась
возможность извлечь нижние стороны катушки. Эта операция
также связана со снятием бандажей, удалением клиньев из пазов
на протяжении полюсного деления, извлечением концов катушек
якоря из петушков в пределах одного частичного шага обмотки,
подготовкой пазов к обмотке.
После укладки обмотки в пазы, пайки концов катушек в пе-
тушках и забивки клиньев якорь подвергается пропиткам анало-
гично процессу нового якоря. При всех операциях, связанных с
заменой обмотки, якорь предварительно тщательно очищается от
пыли и грязи, а в необходимых случаях предварительно просу-
шивается. Если удаление обмоток из паза оказывается затрудни-
тельным, то якорь целесообразно нагреть до температуры
70—80° С.
Ремонт коллектора. Кроме механических дефектов, о кото-
рых говорилось выше, наблюдаются редкие случаи разрушения
межламельной и корпусной изоляции коллектора.
При подобном повреждении ремонт коллектора весьма за-
труднен. Если произошел пробой переднего миканитового кону-
са, то его замена возможна даже без снятия коллектора с вала.
18—1091
265
Для этого необходимо на рабочую часть коллектора поверх за-
щитного слоя гибкого миканита наложить сплошной бандаж из
бандажной проволоки толщиной 1,5—2 мм с натягом 150 кГ.
После закрепления комплекта пластин можно отвернуть гай-
ку, снять переднюю нажимную шайбу и сменить поврежденный
конус. После предварительной затяжки гайки нужно подвергнуть
якорь динамической формовке, подвергая якорь последовательно
нагреву и вращению 2—3 раза. Перед окончательной сборкой
коллектор нужно проточить и прошлифовать.
Подобным же образом, но со снятием с коробки, возможно
сменить и внутренний конус (если, конечно, коллектор предва-
рительно снять с вала).
Замена поврежденной межламельной изоляции с сохранением
комплекта коллекторных пластин — весьма сложная операция.
Комплект заранее стянутых стяжками пластин предварительно
освобождают и осторожно заменяют поврежденную изоляцион-
ную пластину, которую потом припиливают по контуру комплек-
та пластин. После сборки не всегда удается обеспечить динами-
ческой формовкой надлежащую монолитность коллектора.
Восстановление защитного покрытия миканитового конуса
следует производить по основному технологическому процессу.
Повреждения и ремонт катушек главных и добавочных по-
люсов. В процессе эксплуатации могут наблюдаться три основ-
ных вида повреждения катушек: а) повреждение наружной изо-
ляции, б) замыкание параллельной и последовательной обмотки,
межвитковые замыкания, в) старение наполнителя (компаунда)
в катушках с изоляцией класса В.
При существенном повреждении наружной изоляции произ-
водится ее полная смена и наложение новой изоляции в соответ-
ствии с указаниями на чертеже.
При незначительном повреждении наружной изоляции возмо-
жен ее частичный ремонт.
Для этой цели необходимо тщательно очистить поврежденное
место и с перекрытием на основную изоляцию не менее чем на
30 мм ступенчато наложить 3—4 слоя основной корпусной изо-
ляции с промазкой лаком № 441 при изоляции класса В или
эмалью ПКЭ-22 при изоляции класса F—Н. После закрепления
наложенной изоляции стеклянной лентой необходимо по возмож-
ности выровнять создавшееся утолщение на торцах катушки (в
частности, путем приклейки асбестовых прокладок). Если при
этом высота катушек будет чрезмерной, то придется полностью
сменить всю корпусную изоляцию. Отремонтированную катушку
необходимо окрасить по основному технологическому процессу.
Замыкание между катушками независимого и последователь-
ного возбуждения, а также межвитковые замыкания не всегда
сопровождаются срабатыванием защитных устройств. В то же
время подобные повреждения могут весьма неблагоприятно воз-
266
действовать на работу двигателя в целом (нарушение коммута-
ции, нормальных режимов, особенно при торможении, и пр.).
В связи с этим непрерывный контроль сопротивления обмоток
и сопротивления изоляции между отдельными частями общей об-
мотки является совершенно необходимым.
Межвитковые замыкания последовательных обмоток из шин-
ной меди весьма редки. Большинство замыканий наблюдалось на
параллельных катушках, выполненных из проводов с изоляцией
класса А.
Замыкание в катушках из шинной меди может быть устране-
но после снятия корпусной изоляции. При наличии замыкания в
катушках параллельного возбуждения их практически необходи-
мо заменить новыми. Поврежденная изоляция между последова-
тельной и параллельной катушками должна быть заменена новой.
После восстановления внутренней изоляции катушки следует
изолировать и пропитывать по основному технологическому
процессу.
Неисправности в коммутационном устройстве. Эти неисправ-
ности проявляются в виде неудовлетворительной коммутации.
В предельном случае искрение на коллекторе может перейти в
круговой огонь.
Неисправности коммутационного устройства могут быть вы-
явлены либо при непосредственном наблюдении за коллектором
работающего двигателя, либо в процессе очередного осмотра кол-
лектора двигателя в парке (депо).
При нормальной коммутации на коллекторе не должно быть
следов обгаров, а поверхность коллектора, обычно темно-корич-
невого цвета, должна быть покрыта шлифом. Некоторые парки
производят без особой на это надобности чистку коллектора и
удаляют с его поверхности шлиф.
Эта операция вредна, так как созданный на поверхности кол-
лектора шлиф способствует уменьшению потерь на коллекторе,
уменьшает износ щеток и коллектора и благоприятно влияет на
коммутацию.
Если при осмотре на поверхности коллектора будет отсутст-
вовать нормальный шлиф и будут обнаружены следы обгаров, а
тем более оплавлений, являющихся следствием круговых огней,
то это свидетельствует о неудовлетворительной коммутации.
Заявки водителя о частом срабатывании защиты и о том, что
в процессе движения ощущались перебросы на коллекторе, так-
же требуют срочной ревизии двигателя и устранения причин не-
удовлетворительной коммутации.
Следует особо отметить, что непринятие своевременных мер
для устранения дефектов коммутационного устройства может
привести к тяжелым последствиям, так как повышенное искрение
может перейти в круговой огонь, который повреждает не только
поверхность коллектора, но и пайку петушков, вылет миканитово-
го конуса, щеткодержатель и изоляторы кронштейна.
18*
267
Тяжелые и многократные круговые огни, повредив поверх-
ность обмотки якоря, могут достичь бандажа, крепящего обмотку
якоря.
Наблюдались случаи, когда в результате воздействия круго-
вого огня происходила размотка бандажа с повреждением якоря
и катушек.
Среди многих факторов, отрицательно влияющих на комму-
тацию двигателя, следует выделить следующие основные, кото-
рые могут существенно ухудшить работу коммутационного ап-
парата.
а) Применение щеток не надлежащей марки
В единой серии тяговых двигателей в настоящее время при-
меняются щетки марки ЭГ-2А и ведутся работы по применению
щеток ЭГ-74 (эти испытания еще не закончены). К сожалению,
ряд парков и депо произвольно применяют щетки других марок,
которые в большинстве случаев не соответствуют коммутацион-
ным условиям данного типа двигателя.
Применение слишком мягких щеток может привести к быст-
рому загрязнению коллектора и двигателя в целом, а примене-
ние слишком твердых щеток может способствовать быстрому
износу коллектора. Применение щеток с малым переходным со-
противлением между щеткой и коллектором обычно ухудшает
коммутацию, а увеличение переходного сопротивления приводит
к увеличению переходных потерь и нагрева коллектора.
Применение любых новых марок щеток даже заводом-изгото-
вителем может быть допущено лишь после тщательных исследо-
ваний как на стенде, так и в эксплуатации.
Применение щеток не надлежащего качества является одним
из основных факторов, отрицательно влияющих на коммутацию
двигателя.
Если обнаружены какие-либо дефекты на коллекторе, рабо-
тающем на марке щеток, не рекомендованной заводом-изготови-
телем, то дальнейшую эксплуатацию на щетках этой марки надо
немедленно прекратить.
Возвращение к регламентированной марке щеток в большом
числе случаев восстанавливало нормальные условия работы кол-
лектора.
б) Дефекты поверхности коллектора
К этим дефектам относятся: нарушение цилиндрической фор-
мы (биение) коллектора, выступание отдельных пластин, нерав-
номерная выработка коллектора, выступание межламельной ми-
канитовой изоляции.
268
Биение коллектора и выступание отдельных пластин является
обычно следствием либо превышения скорости экипажа над пре-
дельно допустимой, либо результатом некачественного изготов-
ления коллектора.
Как указывалось выше, биение коллектора выше 0,06—
0,07 мм уже может привести к расстройству коммутации. Высту-
пание одной (или нескольких) коллекторных пластин над сосед-
ними на величину 0,015—0,02 мм уже ощутимо влияет на комму-
тацию и износ щеток. Выступание отдельной пластины обычно
проявляет себя появлением темной полосы (продукты износа ще-
ток) на соседних пластинах.
Коллекторы, на которых обнаружено биение или выступание
отдельных пластин, подлежат немедленному ремонту. Перед про-
точкой необходимо подтянуть коллекторы методом, описанным
ниже. Неравномерная выработка коллектора является обычно
следствием применения разных по качеству соседних щеток или
неодинакового давления на щетки. Коллекторы с неравномерной
выработкой подлежат проточке.
При равномерной выработке в зоне, находящейся под щеткой
(в рабочей зоне), происходит износ коллектора. В связи с этим
диаметр рабочей части уменьшается и при сменах щеткодержа-
теля может оказаться, что щетка находится одновременно на из-
ношенной рабочей части и на неизношенной (крайней) части, что
является нежелательным. В связи с этим при износе рабочей
части более чем на 0,25 мм (на сторону) желательно проточить
и прошлифовать всю цилиндрическую поверхность коллек-
тора.
Выступание межламельной изоляции не должно иметь места
в эксплуатации, так как профилактическая продорожка коллек-
тора должна производиться, когда изоляция между пластинами
не доходит до наружной поверхности пластины на 0,5 мм.
Если все же коллекторный миканит будет (из-за недосмотра)
выступать над медными пластинами, то коллектор с подобным
дефектом должен быть немедленно подвергнут исправлению
(продорожка коллектора, проточка и шлифовка по основному
технологическому процессу).
Очевидно, что все операции по исправлению коллекторов пу-
тем их проточки или продорожки межламельной изоляции долж-
ны производиться после разборки двигателя.
Если ремонт двигателя вызван наличием биения коллектора
или выступанием отдельных коллекторных пластин, то есть ос-
нования полагать, что первоначальная запрессовка коллектора
оказалась недостаточной и последующие давления на отдельные
детали коллектора превысили первоначальные усилия при его
прессовке, что привело к необратимым деформациям (сжатие
миканитового конуса и межламельной изоляции).
Если действительно подобное явление имело место, то ограни-
чиваться одной только проточкой коллектора недостаточно, так
269
как при отсутствии надлежащей запрессовки деталей возможно
появление повторных дефектов.
В этом случае целесообразно произвести повторную подтяж-
ку коллектора. Эта операция может быть выполнена следующим
образом.
Рис. 96. Приспособление для подтяжки коллектора
Подтяжка коллектора на холодном якоре осуществляется пу-
тем перемещения гайки коллектора специальным ключом, входя-
щим в торцовые прорези гайки.
Лучший результат дает подтяжка коллектора с помощью при-
способления (рис. 96).
Перед подтяжкой коллектора якорь желательно подогреть
до температуры 100—120° С, затем вставить в коробку коллекто-
ра оправку с надетой на нее шайбой и ввести оправку в зацепле-
ние с ребрами коллекторной коробки. Давление на нажимной
конус коллектора создается тремя болтами, которые упираются
в шайбу.
270
Торцовая, упорная часть болта, а также резьба болта должны
быть смазаны консистентной смазкой. Болты следует подтягивать
равномерно, чтобы исключить перекос.
Во избежание повреждения приспособления или коллектора
длина рукоятки ключа не должна превышать 300 мм.
После приложения давления с помощью приспособления гай-
ка коллектора затягивается и контрится специальным штифтом в
высверловке нажимного конуса.
Подтянутый коллектор протачивается с контролем чистоты
поверхности (у 8) и радиального биения.
Если вспышки или круговые огни на коллекторе явились след-
ствием каких-либо внешних причин (а не биения коллектора, вы-
ступания пластин или повреждения обмотки якоря), то исправ-
ление поверхности коллектора может быть проведено без разбор-
ки двигателя и снятия его с подвижного состава.
Эта операция может быть проведена следующим образом.
Предварительно чистой тряпкой, слегка смоченной в бензине,
должна быть удалена копоть и грязь как на поверхности самого
коллектора, так и на выступающем миканитовом конусе и приле-
гающей к коллектору лобовой части обмотки якоря. При этом
щетки должны быть подняты, а при необходимости сняты и щет-
кодержатели.
Далее, соблюдая осторожность, необходимо личной пилой
удалить с поверхности коллектора и корпусов щеткодержателей
капельки металла, восстановить закругления пластин на торцах
коллектора и в канавке у петушков.
Необходимо при помощи специальных крючков прочистить
межламельную изоляцию, восстановить закругление пластин и
тщательно зачистить поверхность коллектора, не допуская при
этом чрезмерного (более чем на 5—7 мк) углубления отдельных
пластин.
При необходимости эту операцию следует повторить дважды.
Возможно, что при этом окажется необходимым повернуть якорь
путем небольшого перемещения вагона.
После тщательной прочистки коллектора необходимо вновь
протереть его тряпкой, слегка смоченной в бензине. После восста-
новления поверхности коллектора надлежит установить щетко-
держатели, опустить и тщательно притереть щетки, продуть дви-
гатель сухим сжатым воздухом.
Завершающей операцией является восстановление эмалевого
покрытия на миканитовом конусе, торцах коллектора и приле-
гающей к коллектору лобовой части обмотки якоря.
В зависимости от класса изоляции покрытие производится
эмалью ГФ-92ХК рри изоляции класса А и В и эмалью ПКЭ-22
при изоляции класса F и Н. Эмаль наносится кистью, равномер-
ным слоем, желательно 2 раза.
Время сушки эмалевого покрытия не менее 24 ч j\q прекра-
щения отлипа.
271
После первого же дня эксплуатации необходимо вновь тща-
тельно осмотреть коллектор и убедиться в том, что проведенные
мероприятия оказались достаточными для исправной работы
коллектора и двигателя.
Дефекты токоснимающего устройства. Коммутация двигателя
может быть резко ухудшена при снижении давления на одну или
несколько щеток, так как при сниженном давлении возможно
ухудшение контакта между щеткой и коллектором при повышен-
ных вибрациях, проезде увеличенных стыков, выбоин пути и пр.
Хотя в тяговых двигателях единой серии применяются четыре
щеткодержателя (что резко снижает возможность одновременно-
го отскакивания обеих параллельных групп щеток при ударах
и вибрациях), снижение удельного давления на щетку ниже
200 ricM? следует считать крайне нежелательным; снижение
удельного давления ниже 200 Г1см2 может привести к расстрой-
ству коммутации.
Ухудшение коммутации (кроме снижения давления на щет-
ку) может быть вызвано также повышенными зазорами между
щеткой и гнездом щеткодержателя, когда в реверсивном режиме
каждое изменение направления вращения приведет к смещению
и плохому прилеганию щетки к коллектору.
Однако и при постоянном направлении вращения зазор меж-
ду щеткой и щеткодержателем не должен превосходить значе-
ний, приведенных выше.
На коммутацию двигателя, нагрев щеток и коллектора отри-
цательно влияют также неточная (с перекосом, не радиальная)
установка нажимного пальца на щетке, нарушение контакта
нажимной планки и разрушение шунтирующего кабеля от на-
жимного пальца к корпусу щеткодержателя и заедание нажимно-
го механизма.
Выявленные недостатки токоснимающего устройства должны
быть немедленно устранены.
На щетках размером 16X32 применены шунтирующие кабель-
ки от щеток к корпусу щеткодержателя. Применение этих ка-
бельков снижает нагрев якоря и коллектора на 3—5° и умень-
шает электрический износ гнезда щеткодержателя.
С другой стороны, наличие шунтирующего кабелька затруд-
няет смену щеток. При неудовлетворительном закреплении ка-
белька в теле щетки возможно выскакивание этого кабелька и
даже его соприкосновение с корпусом.
Поэтому во всех случах, когда двигатель не используется по
тепломощности, возможно применение щеток без шунтирующего
кабелька.
При эксплуатации щеток с кабельками необходимо следить за
их исправным состоянием с тем, чтобы не создавать дополни-
тельных трудностей в работе токоснимающего аппарата.
Устранение дефектов в токоснимающем устройстве включает
следующие основные операции.
272
Замена изношенных или поврежденных щеток, а также щеток
несоответствующей марки является простой операцией и не тре-
бует особых пояснений. После смены необходимо тщательно при-
тереть щетки и продуть полость коллектора сжатым сухим
воздухом.
Для регулирования давления на щетку необходимо снять щет-
кодержатель, вытащить шплинт, крепящий регулировочный ба-
рабан, и, постепенно перемещая барабан в нужном направлении,
установить необходимое давление, вновь вставить и развести
шплинт. После этой операции должен быть сохранен зазор между
витками, обеспечен выем неизношенной щетки и нажимное уст-
ройство должно перемещаться свободно, без трения витков. Если
эти требования не соблюдены, то пружина должна быть замене-
на новой с надлежащей характеристикой.
Шунтирующий плетеный кабель от нажимного пальца к кор-
пусу щеткодержателя, у которого вследствие неудачного закреп-
ления и трения о другие детали начались обрывы жилок, прак-
тически не может быть отремонтирован и подлежит замене. Если
плетеный кабель подобного сечения не может быть получен от
завода-изготовителя, то он может быть изготовлен на месте из
провода марки ПЩ. Изношенный в пределах 1 —1,5 мм сухарь
может быть вновь опилен по дуге, заклепки должны быть запи-
лены заподлицо. Желательно залудить всю поверхность сухаря.
При большем износе сухарь подлежит смене. Перекос нажимного
устройства и пружины (кроме дефектов сборки) обычно вызы-
вается износом корпуса щеткодержателя (отверстия диаметром
12 мм), оси и втулки. При появлении чрезмерных зазоров воз-
можен отжим пружины и ее перекос. В этом случае целесообраз-
но изготовить новые оси и втулки с несколько увеличенными
диаметральными размерами, а корпус щеткодержателя по отвер-
стию диаметром 12 мм развернуть до ближайшего диаметра
строго параллельно большой стороне гнезда под щетку. При из-
носе фибровых шайб последние подлежат замене.
Кроме отдельных случайных повреждений (износ направ-
ляющих нажимной пружиной, оплавление круговым огнем, тре-
щины в корпусе) основным видом износа и повреждения щетко-
держателя является износ гнезда (направляющих) щетки и
превышение размеров 12,5+0,1 и 16+0,1, а также 64+°’3 над
предельно допустимыми. Важно отметить, что во всех случаях,
когда при повреждении или износе щеткодержателя имеются
опасения за его механическую прочность, щеткодержатель дол-
жен быть немедленно сменен, ибо поломка щеткодержателя мо-
жет привести к тяжелой аварии двигателя в целом. Выработка,
иногда неравномерная, боковых стенок гнезда щеткодержателя
является результатом электрической эрозии и трения щеток.
Этот процесс весьма неравномерен. Отдельные щеткодержатели
работают десятки лет, а на некоторых этот дефект обнаружи-
вается уже в первые годы эксплуатации. Самым радикальным
273
методом ремонта является смена корпуса. Однако дефицит за-
пасных щеткодержателей и сложность' изготовления корпуса по-
буждают работников эксплуатации применять различные методы
восстановления изношенных щеткодержателей. В частности, пос-
ле выравнивания плоскостей окна пытаются выдержать нужный
его размер путем обжатия, шоопирования, лужения и наплавле-
ния с последующей обработкой. При всех этих операциях нужно
иметь в виду, что прочность корпуса не должна быть снижена,
а контактные поверхности, соприкасающиеся со щеткой, не
должны быть ухудшены.
Неудовлетворительная коммутация и чрезмерное загрязнение
могут вызвать перекрытие изолятора с нарушением глазурован-
ного слоя и даже разрушение изолятора. Подобные изоляторы
подлежат смене. Для этой цели необходимо снять кронштейн,
нагреть его до температуры 70° С (желательно), после чего снять
(а если это невозможно, то разбить поврежденный изолятор) и
надеть новый изолятор. Плотная посадка нового изолятора,
имеющего сравнительно широкие допуски по внутреннему диа-
метру, должна быть обеспечена регулированием толщины изо-
ляционной трубки и заливкой битумом. Другие неисправности
кронштейна и, в частности, пробой пальца — явление весьма ред-
кое. Смена пальцев должна проводиться в соответствии с основ-
ным технологическим процессом его изготовления.
Обрыв в обмотке якоря или выплавление одного из проводни-
ков якоря в петушках коллектора приводит к разрыву одной из
параллельных цепей волновой обмотки якоря. При вращении
якоря щетки в какой-то момент времени замыкают накоротко
поврежденную катушку якоря и восстанавливают обе парал-
лельные цепи обмотки. При дальнейшем перемещении коллекто-
ра вновь происходит разрыв параллельной цепи обмотки якоря.
Этот разрыв сопровождается значительной дугой, которая раз-
рушает изоляцию между теми коллекторными пластинами, кото-
рые расположены у места разрыва цепи. При этом происходит
также оплавление самих пластин. Место обрыва таким образом
резко обозначается на коллекторе, и работа якоря с нарушением
цепи его обмотки может быстро привести к серьезному повреж-
дению коллектора (а также самой обмотки). Якорь, в котором
имеет место нарушение пайки обмотки якоря в коллекторе или
повреждение (обрыв) самой обмотки, подлежит немедленному
ремонту.
Несоответствие коммутирующего поля значению реактивной
э. д. с. может быть следствием неправильной установки дополни-
тельных полюсов и щеткодержателей.
При сборке двигателя после ремонта необходимо также сле-
дить за правильной установкой немагнитных прокладок между
сердечником добавочного полюса и ярмом. Нарушение нор-
мальной компенсации реактивной э. д. с. может произойти так-
же (подобные случаи крайне редки) при замыкании витков
274
катушки добавочного полюса. С целью проверки качества ком-
мутации после ремонта и повторной сборки двигателя во всех
неясных случаях целесообразно проверить качество коммута-
ции путем снятия пограничных точек безыскровой работы при
номинальном токе. В процессе эксплуатации должны быстро
устраняться и другие возможные причины расстройства коммута-
ции: чрезмерное загрязнение, попадание на поверхность коллек-
тора абразивных частиц и пр. При надлежащем качестве изго-
товления и последующего обслуживания коммутация двигателя
не должна вызывать затруднений в эксплуатации, и срок службы
коллектора должен быть не менее десяти лет.
Повреждения вала. Износ посадочных мест вала имеет ме-
сто после многократных снятий подшипников и крепящих втулок.
Если натяг втулок можно обеспечить их выполнением с соответ-
ственно уменьшенным посадочным отверстием, то при ослабле-
нии посадки вала под внутренними кольцами подшипников прак-
тически необходимо заменять вал новым.
Наблюдаются также случаи повреждения вала при провер-
тывании внутренних колец подшипников, а также муфты, наса-
живаемой на ведущий конический конец вала. И в этих слу-
чаях обычно необходимо произвести замену поврежденного
вала.
Как уже указывалось, исправление ведущего конического кон-
ца вала путем его наплавки может привести к ослаблению его
прочности и не может быть рекомендовано. В отдельных случаях
может быть применена металлизация (шоопирование) с нанесе-
нием сплошного плотного слоя.
В эксплуатации наблюдались также отдельные случаи по-
вреждения резьбы для торцового закрепления упорного кольца
роликового подшипника, а также резьбы на конце вала.
Ослабления посадок нажимных шайб коллектора и пакета
якоря практически не наблюдалось.
Таким образом, ремонт вала путем его исправления (метал-
лизация) может проводиться в весьма редких случаях. Основ-
ным видом ремонта якоря с поврежденным валом следует счи-
тать замену (перепрессовку) вала.
Замена (перепрессовка) вала. В процессе эксплуатации мо-
жет возникнуть необходимость замены вала двигателя. Хотя
двигатели последней конструкции выполнены без коробки (втул-
ки) якоря, замена вала путем перепрессовки допустима при
соблюдении определенных условий. Коробка коллектора напрес-
совывается до упора во втулку якоря и сопрягается с кольцевой
заточкой на шайбе. В связи с этим задняя нажимная шайба,
пакет якоря, передняя нажимная шайба и коробка (втулка) кол-
лектора сжаты в единый пакет.
Перепрессовка вала может производиться следующим обра-
зом. Якорь устанавливается горизонтально на гидравлический
пресс таким образом, чтобы пакет якоря лежал на специальной
275
опоре, а задняя нажимная шайба упиралась в неподвижный стол
пресса.
После установки производится выпрессовка поврежденного
вала путем давления на торец вала со стороны коллектора.
Обычно усилие при этой операции достигает 40 т.
Немедленно после выпрессовки поврежденного вала произво-
дится запрессовка нового вала. Для этого сердечник вместе со
столом, на котором он установлен, поворачивается на 180° так,,
чтобы сердечник упирался в неподвижный стол пресса коробкой
коллектора (ни в коем случае не нажимным конусом).
После этого вставляется новый вал и запрессовывается до
упора выступающего бортика вала в заднюю нажимную шайбу.
Конец операции запрессовки обычно устанавливается по резко-
му увеличению запрессовочного давления. После запрессовки
необходимо проверить правильность положения вала по конт-
рольному размеру от среза вала со стороны коллектора до пе-
тушков или торца коллектора.
Операция прессовки может производиться также на верти-
кальном прессе с поворотом сердечника после выпрессовки по-
врежденного вала.
Данную операцию необходимо выполнять особо тщательно.
Неправильные действия при распрессовке и запрессовке могут
привести к нарушению монолитности пакета и повреждению об-
мотки.
После замены вала якорь и двигатель должны быть подверг-
нуты контрольным испытаниям.
Повреждение подшипников. Повреждение подшипника явля-
ется следствием либо его естественного износа, либо преждевре-
менного (аварийного) износа или поломки отдельных его
деталей.
При естественном износе происходит увеличение радиальных
и частично аксиальных зазоров между шариками, роликами и
кольцами подшипника. Когда же зазоры достигнут предельных
значений, подшипник подлежит замене. Смена подшипника про-
изводится также при чрезмерном износе сепаратора.
Преждевременные повреждения подшипников обусловлены
как качеством самих подшипников, так и дефектами их монтажа
или применением некачественной смазки, а также недостатком
смазки или в отдельных случаях чрезмерным наполнением смаз-
кой подшипниковой полости.
Обычно эти преждевременные повреждения сопровождаются
появлением пятен износа на шариках, роликах или кольцах.
В дуплексных подшипниках 3086313, как уже указывалось, не-
достаточная затяжка внутренних колец может привести к сдвигу
шарика с беговой дорожки и быстрому повреждению под-
шипника.
В наиболее тяжелых случаях происходит разрушение под-
шипника, которое может сопровождаться даже повреждением
276
якоря. Надлежащим осмотром и уходом необходимо всемерно
исключить возможность такого повреждения. Внешнее поврежде-
ние подшипника проявляется в виде повышенного шума, стука
или чрезмерного нагрева. Повреждение подшипника выявляется
как водителями, так и ремонтным персоналом.
Рис. 97. Стяжка для снятия подшипников
Во всех случаях, когда дальнейшая безотказная работа под-
шипника вызывает сомнения, его необходимо сменить с тем, что-
бы избежать наиболее тяжелых повреждений якоря и второго
подшипника.
Независимо от состояния подшипника (даже если'он испра-
вен) необходимо периодически производить замену смазки
(см. ниже).
Смена шариковых и роликовых подшипников. Для смены
шариковых подшипников необходимо разобрать двигатель, уста-
новить якорь горизонтально и при помощи приспособления
(стяжек), струбцин (рис. 97) снять подшипники, предвари-
тельно сняв упорные втулки при помощи аналогичных
стяжек.
277
После разборки двигателя внутренние кольца роликовых под-
шипников остаются на якоре, а наружная обойма с комплектом
роликов — в щите.
Для снятия внутреннего кольца необходимо предварительно
удалить при помощи струбцин наружную запорную втулку, а за-
тем и само кольцо.
В некоторых случаях внутреннее кольцо невозможно снять
стяжным приспособлением. Неподдающееся кольцо можно быст-
ро разогреть при помощи специального кольцевого индуктора.
После разогрева кольцо легко снимается с вала. Наружная обой-
ма роликового подшипника легко выпрессовывается из открытр-
го щита (с отъемными лабиринтными крышками).
В двигателях типа ДК-108 внутренние крышки подшипников
являются частью подшипникового щита, что затрудняет выпрес-
совку наружного кольца роликового подшипника. При подоб-
ной конструкции щита выпрессовка наружной обоймы подшип-
ника производится струбцинами особой конструкции.
Ремонт вентиляторов и крышек. В эксплуатации наблюда-
ются единичные случаи ослабления крепления силуминового дис-
ка к стальной втулке вентилятора. Для устранения этого дефекта
необходимо снять вентилятор вала при помощи специального
приспособления, которое закрепляется на резьбовой части втул-
ки, удалить все или отдельные ослабевшие заклепки и вновь
приклепать диск втулки, предварительно нагрев заклепки до тем-
пературы вишневого каления. Образование головок заклепок не-
обходимо производить на прессе с усилием порядка 1—2 т, при-
чем диск и втулка должны быть предварительно сжаты времен-
ными болтами. При некоторых условиях возможна коррозия
литого диска. Если такая коррозия обнаружена и она еще не на-
рушила механической прочности диска, то после удаления следов
коррозии необходимо окрасить диск эмалью печной сушки.
При длительной эксплуатации наблюдается старение мате-
риала силуминового диска и снижение его механических свойств.
В связи с этим необходимо после 5—10 лет работы контролиро-
вать один из дисков по структуре и механическим свойствам ме-
талла. При существенном старении металла целесообразно про-
извести профилактическую замену дисков на новые.
При отливке дисков необходимо тщательно контролировать
их качество. Диски вентиляторов для двигателей метрополитена
подвергаются рентгеноскопии, чем обеспечивается повышенный
срок их службы.
При смене вентиляторов необходимо следить за тем, чтобы
расстояние от обмотки якоря до вентилятора составляло не ме-
нее 10 мм, был обеспечен надлежащий зазор до междукатушеч-
ных. соединений, а лопатки находились бы против выхлопных от-
верстий со сдвигом переднего и заднего дисков относительно
этих отверстий не более 3—4 мм.
278
Крышки коллекторных люков с войлочным и резиновым уп-
лотнением и их замки подвергаются сильному загрязнению и
ударам посторонних предметов. Частые съемы этих деталей мо-
гут привести к повреждению уплотнений и самих деталей. Необ-
ходимо тщательно следить за состоянием деталей уплотнений и
своевременно их заменять. Ряд работников парков высказывает-
ся в пользу резиновых уплотнений, которые могут быть прикреп-
лены к крышке путем приклейки или при помощи заклепок и ско-
бочек.
Исправление других защитных деталей — сеток, крепежных
деталей и козырьков — не нуждается в особых пояснениях.
3. Эксплуатация тяговых двигателей
и их ремонт
Следует различать два вида ремонта и обслуживания тяговых
двигателей: а) плановый ремонт, проводимый в определенные
сроки и в определенном объеме; б) ремонт, связанный со слу-
чайными неисправностями двигателя.
Второй вид ремонта проводится обычно либо по заявкам во-
дителей в связи с неисправностями, возникшими при движе-
нии, либо по результатам осмотра тяговых двигателей в Депо.
В предыдущем разделе уже рассмотрены основные из возмож-
ных неисправностей и методы их устранения. Следует лишь доба-
вить, что заявки водителей на срабатывание защиты в процессе
движения и на повышенный шум тягового двигателя требуют не-
замедлительной остановки подвижного состава, тщательной про-
верки тягового двигателя и в случае необходимости принятия
мер по устранению выявленных неисправностей.
В настоящее время отсутствует единая, строго регламенти-
рованная система ухода, планово-предупредительного и капи-
тального ремонтов для всех видов подвижного состава. В то вре-
мя как текущее обслуживание и ремонт тяговых двигателей для
метрополитена проводятся в точно установленном объеме и в
строго установленные сроки, ремонтные работы и уход за тяго-
выми двигателями для вагонов трамвая и троллейбусов прово-
дятся в разных городах в неодинаковые сроки и в неодинаковом
объеме в зависимости от ряда местных условий и сложившихся
традиций. При этом пробеги между осмотрами и ремонтами у ва-
гонов метрополитена, работающих в условиях закрытого туннеля
на автономном полотне при сравнительно небольших колебаниях
температуры и влажности, почти в 2 раза больше, чем меж-
ремонтные пробеги подвижного состава наземного транс-
порта.
В связи с этим можно рассматривать две основные системы
обслуживания и ремонта тяговых двигателей: систему, принятую
для подвижного состава метрополитена, и систему обслуживания
и ремонта тяговых двигателей для трамвая и троллейбуса.
279
1. В процессе эксплуатации вагонов метрополитена примерно
через каждые 3000 км пробега (6 дней работы на трассе) произ-
водится короткий межпоездной осмотр, но без детального осмот-
ра тягового двигателя. После пробега 6000 км (12—14 дней рабо-
ты) производится текущий ремонт (осмотр) с осмотром тягового
двигателя. В процессе этого осмотра в первую очередь выполня-
ют следующие работы:
а) очищают наружную поверхность двигателя от пыли и гря-
зи (если это необходимо);
б) проверяют качество уплотнений коллекторных люков;
в) проверяют затяжку крепежных соединений и крепления
соединительной муфты и при необходимости подтягивают кре-
пежные элементы;
г) открывают крышки коллекторного люка, осматривают кол-
лектор и в случае необходимости сухой чистой тряпкой (без
ворса) протирают конус коллектора, а также изоляторы.
Осматривают кронштейн, щеткодержатель и их крепление,
осматривают нажимное устройство щеткодержателя, состояние
щеток и шунтирующих кабельков и в случае необходимости про-
водят исправление этих деталей. При этом вынимают щетки из
гнезда и проверяют их состояние. Если щетки достигли предель-
но допустимой высоты в процессе износа или имеют сколы, чрез-
мерную выработку боковой поверхности или поверхности под
нажимным пальцем, то такие щетки подлежат замене. Желатель-
но при этом заменить обе щетки в щеткодержателе. Контактные
кабельки от щетки к корпусу щеткодержателя должны быть на-
дежно закреплены и не иметь поврежденных жилок, сечение кото-
рых составляет более 10% общего сечения, а также жилок кабе-
ля, которые могут находиться в опасной близости к заземленным
частям. Щетки с подобными кабельками также подлежат
замене.
При наличии на коллекторе копоти или незначительных сле-
дов обгара необходимо протереть коллектор тряпкой, смоченной
в бензине. При осмотре необходимо также проверить качество
пайки коллектора.
Следы круговых огней (если таковые будут обнаружены) дол-
жны быть удалены способом, описанным выше, после чего
эмалью должна быть проведена окраска макинитового конуса и
петушков коллектора эмалью ГФ-92ХК.
При осмотре внутренней полости двигателя необходимо так-
же проверить состояние доступных для обозрения частей якоря,
катушек и междукатушечных соединений;
д) проверяют сопротивление изоляции двигателя, которое в
холодном состоянии должно быть не менее 5 Мом. Производят,
если это необходимо, продувку двигателя сухим сжатым возду-
хом. Каждые три месяца (после 50 000 км пробега) производится
периодический ремонт вагона (для двигателя в объеме текущего
ремонта), а после каждого пробега в 100 000 км производится
280
добавление смазки в подшипники тягового двигателя. Для этого
открывают крышку подшипникового щита со стороны коллек-
тора, извлекают всю доступную для удаления старую смазку и
добавляют свежую смазку в количестве, несколько меньшем,
чем объем смазки в новом двигателе.
Смазку в подшипник со стороны привода добавляют специ-
альным насосом (шприцем) через особое отверстие.
При полугодовом осмотре производится несколько более под-
робный осмотр тягового двигателя, чем при текущем ос-
мотре.
После примерно 300 000 км пробега производится планово-
подъемочный ремонт вагона. При этом двигатель снимают с те-
лежки и высылают на специализированный ремонтный завод, на
котором производится полная разборка двигателя, тщательная
очистка всех деталей, восстановление антикоррозийных, лаковых
и эмалевых покрытий, смена поврежденных крепежных и вспо-
могательных деталей и в большинстве случаев смена подшипни-
ков, а также других деталей, достигших предельных износов.
В машинах с изоляцией класса В производится смена бандажей,
пропитка якорей и компаундировка катушек.
При капитальном ремонте вагона (этот вид ремонта произво-
дится после пробега 600 000—700 000 км и более) ремонт тяго-
вых двигателей проводится примерно в том же объеме, как и при
планово-подъемочном ремонте.
2. Эксплуатация трамвайных вагонов и троллейбусов, как
указывалось выше, происходит в более тяжелых условиях, чем
вагонов метрополитена. В связи с этим тяговые двигатели для
наземного транспорта нуждаются в более частом обслуживании.
Хотя межремонтные сроки и объем ремонта несколько различны
в разных городах, а также в троллейбусных парках и трамвай-
ных депо, можно считать, что при эксплуатации трамваев и
троллейбусов применяются следующие виды осмотров и ремон-
тов тяговых двигателей.
а) Осмотр через каждые 3—4 дня эксплуатации после при-
мерно 700—1000 км пробега. При этих осмотрах очищают дви-
гатель от пыли и грязи, проверяют крепежные соединения, ос-
матривают коллектор, щеткодержатели, доступные части якоря
и катушек. Контролируется также сопротивление изоляции обмо-
ток, которое обычно должно быть не ниже 1 Мом.
Объем осмотра тяговых двигателей при следующих видах ре-
монта (после пробега 3000 км и 10 000—12 000 км) практически
такой же, как и при первом виде осмотра после 3—4 дней эксп-
луатации.
В некоторых депо и парках сохранилась также система еже-
суточного ночного осмотра. В процессе этих осмотров обычно че-
рез два-три периода первого обслуживания проводится несколь-
ко более подробный осмотр двгателя с измерением давления на
щетки, проверкой крепления катушек, состояния отверстия для
281
стока воды, качества пайки якоря, состояния выводных концов и
подвески двигателя.
б) Планово-профилактический ремонт после пробега при-
мерно 50 000 км (7—9-месячная эксплуатация). При ремонте
этого вида добавляют смазку в подшипники. В большинстве пар-
ков и депо при этом двигатель снимают с подвижного состава,
разбирают его, промывают подшипники -и заполняют их свежей
смазкой. Одновременно проводится очистка двигателя от пыли
и грязи, шлифовка коллектора, исправление токоснимающего ап-
парата, окраска миканитового конуса и при необходимости ок-
раска эмалью якоря катушек и внутренней полости двигателя.
Естественно, что при всех видах ремонта и осмотра проводится
устранение других обнаруженных дефектов и неисправностей.
в) Средний ремонт, который проводится после примерно
150 000 км пробега, и капитальный ремонт, который проводится
после 450 000—500 000 км пробега.
Эти виды ремонта обычно не выполняются силами депо или
парка. Объем работ по ремонту двигателей при обоих видах ре-
монта примерно одинаков, если после пробега большей длитель-
ности не выявлены дефекты, требующие профилактической сме-
ны обмотки из-за старения изоляции или смены коллектора и
вала из-за предельных износов и появления усталостных явлений
в механически нагруженных элементах конструкции.
При среднем ремонте двигателей для трамваев и троллейбу-
сов выполняются обычно работы, перечисленные выше при опи-
сании подъемочного ремонта двигателей для метрополитена.
Капитальный ремонт тяговых двигателей производят, как пра-
вило, на специализированных предприятиях по ремонту подвиж-
ного состава и тягового электрооборудования.
В объем капитального ремонта может входить: смена обмот-
ки тягового двигателя, изготовление и смена коллектора, замена
вала, восстановление изоляции катушек, изготовление и смена
катушек, изготовление и смена щеткодержателей и их кронштей-
нов, изготовление и смена деталей механической части двигате-
лей.
В отдельных случаях оказывается необходимым также сме-
нить пакет сердечника якоря, восстановить горловину станины и
посадочные места щитов.
Возможно, что отдельные детали и заготовки затруднительно
выполнить по технологии завода-изготовителя. Например, литье
корпуса щеткодержателя, изготовляемое по основной технологии
методом отливки под давлением, окажется необходимым отлить в
земляные формы. Однако при этом механические свойства отлив-
ки и конечные размеры готового изделия должны полностью со-
ответствовать основной технической документации.
Некоторые ремонтные предприятия при износе посадочных
мест производят наплавление горловин и посадок в щитах, хро-
мирование и шоопирование шеек валов.
282
Подобные операции, хотя и нежелательные, допустимы в ус-
ловиях ремонтных предприятий. Однако при выполнении этих
операций не должны ухудшаться механические показатели дета-
лей. При большом объеме наплавленного металла необходимо
проводить отжиг стальных литых деталей с последующей механи-
ческой обработкой.
Исправление методом сварки и наплавки концов валов двига-
телей в условиях ремонтных цехов следует считать недопусти-
мым, хотя при применении некоторых современных видов сварки
возможно качественно выполнить эту операцию.
Применение заменителей при ремонтных работах допустимо
лишь после предварительного согласования с заводом-изгото-
вителем.
При надлежащем изготовлении и обслуживании обязательный
•объем ремонтных работ в процессе среднего и капитального ре-
монта тяговых двигателей может ограничиться (при изоляции
класса В) профилактической пропиткой якоря со сменой банда-
жей, компаундировкой катушек со сменой изоляции, проточкой
коллектора и сменой подшипников.
Замена коллекторов, валов, запирающих втулок, исправление
горловин остова и подшипниковых щитов, смена щеткодержате-
лей, выводных кабелей и других деталей производится при нали-
чии предельных износов или каких-либо повреждений, препятст-
вующих нормальной эксплуатации.
Методы этого ремонта, как уже указывалось, должны быть
максимально приближены к основной технологии изготовления
новых двигателей.
В дальнейшем при капитальных ремонтах возможно окажется
целесообразным проведение некоторой модернизации ранее вы-
пускавшихся типов двигателей с изоляцией класса А и В. Эта
модернизация в первую очередь может распространиться на ка-
тушки возбуждения двигателей ДК-202 и ДК-256.
Катушки параллельного возбуждения этих машин изготовля-
лись из провода марки ПЭЛБО-ПБД с хлопчатобумажной изоля-
цией класса А и компаундировались в битумно-масляных ком-
паундах. Если в процессе ремонта окажется необходимым заме-
нить параллельные катушки новыми, а состояние катушек
свидетельствует о имевшей место большой тепловой нагрузке,
то, по-видимому, целесообразно изготовить новые катушки из
провода ПСДТ или ПСД того же сечения. Эти провода (особенно
ПСД) мало отличаются по стоимости от проводов с хлопчато-
бумажной изоляцией. Это мероприятие позволит повысить тепло-
стойкость изоляции катушки на один класс.
Не менее желательными явились бы также применение в ка-
честве корпусной изоляции стекломикаленты и пропитка катушки
в кремнийорганическом лаке К-47. Это позволило бы повысить
теплостойкость изоляции путем ее перевода из класса В в
класс F.
283
Аналогичное мероприятие по замене проводов с хлопчато-
бумажной изоляцией проводами со стеклянной изоляцией воз-
можно окажется целесообразным и для катушек главных и доба-
вочных полюсов двигателей ДК-254.
Еще более эффективным мероприятием является применение
кремнийорганической изоляции класса F (и даже класса Н) в
катушках всех двигателей старых типов с изоляцией класса А
и В, за исключением относительно менее нагруженного двигате-
ля ДК-257.
В обмотках якорей электродвигателей старой серии применя-
лась голая медная шина, изолированная микалентой на бумаж-
ной основе (двигатели ДК-202, ДК-255, ДК-256), либо провод
с хлопчатобумажной изоляцией (двигатели ДК-254). К сожале-
нию, медная, изолированная микалентой шина размером 1,08х
Х10 мм не может быть заменена проводом марки ПСД того же
сечения, так как провода ПСД с таким соотношением сторон
сечения не изготовляются. В двигателях ДК-255 взамен шины,
изолированной микалентой, может быть применен провод со стек-
лянной изоляцией того же сечения.
Для якорей двигателей ДК-254 может быть применен провод
со стеклянной изоляцией при уменьшении толщины провода на
8% (при применении провода ПСДТ сечение провода может быть
оставлено без изменений).
Первые партии двигателей ДК-207 и ДК-259 выпускались
с изоляцией класса В. При перемотке возможно их исполнение по
классам F и Н. Однако при этом наряду с изменением изоляции
катушек якоря необходимо также заменить изоляцию коллектора
(т. е. практически применить коллекторы нового типа), а также
изоляцию нажимных шайб, подбандажную изоляцию, применить
тугоплавкий припой при пайке петушков коллектора и бандажей,
т. е. выполнить всю электрическую часть якоря в соответствии
с двигателем последнего исполнения.
При ремонте коллекторов с полной заменой меди целесообраз-
но применить освоенную промышленностью кадмиевую медь с
повышенными механическими свойствами и большим сроком
службы.
Перечисленные мероприятия должны обеспечить некоторое
повышение фактической удельной мощности и эксплуатационной
надежности ранее выпускавшегося подвижного состава. Некото-
рые изменения могут оказаться целесообразными и при восста-
новлении механической части двигателя.
В частности, есть пожелания при эксплуатации вводить креп-
ления внутренних колец подшипника 3086313 гайкой взамен креп-
ления упорной втулкой.
Имеются также пожелания о замене щеткодержателей на
некоторых партиях двигателей с цилиндрической пружиной из
круглой проволоки щеткодержателем основного исполнения со
спиральной пружиной из ленточной стали.
284
Кроме модернизации отдельных элементов конструкции на-
ходящихся в эксплуатации двигателей целесообразно провести
унификацию тяговых двигателей, применяемых на различных
видах подвижного состава.
В частности, до сего времени ряд предприятий продолжает
выпуск троллейбусов с применением двигателей типа ДК-202.
Есть пожелание заменить их унифицированными, более мощными
тяговыми двигателями ДК-207 с теми же тяговыми характери-
стиками, какими обладает двигатель ДК-202. Приведение харак-
теристик двигателя ДК-207 к ДК-202 уменьшает воздушный за-
зор. Работа по созданию модификации двигателя ДК-207 для
замены им двигателя ДК-202 для вновь строящихся троллейбусов
близка к завершению. Возможно, что подобное мероприятие
целесообразно провести и на действующем подвижном составе в
тех случаях, когда двигатели ДК-202 предельно' использованы
по тепломощности.
Некоторые рекомендации по режиму движения. При движе-
нии, особенно по загруженной трассе, следует всемерно ограни-
чить число пусков и торможений. При соблюдении рациональной
дистанции до впереди идущего транспорта и правильном подъ-
езде к остановкам число пусков и торможений даже на наиболее
сложном маршруте не должно превышать 120—140 в час, что
примерно в 2 раза больше, чем число пусков в час при условном
режиме со скоростью 25 км/ч и расстоянии между остановками
350 м и в 3 раза больше числа пусков при практической скорости
16 км/ч (считая один пуск на перегон). К сожалению, при некото-
рых испытаниях и обследованиях было зарегистрировано число
пусков до 200 в час, что следует считать чрезмерным.
Нужно указать, что чрезмерное число пусков и торможений
приводит к увеличенному нагреву тягового двигателя и пуско-
тормозных сопротивлений, дополнительно нагружает тяговую пе-
редачу, увеличивает расход электроэнергии. Нежелательно также
без необходимости производить отключение и повторное включе-
ние двигателя при движении с точки зрения коммутации.
Небольшие перемещения подвижного состава: подъезд к ос-
тановке после ожидания, подъезд к запрещающему светофору и
маневры в парке необходимо производить только на маневровых
ступенях без выхода на ступени (позиции) автоматического пус-
ка. Следует иметь в виду, что величина тока на маневровых сту-
пенях почти в 2 раза меньше, чем на позициях автоматического
пуска. В связи с этим перемещения на 20—30 м (без практичес-
кой потери времени) целесообразно производить только на по-
зициях маневрового режима с тем, чтобы снизить нагрев двига-
телей и сопротивлений, уменьшить усилия, действующие на ре-
дуктор.
В некоторых схемах и, в частности, в схеме троллейбуса
ЗИУ-5 в конце динамического торможения независимая обмотка
возбуждения может обтекаться максимальным током при нера-
285
ботающем реле минимального тока или в случае его отсутствия.
При этом потери в обмотке в 2,5 раза превышают допустимые; к
тому же якорь двигателя неподвижен и охлаждение катушек
значительно ухудшается.
Необходимо после полной остановки немедленно перевести
контроллер на нулевую позицию. В случае надобности удержание
вагона на стоянке следует осуществлять другими видами
тормозов.
Как было показано, преодоление современными трамваями и
троллейбусами с приведенной удельной мощностью 7 квт!т
подъемов до 4О°/оо может осуществляться на последней ходо-
вой позиции при предельном ослаблении поля.
Преодоление подъемов выше 40 % о необходимо осуществлять
на тех позициях (ступенях характеристики), при которых ток
двигателя не превосходит 1—1,1 /ном. На вновь выпускаемых
трамваях и троллейбусах установлены амперметры; водитель на
этом подвижном составе легко может контролировать и соблю-
дать приведенные выше рекомендации. На вагонах прежних вы-
пусков нетрудно расчетным путем или на основе опытных поез-
док с измерением тока двигателя установить оптимальный ре-
жим на каждом маршруте, содержащем подъемы 40 % о и выше.
В дальнейшем задачей водителя является соблюдение приня-
тых рекомендаций с учетом колеблющейся по величине нагруз-
ки, которая в ряде случаев может превышать номинальную.
До подъемов 70—80 % о обычно допустимым является движе-
ние при номинальном или усиленном поле, т. е. на 12-й позиции
контроллера троллейбуса ЗИУ-5 и на позиции Х3 трамвая РВЗ-6
(табл. 19).
Таблица 19
Рекомендации по выбору оптимального режима
д^я РВЗ-6 и троллейбусов ЗИУ-5
Подъем в %0 Трамвай РВЗ-6 Троллейбус ЗИУ-5
токи якоря на позициях контроллера в а токи якоря на позициях контроллера в а
Х2 хз | Х4 12 13 14 15 16
50 75 100 | 160 150 180 200 230 275
60 90 112 I 180 175 200 | 220 250 290
70 103 125 200 190 215 240 270 310
80 115 140 J 1 215 205 230 255 290 330
Предельно допустимые режимы ограничены двойной ли-
нией.
При повышенном наполнении предельные для данной позиции
подъемы соответственно снижаются с тем, чтобы ток трамвайно-
го двигателя не превышал 1,1 /ном (180 а), а троллейбусного
двигателя—1 /Ном (200 а).
286
Режим движения на затяжных, более 200 м подъемах выше
50%о, а также режимы трогания и движения на подъемах свыше
7О%о должны быть тщательно проверены и водителю даны чет-
кие рекомендации о режиме движения на этих подъемах. На
маршрутах с подъемами более 80 % о с относительно большой
общей их протяженностью должен применяться подвижной со-
став с повышенной удельной мощностью.
Режим динамического торможения при целесообразно вы-
бранной схеме и оптимальных значениях тормозного сопротивле-
ния обычно не ограничивается тепловой нагрузкой двигателя.
Коммутационные ограничения, в частности на вагонах метропо-
литена типа Е при скоростях 90—75 км/ч, делают необходимым
ручное торможение с контролем по величине напряжения до
перехода со скорости 75 км/ч на автоматический режим под кон-
тролем реле торможения (с ограничением величины тормозного
тока).
Современный подвижной состав с высокими динамическими
показателями способен при повышенном напряжении сети и ма-
лом наполнении развить скорость, превышающую предельно до-
пустимую по прочности вращающихся частей.
Любое, даже самое незначительное превышение максимально
допустимой скорости следует рассматривать как грубейшее на-
рушение правил технической эксплуатации. Устойчивая и надеж-
ная работа тягового двигателя может быть обеспечена лишь в
том случае, если за весь период эксплуатации скорость его вра-
щения не превзойдет предельно допустимой.
При достижении предельных скоростей двигатель дол-
жен быть немедленно отключен от сети, а при движении на ук-
лоне (с ускорением) должны быть введены в действие тор-
моза.
Успешная эксплуатация тяговых двигателей обеспечивается
также правильной регулировкой аппаратуры управления и, в
частности, реле ускорения, максимальной защиты и пускотормоз-
ных аппаратов.
Нужно иметь в виду, что повышение уставки реле ускорения
(эквивалентное повышению ускорения при пуске) приводит к
пропорциональному увеличению нагрева двигателя. В связи с
этим неправильная начальная регулировка реле ускорения и от-
сутствие надлежащего последующего контроля тока уставки мо-
гут привести к недопустимой перегрузке двигателя. Необходимо,
чтобы все депо и парки, эксплуатирующие новый подвижной
состав с автоматической системой управления, располагали бы
необходимыми испытательными средствами для проверки реле
ускорения и другой аппаратуры.
Необходимо обеспечить также правильную регулировку реле
максимального напряжения и максимальной токовой защиты.
Пускотормозная диаграмма должна в процессе эксплуатации вы-
держиваться с заданной точностью.
287
В ряде схем регулировка аппаратуры связана с величиной
напряжения аккумуляторной батареи. Необходимо тщательно
следить за величиной напряжения батареи, выдерживая ее в за-
данных пределах. Это требование в равной степени относится к
напряжению сети. Нужно иметь в виду, что чрезмерное повы-
шение напряжения может оказаться опасным для коммутации
двигателя и его изоляции. С другой стороны, снижение напря-
жения сети ниже допустимого приводит к повышению тепловой
нагрузки двигателя при движении на подъемах из-за снижения
скорости и увеличения времени движения. Кроме того, в системах
с применением двигателей смешанного возбуждения при парал-
лельных обмотках, подключаемых к основной сети, чрезмерное
снижение напряжения приводит к снижению пусковых и особенно
тормозных моментов.
ГЛАВА VI
ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕГО ТЕХНИЧЕСКОГО
ПРОГРЕССА КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ
ПРОИЗВОДСТВА ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Можно указать на следующие основные мероприятия, повы-
шающие технический уровень тяговых двигателей:
1. Применение новой электротехнической стали, обладающей
большей магнитной проницаемостью и меньшими удельными по-
терями, чем применяемая в настоящее время горячекатаная
сталь марок Э12 и Э13. Сравнительные показатели существую-
щей стали и стали улучшенной текстуры приведены на рис. 98.
При этом оптимальные насыщения в зубцах якоря могут быть
повышены до 21 000—22 000 гс и более.
Не исключена возможность применения «кубической» стали
и для сердечников главных и добавочных полюсов. Как показы-
вают проведенные расчеты, переход на эту новую электротехни-
ческую сталь позволит увеличить удельную мощность двигателя
на единицу веса примерно на 8—10%, а при сокращении объема
пакета якоря — на 10—12%.
2. Применение материалов класса Н с высокой электрической
прочностью. В частности, целесообразно применить резино-
стеклоткань и материалы на основе слюдинита, как это имеет
место в некоторых зарубежных конструкциях.
Повсеместное использование изоляционных материалов клас-
са Н в тех двигателях, в которых сейчас еще применяются ма-
териалы классов В и F, позволит увеличить их мощность на 5—
12%. Кроме того, создание и внедрение изоляции на основе
кремнийорганических каучуков , возможно улучшит упругие
свойства изоляции и позволит отказаться в конструкции крепле-
ния катушек от стальных упругих элементов.
19—1091
289
Применение однородных изоляционных материалов с повы-
шенной электрической прочностью, по-видимому, целесообразно
использовать для увеличения запаса электрической прочности
обмоток с тем, чтобы разрушающее напряжение для изоляции
двигателей на напряжение 550 в было не ниже 12 кв, а для дви-
гателей на напряжение 750 в — не ниже 15 кв.
Применение обмоточных проводов повышенной нагревостой-
кости (класса Н) с пониженной толщиной изоляции за счет внед-
рения стеклянной изоляции проводов с диаметром элементарной
нити до 3—4 мк что позволит повысить коэффициент заполнения
гс
21000
20000
19000-
§
^ 18000-
17000-
16000-
15001л
- о
Рис. 98. Характеристики стали
обмоточного пространства, увеличить сечение меди в том же
объеме на 8—10% и повысить мощность машины на 5—7% и
более.
В частности, при толщине проводника обмотки якоря до
1,5 мм применение провода ПСДКТ с тонкой изоляцией вместо
провода ПСД позволяет увеличить сечение меди примерно на
8%, а переход на этот провод в параллельной обмотке возбужде-
ния позволит сократить общий объем катушки почти на 20%.
Применение проводов типа ПСДКТ (взамен ПСД) в двигателе
ДК-207 позволило увеличить сечение меди всех последователь-
ных обмоток, в том числе последовательных катушек возбуж-
дения и катушек добавочных полюсов за счет сокращения объе-
ма параллельной катушки возбуждения, улучшить теплоотдачу
параллельной обмотки и на этой основе повысить мощность дви-
гателя с 100 до НО кет.
Проведение этих мероприятий позволяет, таким образом, су-
щественно повысить использование активного слоя якоря и улуч-
шить заполнение междукатушечного пространства.
Необходимо особо отметить, что при внедрении новых изоля-
ционных материалов с повышенной термической и электрической
прочностью, а также новых материалов для коллекторов и ще-
290
ток период между очередными подъемочными ремонтами будет
в значительной степени определяться качеством подшипников.
Для перспективных тяговых двигателей необходимы подшипники
со сроком службы не менее 25 000 ч (500 000—1 000 000 км
пробега) при средней рабочей скорости вращения не менее
3000 об!мин и максимальной (при испытании двигателя) ско-
рости вращения 6000 об!мин. Желательно также, чтобы срок
службы смазки при ее добавлении (или смене) не чаще одного
раза в год соответствовал бы характеристикам подшипников.
Применение компенсационной обмотки в машинах с тяжелы-
ми потенциальными условиями на коллекторе существенно уве-
личит диапазон регулирования скорости ослаблением поля и по-
высит эффективность динамического тормоза. Внедрение кол-
лекторов с пластмассовым креплением обеспечит возможность
дальнейшего повышения скорости вращения без нарушения мо-
нолитности коллектора.
Использование коллекторной меди повышенной износоустой-
чивости (например, с содержанием кадмия) и щеток с улучшен-
ными коммутационными показателями и повышенной изно-
соустойчивостью может повысить общий срок службы щеток и
коллектора и сократить периоды между очередными ре-
монтами.
Улучшение технологии изготовления и, в частности, повыше-
ние класса точности обработки подшипниковых узлов и других
деталей двигателя повысит стабильность характеристик, улуч-
шит балансировку якоря, снизит шум, повысит фактическую
электрическую и термическую прочность изоляции, что должно
увеличить срок службы основных деталей двигателя.
Внедрение всех перечисленных выше мероприятий позволит
снизить вес двигателя с самовентиляцией мощностью 50 кет
до 300 кг, а вес двигателя мощностью 100 кет — до 550 кг.
При мощности двигателя ПО кет (при f/=550 в) и диаметре
якоря 280 мм длина пакета якоря (типа ДК-207) может быть
сокращена до 320 мм. Двигатели мощностью 50 кет (при U =
= 270 в) целесообразно построить на пакете якоря диамет-
ром 245 мм при длине пакета немногим более 200 мм.
Одновременно со снижением веса двигателей на 20—25%
в сравнении с достигнутым уровнем могут быть снижены (также
на 20—25%) маховые массы якорей. В результате будет достиг-
нуто снижение расчетного веса подвижного состава на 4—5%
и более.
Улучшение использования активных материалов будет сопро-
вождаться существенным повышением к. п. д. за счет снижения
потерь в стали, сокращения средней длины витка и сопротивле-
ния обмоток и, возможно, снижения механических потерь. Не ис-
ключена возможность повышения к. п.д. с 0,9 до 0,93.
Для некоторых видов подвижного состава с высокими дина-
мическими показателями целесообразно повысить удельную
19* 291
мощность до 8—10 квт]т и более при сокращении весов и габа-
ритов тяговых двигателей.
Важной задачей, которая должна быть решена на основе
предлагаемых мероприятий, является повышение надежности тя-
говых двигателей, увеличение межремонтных пробегов, повыше-
ние скоростей и суточных пробегов подвижного состава, сниже-
ние расхода электроэнергии и сокращение всей суммы эксплуа-
тационных расходов.
Естественно, что повышение технических показателей тяго-
вых двигателей будет сочетаться с дальнейшим совершенствова-
Рис. 99. Тележка вагона монорельсового
транспорта.
нием технологии их про-
изводства (автоматиза-
ция штамповочных работ,
механизация намотки ка-
тушек, внедрение агрегат-
ных станков для обработ-
ки станин, улучшение и
автоматизация методов
контроля).
Особо следует остано-
виться на системах управ-
ления и их связи с конст-
рукцией двигателя. По-
видимому, системы с дви-
гателями, у которых пре-
обладает последователь-
ное возбуждение, станут
основными, в том числе
и для троллейбусов.
Точный учет коммутационных ограничений при проектирова-
нии схем и создание двигателей с компенсационной обмоткой
должны создать надлежащий запас коммутационной устойчи-
вости.
Очевидно, что прогресс в области конструкции, технологии
и систем управлений тяговыми двигателями должен сочетаться с
правильным их выбором для конкретных условий эксплуатации,
с учетом тепловых и коммутационных ограничений и особенно-
стей их конструкции.
В последние годы были созданы новые виды городского элек-
трифицированного транспорта и в том числе подвижной состав
для монорельсовой дороги и трамвая (метрополитена) неглу-
бокого залегания. Ведутся работы по созданию троллейбусного
транспорта для работы при повышенном напряжении в контакт-
ной сети. Новые виды транспорта обладают рядом особенностей.
Они предъявляют особые требования к конструкции и характе-
ристикам тяговых двигателей.
Монорельсовый транспорт. На рис. 99 изображена тележка
для вагона французской монорельсовой дороги. К корпусу двух-
292
ступенчатого редуктора крепится тяговый двигатель фланцевого
исполнения. Условия вписывания в тележку обусловили конст-
рукцию станины квадратной формы. В сравнительно ограничен-
ные габариты тележки вписывается двигатель мощностью 72 кет
при напряжении 600 в и скорости вращения 1,400 об/мин, (90 кет
и 1750 об/мин при напряжении 750 в). Вес вагона с пассажирами
27 т, максимальная установившаяся скорость вагона на площад-
ке 90 км/ч при ускорении, по-видимому, 1,5 м/сек?. Скорость вы-
хода на автоматическую характеристику — 30 км/ч. На вагоне
устанавливаются четыре тяговых двигателя.
В последней конструкции вагона применен шестиполюсный
двигатель круглой формы мощностью 100 кет при весе менее
600 кг. Приведенные выше формулы для определения мощности
двигателя, относящиеся к троллейбусу, с достаточной точностью
могут быть применены и к вагонам монорельсовой дороги.
п ~ / 1,5-30 * / 90 .. о ,
Р = 7 1/ —----- 1/ — =11,2 квт/т.
У 1,3-19 У 55
Потребная мощность двигателя по расчету равна
п 11,2-27
Р = —-------75 кет.
д 4
Эта мощность лишь на 4% отличается от фактической.
При дальнейшем повышении скорости выхода на характери-
стику и увеличении максимальной скорости возрастает относи-
тельная величина пусковых потерь.
В связи с этим при максимальной конструктивной скорости
150 км/ч, установившейся скорости на площадке 125 км/ч, ско-
рости выхода на первую безреостатную тяговую характеристику
55 км/ч и ускорении 1,3 м/сек? потребная удельная мощность мо-
жет быть определена исходя из величины Ро, равной 9 квт/т.
Тогда ' ;
р = 9-./ М._55_ ^125 л20 квт/т
У 1,3 19 У 55
При весе вагона 25 т потребная мощность двигателя равна:
п 20-25 1О-
Р. =-----= 125 кет.
4
Повышенная удельная мощность, необходимая для подвиж-
ного состава монорельсовой железной дороги, обусловлена вы-
сокими ускорениями и скоростями при повышенном сопротивле-
нии движению из-за наличия шин, а также боковых ограничи-
телей.
На рис. 100 приведены тяговые характеристики вагона опыт-
ной монорельсовой дороги (Франция). Примененные двигатели
293
характеризуются весьма ненасыщенной магнитной системой и
крутыми тяговыми характеристиками.
На рис. 101 приведена зависимость скорости сообщения, до-
стигаемая монорельсовым транспортом, от расстояния между
остановками (при длительности остановки 20 сек). Как видно из
данных рис. 101, весьма крутые характеристики тягового двига-
теля позволяют при расстоянии между остановками 1200 м обес-
печить скорость сообщения
50 км/ч. Эту скорость следует
считать достаточно высокой.
км/ч
Рис. 100. Тяговые характеристики монорельсовой дороги
При расстоянии между остановками 350 м монорельсовый
транспорт не отличается существенно по значению расчетной
скорости от других видов транспорта с двигателями современ-
ного типа (25—27 км/ч).
Трамвай (метрополитен) неглубокого залегания. Как указы-
валось выше, расчетные скорости сообщения для подвижного со-
става наземного транспорта могут быть достигнуты только на
автономной трассе. Практическая скорость сообщения вагонов
метрополитена составляет 90% расчетной: при длине перегона
2000 м расчетная скорость сообщения вагонов метрополитена
типа Е составляет 52 км/ч, а фактическая целесообразная ско-
рость достигает 48 км/ч.
294
Некоторое снижение фактической скорости в сравнении с
максимальной расчетной (при езде без выбега) связано с усло-
виями целесообразного расхода энергии, нагрузки электрообо-
рудования, необходимости резерва для нагона.
Скорости сообщения, близкие к расчетным, были достигнуты
при испытании новых типов троллейбусов и трамваев в усло-
виях движения на свободном маршруте (в ночной период вре-
мени). В частности, при испытании троллейбуса ЗИУ-5 в усло-
виях свободной трассы при
длине перегона 350 м (условия
движения по ГОСТ 7495) была
достигнута скорость сообще-
ния более 25 км/ч. Однако в ре-
альных условиях движения не
на автономной трассе фактиче-
ская скорость сообщения на-
земного транспорта значитель-
но ниже расчетной.
Определение достаточно
точного отношения фактичес-
кой скорости сообщения на-
земного транспорта (не авто-
номная трасса) к максималь-
ной (расчетной) скорости весь-
ма затруднительно, так как
оно зависит от большого числа
Рис. 101. Скорость сообщения мо-
норельсового транспорта в зависи-
мости от длины перегона
факторов: характеристики трассы, взаимосвязи с другими вида-
ми транспорта, условий погоды, ограничений при движении
и др.
Приближенно следует считать, что фактическая скорость на-
земного подвижного состава (на не автономной трассе) состав-
ляет примерно 70% максимальной расчетной скорости.
После замены старого подвижного состава наземного транс-
порта новым с высокими динамическими показателями скорость
сообщения троллейбусов и трамваев при средней длине перего-
на 400 м может быть повышена с 15 до 18—19 км/ч при макси-
мальной расчетной скорости сообщения 25 км/ч.
Таким образом, даже после перехода на новые виды подвиж-
ного состава будет иметь место весьма значительный разрыв
между скоростью сообщения вагонов магистрального метропо-
литена 48 км/ч при длине перегона 2000 м и наземного транспор-
та (трамвай и троллейбус) 18—19 км/ч при длине перегона
400 м.
В ряде стран начинает внедряться новая система транспор-
та— трамвай неглубокого залегания с автономной трассой при
высоких динамических показателях. Этот вид транспорта может
обеспечить скорость сообщения 25—28 км/ч при длине перегона
400—500 м.
295
Подобная скорость сообщения достигается вагонами, анало-
гичными вагонам метрополитена типа Е, за счет движения на
автономной трассе и больших ускоряющих усилий после выхода
на автоматическую характеристику.
Если у вагонов этого типа увеличить ускорение до 1,5 м/сек2
при установившейся (условной) скорости на площадке 90 км/ч
и выше, то при длине пере-
гона 500 м без затруднений
может быть достигнута ско-
рость сообщения 30 км/ч
(при времени стоянки
15 сек).
На рис. 102 приведена
кривая движения подобного
подвижного состава. На пе-
регоне 500 м, как видно из
рис. 102, выход на характе-
ристику наиболее ослаблен-
ного поля (48 км/ч) осуще-
ствляется со средним уско-
рением 1,2 м/сек2 за 12 сек
(80 м пути). Далее имеет
место движение на автома-
тической характеристике до
скорости 70—75 км/ч с не-
большим выбегом в течение
18 сек (300 м пути). Тормо-
жение происходит с замед-
лением 1,3 м/сек2 в течение
15 сек (120 м пути) и стоян-
ка в течение 15 сек (всего
Рис. 102. Кривая движения и ускорение
вагона на автономной трассе
60 сек).
Тяговые двигатели для трамваев неглубокого залегания ха-
рактеризуются несколько повышенной удельной мощностью при
крутой тяговой характеристике.
При ускорении 1,5 м/сек2 и установившейся скорости на пло-
щадке до 90 км/ч удельная мощность тягового двигателя для то-
го вида транспорта составит:
г 3 Г -
Р = 7 д/ 1/ — =8,5 квт!т,
F 1,з у 64
а с учетом повышенного сопротивления движению в условиях
туннеля при малом числе вагонов в поезде — 9 квт/т.
Таким образом, можно наметить следующие основные типы
тяговых двигателей для различных видов подвижного состава
городского транспорта:
296
а) двигатели для наземного подвижного состава с удельной
мощностью 7 квт/т и более при максимальной установившейся
скорости 55 км/ч (троллейбус) и 64 км/ч (наземный трам-
вай) ;
б) двигатели для подвижного состава, предназначенного для
движения на автономной трассе (трамвай неглубокого залега-
ния) с максимальной скоростью на площадке до 100 км/ч и бо-
лее при удельной мощности 9 квт/т и расстоянии между останов-
ками до 500 м. Эти же двигатели также пригодны для подвиж-
ного состава магистрального метрополитена при длине перего-
нов до 2000 м при несколько меньшей удельной мощности;
в) двигатели для подвижного состава монорельсового транс-
порта при максимальной скорости до 150 км/ч и удельной мощ-
ности до 20 квт/т.
Троллейбус для работы от сети с напряжением до 1200 в. На
протяжении последних лет в СССР и за рубежом ведутся работы
по созданию троллейбусного транспорта на напряжение 1000—
1200 в.
В СССР построена опытная линия, на которой проходят испы-
тание опытные образцы троллейбусов на напряжение 1200 в.
Для троллейбусов на напряжение 1200 в оказывается необ-
ходимым создать специальные тяговые двигатели. Выполнение
двигателя в целесообразных габаритах с напряжением на кол-
лекторе 1200 в практически не представляется возможным. Дви-
гатель подобного типа при одновитковой обмотке якоря и уме-
ренных напряжениях между коллекторными пластинами мо-
жет быть построен при минимальном диаметре якоря 400 мм и
наружном диаметре станины 700 мм, что недопустимо по габа-
ритным ограничениям.
Возможно также применение двух двигателей с напряжени-
ем на коллекторе 600 в, соединяемых последовательно. В этом
случае для обеспечения коммутационной устойчивости при над-
лежащем диапазоне регулирования необходимо применять од-
новитковую обмотку якоря. Одновитковую обмотку при диамет-
ре якоря 280 мм можно применить лишь при длине пакета 300 мм,
т. е. при мощности не менее 80 кет.
Суммарная мощность 160 кет является чрезмерной для трол-
лейбуса средней вместимости, хотя двухдвигательный привод
подобной мощности может быть применен для сочленных трол-
лейбусов большой вместимости.
Для троллейбусов средней вместимости может оказаться це-
лесобразным применять двухколлекторный двигатель мощно-
стью 120 кет.
На рис. 103 приведена конструкция подобного двигателя.
Повышенная изоляция относительно корпуса на 750 в и сни-
жение коэффициента заполнения паза делают необходимым по-
строение этого двигателя на повышенном диаметре пакета яко-
ря 320 мм.
297
1220
Рис. 103. Двухколлекторный двигатель.
Двигатель в сравнении с одноколлекторным двигателем на
напряжение 550 в тяжелее примерно на 200 кг, а увеличенный
маховой момент якоря повышает коэффициент вращающихся
масс на 4%. В результате становится необходимым повысить
мощность двигателя (применительно к троллейбусу ЗИУ-5) со
110 до 120 кет.
Эти обстоятельства должны учитываться при технико-эконо-
мических сравнениях, связанных е применением напряжения
1200 в для тролейбусов.
Таким образом, в ближайшие годы будет продолжаться даль-
нейшее повышение технического уровня тяговых электродви-
гателей и расширение области их применения. На этой основе
может быть достигнут дальнейший прогресс в области всех ви-
дов электрифицированного городского транспорта: повышение
скоростей сообщения по меньшей мере на 10—15% при снижении
веса двигателей на 15—20%, повышение эксплуатационной на-
дежности, снижение эксплуатационных расходов, создание но-
вых видов транспорта с высокими динамическими показателями.
ЛИТЕРАТУРА
Иоффе А. Б. Тяговые электрические машины. Госэнергоиздат, 1957.
Костенко М. П. и Пиотровский Л. М. Электрические машины.
Часть первая. Госэнергоиздат, 1957.
Бондаревский Д. И., Васильев Г. В. Жиц М. 3. Подвижной
состав трамвая и метроплитена. Изд. МКХ РСФСР, 1960.
Козлов Е. М. Механизация обмоточно-изоляционных работ при производ-
стве электрических машин. Госэнергоиздат, 1963.
Виноградов Н. В. Производство электрических машин. Госэнергоиздат,
1961.
Ефремов И. С. Троллейбусы. Изд. МКХ РСФСР, 1962.
Нормы допусков и износов электрического подвижного состава метрополитена,
1963.
Технический справочник по городскому электротранспорту. Изд. МКХ РСФСР,
1963.
ОГЛАВЛ ЕНИЕ
Стр.
Предисловие 3
Глава I. Основы проектирования и конструкция тяговых двигателей
1. Основы проектирования..................................... 5
2. Определение основных размеров на основе общей теории двигателей
постоянного тока........................................... 8
3. Конструкция.............................................. 23
4. Применяемые материалы.................................... 34
5. Современные серии тяговых двигателей................. 47
Глава II. Выбор тягового электродвигателя
1. Выбор двигателя по тепловой мощности............................ 102
2. Выбор оптимальных характеристик................................. 122
3. Коммутационные ограничения . . ........................... 134
4. Режим динамического торможения ............................... 137
5. Выбор конструкции, сопряжение с механической частью, требования
к системе управления................................................ 151
Глава III. Технология производства тяговых двигателей
1. Технологический процесс изготовления якорей..................... 157
2. Технологический процесс изготовления катушек.................... 184
3. Термические, сборочные и некоторые специальные процессы .... 201
4. Оборудование и технологическая оснастка......................... 209
301
Стр.
Глава IV. Испытания
1. Испытания исходных материалов и деталей двигателя............... 231
2. Испытание электродвигателей..................................... 230
Глава V. Уход за тяговыми электродвигателями и их ремонт
1. Предельные износы . . . . . . -................................. 254
2. Возможные неисправности, их причины и методы ремонта......... 260
3. Эксплуатация тяговых двигателей и их ремонт.................... 270
Глава VI. Перспективы дальнейшего технического прогресса
конструкции и технологии производства тяговых двигателей
Литература . . 300
Арон Абрамович Рабинович
ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ
ДЛЯ ГОРОДСКОГО ТРАНСПОРТА
Тем. план 1965 г. № 386
♦ * *
Стройиздат
Москва, Третьяковский проезд, д. 1
* * ♦
Редактор издательства В. А. Чекрыжов
Технический редактор Т. Н. Ананьева
Корректоры Е. Н. Кудрявцева, Л. С. Лелягина
Переплет художника Б. А. Шляпугина
Сдано в набор 30/Ш 1965 г. Подписано к печати 7/VIII 1965 г.
Т-10456 Бумага 60x90716 — 9,5 бум. л. 19,0 печ. л. (уч.-изд. 19,4 л.)
Тираж 2000 экз. Изд. № AVI-8630 Зак. № 1091 Цена 1 р. 12 к.
Владимирская типография Главполиграфпрома
Государственного комитета Совета Министров СССР
по печати
Гор. Владимир, ул. Победы, д. 18-6
ВНИМАНИЮ ЧИТАТЕЛЕЙ!
В ближайшее время Стройиздат выпустит в свет книгу
канд. техн, наук Науменко В. С., Васюкова В. А.,
Зятина Н. А. и др. «Сварочно-наплавочные работы в трам-
вайном хозяйстве». 12 л., ц. 70 коп.
В книге рассказано о применении сварки и наплавки в
трамвайном хозяйстве, подробно освещаются вопросы техно-
логии сварки путей, внедрения новейших методов и аппара-
туры при выполнении различных сварочно-наплавочных работ:
автоматической наплавки рельсов, электрошлаковой и электро-
контактной наплавки ходовых частей подвижного состава, хо-
лодной сварки контактной сети и т. д.
Книга рассчитана на мастеров-сварщиков. Она может слу-
жить также учебным пособием для повышения квалификации
и подготовки мастеров-сварщиков, а также будет полезна ин-
женерно-техническим работникам, занятым на городском эле-
ктротранспорте.
Присылайте заказы на книгу в местные книготорги, в
«Союзкнигу» (г. Москва, Ленинский проспект, д. 15), а также
в магазин технической книги № 115 (г. Москва, Ленинский
проспект, д. 40).