2.3 Общий принцип работы и конструкция

Зависимость силы тяги от скорости движения является основной характеристикой тепловоза и называется тяговой характеристикой. Для случая максимального использования мощности локомотива график такой характеристики представляет собой гиперболу, в каждой точке которой произведение силы тяги на скорость локомотива равно его максимальной мощности. При движении механическая энергия на валу дизеля, как правило, сначала преобразуется в электрическую (тепловоз с электропередачей) или энергию другого вида, а затем уже в механическую, которая и вращает колёса. Цель такой передачи -- обеспечить близкий к оптимальному режим работы дизеля в разных точках графика тяговой характеристики локомотива.

Виды передач

Основной трудностью при попытках соединить вал дизеля напрямую с колёсными парами является разгон тепловоза и запуск дизеля. Делались попытки применить для этого сжатый воздух (то есть дизель при трогании с места работал как пневматический двигатель), однако запасов сжатого воздуха в баллонах не хватало для нормального разгона локомотива.

Механическая передача

Механическая передача включает фрикционную муфту и коробку передач с реверс-редуктором; она обладает малым весом и высоким КПД, однако при переключении передач неизбежно возникают рывки. На практике её используют на локомотивах малой мощности (мотовозах), дизель-поездах, дрезинах и автомотрисах.

Электрическая передача

Более эффективной передачей стала электрическая, при которой вал дизеля вращает якорь тягового генератора, питающего тяговые электродвигатели (ТЭД). В свою очередь вращательное движения якоря ТЭД передаётся колёсной паре с помощью осевого редуктора. Редуктор представляет собой соединённые зубчатые колёса, располагающиеся на якоре ТЭД и оси колёсной пары. В случае электропередачи поддерживается гиперболическая тяговая характеристика, когда увеличение сопротивления движения вызывает увеличение силы тяги, а уменьшение -- ускорение локомотива. Электропередача позволяет соединять несколько секций тепловоза и управлять ими по системе многих единиц из одной кабины. Минусом её является большая масса и относительная дороговизна необходимого оборудования. В случае электропередачи возможно использование электродинамического торможения, суть которого заключается в использовании ТЭД в качестве генераторов, за счёт сопротивления вращению вала якоря которых осуществляющих торможение тепловоза (вырабатываемая электроэнергия гасится в тормозных резисторах). По сравнению с пневматическими тормозами электродинамическое торможение более эффективно, меньше износ тормозных колодок, снижается опасность юза колёсных пар.

Первоначально в тепловозах использовалась передача постоянного тока, однако в дальнейшем (в СССР это был конец 1960-х годов) передачу стали постепенно переводить на переменный ток. Первоначально на переменном токе стал работать генератор, после которого ток всё же выпрямлялся с помощью выпрямительной установки, далее поступая на ТЭД постоянного тока. В СССР первыми серийными тепловозами с передачей переменно-постоянного тока стали грузопассажирский экспортный ТЭ109, пассажирский ТЭП70 и грузовой 2ТЭ116.

Первый в мире тепловоз с асинхронными ТЭД переменного тока был построен компанией Brush Traction, а первым отечественным опытом использования асинхронных ТЭД стал опытный тепловоз ВМЭ1А. Особенностью использования асинхронных ТЭД является необходимость управления частотой их вращения для получения необходимой характеристики. В 1975 году в СССР на базе тепловоза ТЭ109 был построен опытный тепловоз ТЭ120 с электрической передачей переменного тока, где и генератор, и ТЭД использовали переменный ток. Электрической передачей переменного тока оснащён современный отечественный маневровый тепловоз ТЭМ21.

Использование генераторов и ТЭД переменного тока позволяет увеличить их мощность, а также снизить массу, повысить надёжность эксплуатации и упростить их обслуживание. Использование асинхронных тяговых двигателей, ставшее возможным после появления полупроводниковых тиристоров, значительно снижает возможность боксования тепловоза, что позволяет уменьшить массу локомотива, сохраняя его тяговые свойства. Даже в случае использования промежуточного выпрямительного блока применение генератора переменного тока и асинхронных ТЭД оказывается экономически оправданным. Передачи постоянного тока отличаются сравнительной простотой конструкции и продолжают использоваться на тепловозах мощностью до 2000 л. с.

Гидравлическая передача

В гидравлической передаче механическая энергия вала дизеля передаётся колёсной паре с помощью гидравлического оборудования (гидромуфт и гидротрансформаторов). В общем виде гидравлическое оборудование представляет собой комбинацию насосного колеса, связанного с валом двигателя, и турбинного колеса, соединённого с осью колёсной пары. Насосное и турбинное колесо находятся на небольшом расстоянии друг от друга, а промежуток между ними заполнен жидкостью (маслом), передающей энергию вращения насосного колеса турбинному. Регулировка передаваемого крутящего момента осуществляется изменением количества рабочей жидкости (масла) на лопатках насосного и турбинного колеса. Гидравлическая передача легче, чем электрическая, не требует расхода цветных металлов, но обладает меньшим КПД. В СССР применялась главным образом на маневровых тепловозах, а также на магистральных тепловозах малой мощности (ТГ102, ТГ16, ТГ22).

Механическая часть

Плавность хода тепловоза и его воздействие на рельсы определяется конструкцией экипажной части: тележек с колёсными парами, буксами и рессорным подвешиванием, несущих на себе главную раму и кузов тепловоза, на которых размещается всё остальное оборудование локомотива. Тележки могут быть двух-, трёх-, или четырёхосными, то есть имеющими две, три, или четыре колёсные пары. Колёсные пары могут быть как движущими, так и вспомогательными. На современных магистральных тепловозах, как правило, все колёсные пары являются движущими. Масса локомотива, передающаяся на рельсы через движущие колёсные пары, называется сцепным весом. Обозначение схемы колёсных пар локомотива принято называть его осевой характеристикой.

Тяговые электродвигатели устанавливаются на тележки колёсных пар и закрепляются там двумя возможными способами: опорно-рамным подвешиванием, когда двигатель закрепляется только на раме тележки, и опорно-осевым, когда часть веса двигателя приходится и на ось колёсной пары. Примером первого способа подвешивания могут служить отечественные пассажирские тепловозы ТЭП60 и ТЭП70, а второго -- грузовые ТЭ3, М62, 2ТЭ116.

Часть кузова, где размещаются дизельные двигатели, называется машинным отделением, отделение с электрооборудованием -- высоковольтной камерой; также тепловоз (секция тепловоза) может иметь одну или две кабины машиниста.

Кузов может быть как цельнонесущим, так и иметь несущую раму. Вариант с рамой проще в построении и эксплуатации, тогда как несущий кузов отличается меньшей массой и более высокой прочностью.

Кузов опирается на оси колёсных пар через буксы. Букса содержит подшипники качения и по своей конструкции может быть как челюстной, когда она свободно вставлена в специальный вырез в раме тележки, так и бесчелюстной, когда связь между тележкой и буксой обеспечивают специальные поводки с шарнирами. Примерами первого типа букс служат отечественные тепловозы ТЭ3, М62 и ТЭМ2, второго -- ТЭП60, ТЭП70, 2ТЭ116. Второй способ крепления хорош отсутствием деталей, подверженных трению скольжения, такие буксы надёжнее челюстных.

Особое внимание уделяется пожаробезопасности тепловоза и комфорту машиниста (снижение вибрации локомотива, шумоизоляция кабины, система кондиционирования и т. п.)

Охлаждение дизеля

Охлаждение дизеля чаще всего осуществляется при помощи воды, в свою очередь охлаждаемой в радиаторах, обдуваемых вентиляторами. Система охлаждения называется холодильником. Масло первоначально охлаждалось аналогичным образом, однако воздушное охлаждение масла значительно менее эффективно и затратно с точки зрения применения меди. Поэтому в дальнейшем на тепловозах стали использовать более компактный водомасляный теплообменник, в котором масло охлаждается с помощью воды, также охлаждаемой в воздушном холодильнике. Наддувочный воздух, поступающий в дизель, также нуждается в охлаждении, поэтому часто используется двухконтурная система охлаждения дизеля -- в первом контуре вода охлаждает детали дизеля, а во втором -- наддувочный воздух и горячее масло. Более глубокое охлаждение второго контура позволяет повысить надёжность и экономичность тепловозного дизеля.

2.4 Основные технические характеристики асинхронного тягового двигателя с короткозамкнутым ротором ДАТ - 350-6 УХЛ 1

Двигатели асинхронные тяговые с короткозамкнутым ротором ДАТ-350-6 УХЛ1, ДАТ-470-8 УХЛ1 предназначены для привода колесных пар шестиосных грузовых тепловозов серий 2ТЭ25А, ТЭ25А мощностью 2500 кВт в секции и серий 2ТЭ35, ТЭ35 мощностью 3500 кВт в секции (только ДАТ-470-8 УХЛ1) с тяговой электропередачей переменного тока. Двигатели оборудованы элементами для опорно-осевого подвешивания с применением моторно-осевых подшипников качения.

Конструктивное исполнение по способу монтажа - IM 9403.

Конструкция уплотнений подшипников двигателя предотвращает вытекание смазки из подшипниковых узлов и проникновение в узлы пыли и влаги, как снаружи, так изнутри.

Способ охлаждения - IС17.

Питание - от синхронного тягового генератора через статический преобразователь частоты на базе автономного инвертора напряжения на IGBT-транзисторах с широтно-импульсной модуляцией частотой не более 1,5 кГц.

Степень защиты - IPX5.

Класс изоляции - Н.

Номинальный режим работы - S1 (продолжительный).

В комплект поставки входит: двигатель, датчики частоты вращения и датчики контроля температуры, запасные части, эксплуатационная документация.

Соответствуют ГОСТ 2582 и изготавливаются по ТУ3355-114-05810695-2006.



Тип изделия	Мощность, кВт	Напряжение, В	Ток фазы, А	Частота вращения, об/мин	КПД, %	Масса, кг
ДАТ-350-6 УХЛ1	350	900/1400	2300	470/380	92,3	2350
ДАТ-470-8 УХЛ1	470	909/1410	417	2380	92,3	2300

2.5 Эксплуатация и ремонт двигателя

Важнейшим условием правильной эксплуатации электрических машин является своевременное проведение планово-предупредительного ремонта (ППР) и периодических профилактических испытаний.

Наряду с повседневным уходом и осмотром оборудования в соответствии с правилами эксплуатации электроустановок потребителей (ПЭЭП) через определенные промежутки времени проводят плановые межремонтные испытания и измерения (профилактические испытания, не связанные с выводом в ремонт) и различные виды ремонта. С помощью системы ППР оборудование поддерживается в работоспособном состоянии, обеспечивающем выполнение им своих технических функций, и частично предотвращаются случаи отказов оборудования. В ходе планового ремонта оборудования в результате модернизации улучшают его технические параметры.

При планировании и организации ремонта следует иметь в виду, что электрические машины могут иметь ремонтопригодную и неремонтопригодную конструкцию. В последнем случае вместо ремонта оборудования осуществляют его замену.

По объему ремонт подразделяют на текущий, средний и капитальный. Текущий ремонт проводят во время эксплуатации оборудования для гарантированного обеспечения его работоспособности, он состоит в замене и восстановлении его отдельных частей и в их регулировке. Текущий ремонт проводится на месте установки оборудования с его остановкой и отключением. Средний ремонт предусматривает полную или частичную разборку оборудования, ремонт и замену изношенных деталей и узлов восстановление качества изоляции. При этом достигается восстановление основных технических показателей работы оборудования. Капитальный ремонт предусматривает полную разборку оборудования с заменой или восстановлением любых его частей, включая обмотки. При этом достигается полное (или близкое к нему) восстановление ресурса. В настоящее время в основном производят текущий и капитальный ремонт, хотя в некоторых случаях предусмотрен и средний ремонт.

По назначению ремонт делится на восстановительный, реконструкцию и модернизацию. Восстановительный ремонт осуществляется без изменения конструкции отдельных узлов и всего устройства в целом. Технические характеристики оборудования остаются неизменными. В ходе реконструкции могут изменяться конструкции отдельных узлов и заменяться отдельные материалы, из которых они изготовлены, при практически неизменных технических характеристиках. Модернизация предусматривает замену и усовершенствование существующих узлов и применяемых материалов, чтобы существенно улучшить технические характеристики, приблизив их к характеристикам нового современного оборудования.

По методу проведения ремонт делится на принудительный и послеосмотровый. Принудительный ремонт применяется в основном для ответственного оборудования. Суть его заключается в том, что через определенные промежутки времени электрические машины в обязательном порядке подвергают капитальному ремонту. Также через определенные промежутки времени проводят текущий и средний ремонт в соответствии с длительностью ремонтного цикла и его структурой. При этом ресурс оборудования между ремонтами полностью не используется и в ремонт может попасть исправное оборудование. Поэтому данный вид ремонта является наиболее дорогим. Послеосмотровый ремонт оборудования производится в объеме капитального ремонта только после осмотра и профилактических испытаний во время очередной ревизии или текущего ремонта. Ресурс оборудования используется при этом виде ремонта полностью, поэтому стоимость ремонта уменьшается. Однако, из-за возможности внеочередного незапланированного ремонта усложняется процесс его проведения и может увеличиться его длительность.

С принудительного на послеосмотровый вид ремонта можно переводить оборудование массового применения, не относящееся к основному и имеющее достаточный обменный парк.

По форме организации ремонт делится на централизованный, децентрализованный и смешанный. При централизованном ремонте работы осуществляют специализированные ремонтно-наладочные предприятия без использования местных ремонтно-эксплуатационных служб. К этой форме ремонта относится и фирменное ТО ответственного импортного оборудования. Усовершенствование этой формы ремонта предполагает создание центрального обменного фонда оборудования и расширение его номенклатуры, а также распространение сферы услуг ремонтных предприятий на проведение текущего ремонта и профилактического обслуживания. Централизованная форма ремонта обеспечивает наиболее высокое качество работ.

При децентрализованном ремонте работы осуществляют ремонтные службы предприятия, на котором установлено это оборудование.

При смешанном ремонте часть работ выполняется централизованно (сторонними организациями), а часть -- децентрализованно (собственными ремонтными службами). Степень централизации зависит от характера предприятия, типа и мощности оборудования.

2.5.1 Ремонт электрической машины

Технические условия ремонта. Отремонтированная машина обеспечивается всеми необходимыми деталями, включая при необходимости соединительные и установочные, а камеры подшипников качения заполняются смазкой. Поверхности корпуса и подшипниковых щитов покрывают краской, а концы валов -- консервационной смазкой.

После проведения послеремонтных испытаний ремонтное предприятие должно гарантировать безотказную работу машины в течение одного года при соблюдении условий транспортирования, хранения и эксплуатации.

Выходные концы обмоток маркируют в соответствии со стандартом, а на корпус машины устанавливают новый щиток с указанием предприятия, проводившего ремонт, даты выпуска из ремонта и технических данных машины в соответствии со стандартами.

На ремонтных предприятиях существуют технологические карты ремонта электрических машин, составленные в виде таблиц, в которых приведены номера и содержание всех технологических операций, технических условий и указаний по проведению ремонта. В них также приводятся данные об оснастке и оборудовании, необходимом для ремонта, и нормы времени на проведение отдельных операций.

Текущий ремонт. Этот вид ремонта применяется для машин, находящихся в эксплуатации или в резерве, в сроки, установленные графиком ППР. Текущий ремонт проводится на месте установки электрической машины с ее остановкой и отключением силами обслуживающего электротехнического персонала. Если для проведения текущего ремонта требуются специальные сложные приспособления и значительное время, то он проводится силами персонала электроремонтного или специализированного предприятия.

В процессе ремонта выполняют следующие работы:

1) чистка наружных поверхностей машины;

2) проверка состояния подшипников качения, их промывка и замена (в случае увеличенных радиальных зазоров);

3) проверка работы смазочных колец и системы принудительной смазки в подшипниках скольжения;

4) осмотр и чистка вентиляционных каналов, обмоток статора и ротора, коллекторов и контактных колец;

5) проверка состояния крепления лобовых частей обмоток и бандажей;

6) устранение местных повреждений изоляции и выявленных при осмотре дефектов;

7) сушка обмоток и покрытие их при необходимости эмалями;

8) шлифовка контактных колец и коллекторов (при необходимости их продораживание);

9) проверка и регулировка щеточного механизма и систем защиты;

10) сборка машины, проверка ее работы на холостом ходу и под нагрузкой;

11) проведение приемосдаточных испытаний и сдача в эксплуатацию с соответствующей отметкой в технической документации.

Капитальный ремонт. Этот вид ремонта применяется для машин, находящихся в эксплуатации, в сроки, установленные графиком ППР или по результатам профилактических (послеосмотровых) испытаний. Капитальный ремонт проводится для восстановления работоспособности и полного восстановления ресурса электрической машины с восстановлением или заменой всех изношенных или поврежденных узлов и заменой обмоток. Ремонт машины нецелесообразен, если имеются значительные повреждения механических узлов, которые невозможно устранить силами ремонтного предприятия.

Типовой объем капитального ремонта включает в себя:

1) операции текущего ремонта;

2) проверку воздушного зазора между статором и ротором (если конструкция машины позволяет это осуществить);

3) проверку осевого разбега ротора и зазоров между шейкой вала и вкладышем подшипника скольжения (при необходимости проводится перезаливка вкладыша);

4) полную разборку машины и мойку всех механических узлов и деталей, продувку и чистку коллектора, контактных колец, щеточного механизма и неповрежденных изоляционных деталей, дефектацию узлов и деталей;

5) ремонт корпуса, подшипниковых щитов, магнитопроводов (заварка трещин, восстановление резьбовых отверстий, восстановление посадочных мест в корпусе и щитах, удаление замыканий между отдельными листами сердечников статора и ротора, устранение распушения листов, восстановление прессовки, ремонт выгоревших участков с установлением протезов);

6) ремонт вала (исправление торцовых отверстий, устранение прогиба, восстановление посадочных отверстий и шпоночных канавок);

7) извлечение старых обмоток, изготовление и укладка новых обмоток из круглого провода, ремонт или изготовление новых обмоток из прямоугольного провода и их укладка, сборка и пайка (сварка) электрических схем, пропитка и сушка обмоток, нанесение на лобовые части покровных эмалей;

8) сборка и отделка машины, проведение приемосдаточных испытаний.

При капитальном ремонте производят замену подшипников качения, выработавших свой ресурс (вне зависимости от их состояния). Решение об использовании подшипников, не выработавших свой ресурс, принимается после их дефектации. При этом следует помнить, что ущерб от возможного отказа подшипника и связанного с этим отказа (остановки) двигателя существенно больше стоимости самого подшипника.

Обмотки из круглого провода и низковольтные обмотки из прямоугольного провода при ремонте, как правило, повторно не используют, поскольку извлечь такой провод без повреждения практически невозможно. После извлечения они передаются на переплавку. Высоковольтные обмотки из прямоугольного провода могут использоваться повторно после замены витковой и корпусной изоляции.

2.5.2 Разборка электрической машины

Перед снятием шкивов, полумуфт, шестерен и других соединительных деталей с вала машины следует вывернуть стопорный винт или выбить шпонку, фиксирующие соединительную деталь с валом. Место посадки заливают керосином или антикоррозионной жидкостью для устранения коррозии в месте контакта. При снятии этих деталей используют двух- или трехлапчатые съемники (переносные ручные или гидравлические). На рис. 2.3 показан процесс снятия шкива 5 с помощью лапчатого съемника. Лапы 4 съемника накладывают на наружную поверхность шкива и, вращая рукоятку 2, передвигают гайку 3 влево, обеспечивая плотный захват детали с упором в выходной конец вала. Затем, вращая рукоятку 1, стягивают шкив с вала. Лапы 4 съемника позволяют захватывать детали как за наружную, так и за внутреннюю поверхности, а путем перемещения гайки 3 можно фиксировать их положение. Работа с таким съемником обычно производится двумя рабочими, один из которых придерживает съемник за лапы 4, а другой вращает рукоятку 7.

Для снятия соединительных деталей, имеющих аксиальные отверстия, можно использовать съемник (рис. 2.4), с которым может работать один рабочий. Траверса 1 соединяется с демонтируемой деталью 2 с помощью болтов 4. Затягивая винт 5, стягивают деталь с вала. Для предотвращения проворачивания вала при затяжке винта 5 одно плечо траверсы упирают в подставку из раздвижных труб 3. При снятии крупных деталей, требующих больших усилий, применяют гидравлические съемники, усилие в которых создается с помощью гидравлического пресса.

В ряде случаев для уменьшения требуемых для съема детали усилий производят нагрев детали. Для уменьшения нагрева вала его обертывают смоченным в воде асбестовым картоном, а нагрев проводят интенсивно одной или двумя горелками, начиная от края детали по направлению к ступице. Температуру детали можно контролировать периодическим прикосновением прутка из олова, температура плавления которого около 250°С. В процессе нагрева внимательно следят за началом трогания детали, поскольку на нее действует большое усилие от съемника. Для нагрева детали можно использовать токи высокой частоты, при котором вал практически не нагревается.

В качестве примера рассмотрим процесс разборки асинхронного двигателя закрытого исполнения ДАТ -350 . Разборка происходит в следующем порядке:

1) отсоединяют двигатель от электрической сети и от заземляющего провода;

2) отсоединяют двигатель от приводного механизма и снимают его с фундамента;

3) снимают шкив или полумуфту с помощью съемника;

4) снимают шпонку;

5) снимают кожух 5 вентилятора 7;

6) снимают вентилятор 7, предварительно ослабив его винт (вручную или с помощью съемника);

7) отворачивают болты, крепящие подшипниковые щиты 6 и 10 к корпусу, и снимают задний подшипниковый щит 6, легко ударяя по нему молотком из мягкого материала (дерево, пластмасса, медь);

8) вынимают ротор из статора для чего легкими толчками сдвигают ротор в сторону переднего подшипникового щита 10 и выводят щит из замка;



Рис. 2.3. Лапчатый съемник:

1 и 2 -- рукоятки; 3 -- гайка; 4 -- лапы съемника; 5-- шкив

А-А

Рис. 2.4. Съемник с траверсой: 1 -- траверса; 2 -- демонтируемая деталь; 3 -- раздвижная труба; 4 -- болт; 5 -- винт

1) поддерживая ротор за вал, выводят его из статора, не допуская повреждения лобовых частей обмотки статора и крыльчатки ротора;

2) снимают передний подшипниковый щит 10, легко ударяя по нему молотком из мягкого материала;

3) снимают с помощью съемника подшипники 9 и (или) 13, если необходима их замена.

Снятие подшипниковых щитов можно производить отжимными болтами, если они предусмотрены в конструкции. В этом случае отжимные болты завертывают равномерно в отжимные отверстия, не допуская перекоса подшипниковых щитов.

Ротор небольшой массы выводят из статора руками, поддерживая его с двух сторон, как описано выше. Более крупный ротор выводят из статора с помощью приспособления, показанного на рис. 2.5.

Серьгу 1 устанавливают так, чтобы она располагалась над центром тяжести ротора 2, после чего заводят цанговый патрон на вал 3. Вращая рукоятку 6, передвигают пластину 5 вперед, пока кулачки 4 не захватят вал 3 ротора 2. Затем вывешивают ротор, приподнимая приспособление за серьгу 1 с помощью крана, и извлекают его из статора. Небольшую регулировку при извлечении ротора можно осуществить, поддерживая его за ось 7. Описанное приспособление позволяет захватывать валы диаметром до 100 мм.

При снятии подшипников усилия следует прикладывать к внутренней обойме, чтобы избежать их повреждения.

Рис. 2.5. Приспособление для выема и заведения ротора:

1 -- серьга; 2 -- ротор; 3 -- вал; 4 -- кулачки; 5 -- пластина; 6 -- рукоятка; 7-- ось

Для этого применяют лапчатые съемники, имеющие глубокие губки, или используют крышки подшипников. В последнем случае (рис. 3.4) между крышкой 1 и подшипником устанавливают специальные прокладки 2. Если . имеется место, то для съема подшипников можно использовать разъемный хомут 3.

При разборке электрических машин часто используют гидравлические съемники (рис. 2.6). Этот съемник имеет рабочее -давление 6,4 МПа и позволяет развивать усилия до 100 кН при ; ходе цилиндра до 75 мм.

Рис. 2.6. Снятие подшипников с использованием вставок (а) и хомута (б): 1 -- внутренняя крышка подшипника; 2 -- прокладки; 3 -- хомут

На электроремонтных предприятиях для разборки двигателей с высотой оси вращения 112...280 мм (3...9 габарит) используют специальный стенд для разборки двигателей (рис. 2.8). Перед установкой на стенд с двигателя снимают кожух вентилятора, вентилятор и болты, крепящие крышки подшипников, и подшипниковые щиты. Двигатель устанавливают на стенде рабочим концом вала к подвижной стойке 1 и закрепляют с помощью зажимов 6. С помощью электропривода 2 устанавливают пиноли-3 по высоте оси вращения двигателя и, перемещая стойку 1 вправо, фиксируют двигатель в пинолях (правая стойка 4 неподвижна). Включают движение стола 7 влево по направляющим 8, при котором левый подшипниковый щит выпрессовывается с наружного кольца подшипника, а правый -- из замка на корпусе. Между правым подшипником и корпусом двигателя устанавливают опорную вилку (не показана) и включают движение стола вправо. При этом левый подшипниковый щит выпрессовывается из замка на корпусе, а правый подшипник -- с вала. Устанавливают опорную вилку между левым подшипником и корпусом двигателя и включают движение стола 7 влево, производя выпрессовку левого подшипника с вала. Затем выводят пиноли 3 из центров вала, поворачивают стол 5 с двигателем на угол 60...90° и снимают с вала крышки подшипников, подшипниковые щиты и подшипники.

Рис. 2.7. Гидравлический подвесной съемник для снятия подшипников с валов двигателей с высотой оси вращения 180...280 мм (6...9-го габаритов): 1 -- скоба; 2 -- тяга; 3 -- цилиндр; 4 -- уплотнения; J -- штуцер; 6 -- поршень

Рис. 2.8. Стенд для разборки электродвигателя:

1 -- подвижная стойка; 2-- электропривод; 3-- пиноли; 4-- неподвижная стойка 5-- поворотный стол; 6 -- зажимы; 7-- стол; 8 -- направляющие

Одним из указанных выше способов выводят ротор из статора, ослабляют зажимы 6 и снимают корпус (статор) двигателя со стенда.

На все детали и узлы навешивают бирки с одним ремонтным номером двигателя и направляют статор на участок удаления (извлечения) обмотки, а остальные узлы и детали -- на мойку. Если ротор имеет фазную (не короткозамкнутую) обмотку, то его направляют вместе со статором на участок удаления обмотки.

Технология разборки любой крупной электрической машины с подшипниками скольжения имеет свои специфические особенности, связанные с ее конструкцией, местом установки, наличием грузоподъемных механизмов и др. Поэтому приведем только общие операции по разборке крупных машин.

При разборке измеряют:

воздушный зазор между ротором и статором в четырех точках (через 90°) с обеих сторон;

радиальные зазоры в подшипниках и натяги крышек подшипников на вкладыши, радиальные зазоры между радиатором и диффузором;

зазоры по уплотнениям вала и по маслоуловителям;

совпадение магнитных осей статора и ротора;

осевой разбег ротора и уклон вала ротора.

Результаты измерений заносят в формуляр, проводят предре-монтные испытания и приступают к разборке машины. Снимают наружные и внутренние щиты и диффузоры, в воздушный зазор под ротор заводят лист электрокартона и после разборки опорных подшипников опускают ротор на статор. После этого снимают полумуфты или шестерни, подогревая их при необходимости, зачищают посадочные поверхности и определяют натяг.

Чтобы не повредить обмотки статора при выводе ротора, их закрывают листами из прессшпана или резины. Ротор извлекают с помощью грузоподъемных механизмов и специальных скоб (для роторов массой до 500 кг), пригодных для роторов машин до 19 габарита включительно. Для выведения ротора на кран подвешивают траверсу 4 (рис. 2.9) с двумя регулировочными болтами 3. На вал надевают удлинитель 2. Вывесив ротор с помощью крана и регулировочных болтов 3, выводят его из статора (вправо) и опускают на предварительно установленную рядом со статором подставку (не показана). Затем снимают удлинитель, переносят левый строп на левый конец вала, вывешивают ротор и перемещают его на место ремонта или для дальнейшего транспортирования. Статор остается на своей фундаментной плите 1.

Рис. 2.9. Приспособление для вывода ротора электрических машин 15... 19 габаритов: 1 -- плита; 2 -- удлинитель; 3-- регулировочный болт; 4-- траверса

Если расточка статора расположена ниже поверхности фундаментной плиты, статор сначала поднимают и подкладывают под его лапы шпалы, чтобы расточка статора была выше верхней отметки плиты. Затем выводят ротор из статора. В настоящее время разработаны специальные приспособления для выведения ротора из статора без применения грузоподъемных механизмов.

После разборки детали и узлы крупных электрических машин несколько раз протирают салфетками, смоченными в бензине.

2.5.3 Ремонт магнитопровода

В процессе работы электрической машины происходит износ вызывающий ослабление крепления и изменение формы отдельных деталей магнитопроводов. Детали теряют свою работоспособность в результате повреждений различного рода. Все это требует ремонта или замены этих деталей.

Характерными повреждениями сердечников статоров (роторов) являются ослабление посадки сердечника в корпусе (на валу), их сдвиг в осевом направлении, распушение крайних листов, ослабление прессовки, нарушение изоляции между листами, выгорание или оплавление отдельных участков и износ внутренней (наружной) поверхности.

2.5.4 Ремонт при распушении крайних листов сердечника

Для устранения этого дефекта в машинах малой мощности пропиливают ножовочным полотном наклонные пазы в зубцах (их размеры показаны на рис. 2.10, а) и проваривают эти пазы электродуговой сваркой (электрод ОММ5 диаметром 2 мм). При сварке распушенные зубцы 4 сжимают сегментом или кольцом 5 с помощью шпилек 2, пропущенных через пазы. Сварные швы 1 опиливают совместно с сердечником до требуемого размера. Распушенные зубцы можно также склеить, промазав лаком и стянув кольцом и шпильками до полного высыхания лака.

Для машин большей мощности, имеющих относительно высокие зубцы, указанные способы ремонта не применяют, поскольку они не обеспечивают прочное и надежное скрепление зубцов и создают замкнутые контуры для протекания вихревых токов. В этом случае рекомендуется установить дополнительную шайбу 6с пальцами (зубцами) 5, как показано на рис. 2.10, б, или установить отдельные нажимные пальцы 5 между сердечником и нажимной шайбой Я как показано на рис. 2.10, в. Фиксация дополнительных элементов может производиться с помощью штифтов 10. Такой ремонт возможен при распрессовке сердечника и его частичной или полной перешихтовке.

2.5.5 Ремонт при ослаблении прессовки сердечника

При общем ослаблении прессовки сердечников небольшого диаметра между нажимной шайбой 9 и крайними листами 7 сердечника через каждые 2...4 зубца забивают текстолитовые клинья 8 (рис. 2.10, г), обеспечивающие нормальную прессовку сердечника. Чтобы определить необходимую толщину клина, можно предварительно опрес-совать сердечник при давлении 1 МПа. Ширина клина не должна превышать ширины зубца. Для предохранения клина от выпадения его перед установкой промазывают клеящим лаком и загибают крайний лист 7 сердечника. При местном ослаблении прессовки сердечника статора (дефект или выпадение вентиляционной распорки) поврежденную распорку выправляют, а вместо выпавшей забивают текстолитовый клин, загибая на него с двух сторон крайние листы сердечника.

Рис. 2.10. Ремонт сердечников:

а -- с использованием сварки: б -- с использованием дополнительных нажимных шайб с зубцами; в -- с использованием отдельных нажимных пальцев; г -- с использованием клиньев; 1 -- сварной шов; 2-- шпилька; 3-- кольцо (сегмент); 4 - зубцы сердечника; 5 -- нажимные пальцы; 6 -- дополнительная шайба; 7 - крайний лист сердечника; 8 -- текстолитовый клин; 9 -- нажимная шайба; 10 -- штифты

При ослаблении прессовки сердечников крупных электрических машин, у которых прессовка осуществляется стяжными шпильками, производят подтяжку шпилек. Для этого удаляют сварные швы, стопорящие гайки стяжных шпилек от самоотвинчивания, подтягивают четыре гайки, расположенные в диаметрально противоположных точках, и производят обтяжку нажимного фланца, завертывая остальные гайки в несколько обходов. По окончании подтяжки восстанавливают сварные швы.

Если гайки не удается подтянуть или подтяжкой не удается восстановить прессовку сердечника, прессовку восстанавливают забивкой в зубцовую зону клиньев из стеклотекстолита марки СТЭФ-1. Поверхности для забивки клиньев обезжиривают бензином Б-70 и подсушивают, контактные поверхности сегментов и клиньев промазывают лаком БТ-99 или эпоксидным клеящим лаком ЭЛ-4. После установки клиньев для полной полимеризации проводят сушку при температуре 20...25°С в течение 10...12ч.

2.5.6 Ремонт при нарушении межлистовой изоляции

Если имеется нарушение на небольшую глубину лакового покрытия отдельных сегментов, прилегающих к месту установки клиньев, то перед забивкой клина между сегментами вставляют прокладки из слюды на лаке БТ-99 на глубину 20... 35 мм. Местные нарушения межлистовой изоляции на поверхности статора устраняют путем установки лепестков слюды между сегментами или изолировкой сегментов жидким лаком БТ-99. Для этого сегменты разводят специально заточенными узкими и тонкими стальными полосами необходимой длины.

Большие площади повреждений устраняют травлением в концентрированной азотной кислоте. На статор наматывают намагничивающую и контрольную обмотки и, пропуская по намагничивающей обмотке ток, определяют место повышенного нагрева, что свидетельствует о повреждении изоляции. Поверхность, окружающую место повреждения, защищают шпаклевкой и химически стойкой эмалью, нагревают поврежденную зону до 75... 105 °С с помощью намагничивающей обмотки и, отключив ток, протравливают поврежденное место концентрированной азотной кислотой. После окончания травления остатки кислоты нейтрализуют 4...5-кратной обработкой салфетками, смоченными 10 % раствором кальцинированной соды, и промывают ремонтируемое место горячей дистиллированной водой температурой 40... 60 °С. Затем протирают его салфетками и промывают спиртом.

2.5.7 Ремонт при выгорании участка зубца сердечника

При выгорании или оплавлении участка зубца 2 сердечника удаляют дефектную часть и устанавливают на ее место «протез» 1 из стеклотекстолита для предотвращения выпучивания обмотки (рис. 2.11). Удаление поврежденной области производят с помощью острого зубила с его возможным предварительным высверливанием, после чего устраняют замыкания листов. «Протез» изготавливается по месту и устанавливается на клее ЭЛ-4.

Рис. 2.11 Зубец сердечника со вставкой:

1 -- «протез» из стеклотекстолита;

2 -- зубец

2.6 Контроль качества

В зависимости от массы и размеров, а также от характера ремонта электрические машины либо ремонтируются на месте, либо направляются на ремонтное предприятие. Взаимные обязательства заказчика и ремонтного предприятия регламентируются в технических условиях ремонта.

Приемка в ремонт производится по акту, в котором кроме паспортных данных и предполагаемого объема ремонта указываются технические требования, которым должно удовлетворять оборудование после осуществления ремонта: мощность, напряжение, энергетические показатели и др. В ремонт принимаются только комплектные электрические машины, имеющие все основные узлы и детали, включая старые обмотки. Все соединительные и установочные детали должны быть демонтированы заказчиком. Как правило, не ремонтируют машины с разбитыми корпусами и подшипниковыми щитами и со значительным (более 25 %) повреждением магнитопроводов.

Ремонт должен быть выполнен качественно, чтобы после него был обеспечен необходимый уровень эксплуатационной надежности, а технические показатели соответствовали стандартам и нормам.

Глава 3. Техника безопасности

В этом подпункте работы мы рассмотрим нормативно-правовые акты, касающиеся норм безопасности при прокладке оптоволоконных сетей. Дадим определение безопасности эксплуатации. Рассмотрим требования безопасности при производстве работ.

3.1 Меры безопасности при ремонте тяговых асинхронных двигателей

Согласно ст. 46 Федерального закона "О техническом регулировании" от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ в настоящее время действует следующее правило: "Впредь до вступления в силу соответствующих технических регламентов требования к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, установленные нормативными правовыми актами Российской Федерации и нормативными документами федеральных органов исполнительной власти, подлежат обязательному исполнению только в части, соответствующей целям:

· защиты жизни или здоровья граждан, имущества физических или юридических лиц, государственного или муниципального имущества;

· охраны окружающей среды, жизни или здоровья животных и растений;

· предупреждения действий, вводящих в заблуждение приобретателей".

В этой связи следует отметить, что поскольку технические средства обеспечивают выполнение требований, соответствующих целям принятия технических регламентов, то действие нынешних стандартов, определяющих номенклатуру характеристик и функций технических средств охраны, сохраняется до момента принятия соответствующих технических регламентов.

Регламенты должны быть приняты в течение семи лет со дня вступления в силу настоящего Федерального закона. Обязательные требования к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, в отношении которых технические регламенты в указанный срок не были приняты, прекращают действие по его истечении".

Цели принятия технических регламентов, определенные ст. 6 Закона, совпадают с целями, решаемыми системами комплексного обеспечения безопасности. Следовательно, требования по комплексному обеспечению безопасности должны устанавливаться соответствующими техническими регламентами. Наиболее оживленное обсуждение по данному вопросу идет в направлении того, каким образом необходимо излагать требования в техническом регламенте.

Прежде всего, необходимо уточнить, что включает в себя понятие "безопасность". В соответствии с Законом Российской Федерации от 5 марта 1992 г. № 2446-1 "О безопасности" под безопасностью понимается состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз. В Федеральном законе "О техническом регулировании" от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ термин "безопасность" определяется как состояние, при котором отсутствует недопустимый риск, связанный с причинением вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений (следует отметить, что под понятием "безопасность" в последнем случае подразумевается безопасность продукции, процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации).

Для поддержания безопасности эксплуатации в нашей стране создан целый ряд нормативно-правовых документов: таких как федеральный закон о техническом регулирование, отраслевые стандарты, и др.

3.2 Общие требования безопасности

К работе по обслуживанию оборудования двигателя ТАД-350 допускаются лица не моложе восемнадцати лет:

- прошедшие медицинский осмотр при приеме на работу;

- обученные безопасным методам труда;

- прошедшие проверку знаний требований по безопасности труда;

- имеющие группу по электробезопасности не ниже третьей;

- имеющие соответствующую квалификацию.

Работник до назначения на самостоятельную работу должен пройти обучение:

- по технологии выполнения работ;

- по безопасному ведению работ;

- по применению средств защиты;

- по оказанию первой доврачебной помощи.

Работники обязаны:

- знать и соблюдать правила по охране труда в объемах выполняемых обязанностей. Выполнять ту работу, которая определена должностной инструкцией;

-соблюдать правила внутреннего трудового распорядка;

- соблюдать правила пожарной безопасности, уметь пользоваться средствами пожаротушения;

- уметь оказать первую доврачебную помощь пострадавшим от несчастных случаев.

При обслуживании оборудования возможны воздействия следующих опасных и вредных производственных факторов:

- возможность возникновения опасного напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

- излучение электронно-лучевой трубки монитора;

- повышенный уровень акустического шума;

- повышенное напряжение органов зрения;

- излучение генератора;

- малоподвижный характер работы.

Для уменьшения различных излучений от экрана монитора допускается применение при экранных фильтров, специальных экранов и других средств индивидуальной защиты.

При выполнении работ по обслуживанию оборудования двигателя ТАД-350 , выдается спецодежда и спецобувь:

- халат хлопчатобумажный с нормой выдачи одна штука на год;

- тапочки кожаные с нормой выдачи одна пара на год.

Перед каждым приемом пищи и курением необходимо вымыть руки и лицо с мылом.

Работник не должен проводить каких-либо работ по ремонту оборудования и инструмента, если это не входит в круг его обязанностей. В случае травмирования или недомогания необходимо прекратить работу, немедленно сообщить о каждом случае непосредственному руководителю и обратиться в лечебное учреждение.

Обеспечить сохранение до начала расследования обстоятельств и причин несчастного случая обстановки на рабочем месте и оборудования таким, какими они были на момент происшествия, если это не угрожает жизни и здоровью работников и не приведет к аварии.

3.3 Требования безопасности перед началом работы

Перед началом работы работник должен:

- надеть и тщательно подогнать специальную одежду и обувь;

- проверить состояние рабочего места, его освещенность в темное время суток;

- комплектность и исправность приспособлении и инструмента;

- наличие защитных и антистатических заземлении;

- проверить наличие и исправность диэлектрических ковриков перед стойками оборудования;

- убедиться в нормальном функционировании оборудования.

О всех замеченных неисправностях работник делает запись в эксплуатационный журнал и сообщает руководителю подразделения.

Перед началом работ на роторе и статоре , обмотке двигателя, необходимо убедиться поверенным индикатором в отсутствие постороннего напряжения.

3.4 Требования безопасности во время работ

Во время работы для избегания вредных и опасных факторов необходимо выполнять следующие общие правила:

- находиться на рабочем месте в спецодежде и спецобуви;

- все выполняемые действия должны быть занесены в журнал сразу же после выполнения;

- во время работы пользоваться исправным инструментом;

- во время работы не допускать загромождения проходов, своевременно убирать из помещения упаковочный материал от сменяемых запасных блоков оборудования, хранить запасные сменные блоки в специально отведенном для этого месте;

- при работе за пультом оператора необходимо делать перерывы - через два часа от начала работы необходимо сделать перерыв на пятнадцать минут и через два часа после обеденного перерыва на пятнадцать минут;

- во время перерывов проводить комплексы физических упражнений для глаз и неработающих мышц.

Требования при работе с роторами и статорами:

- при выполнении работ с ротором и статором необходимо убедится в отсутствие на линии постороннего напряжения, изолировать линию от оборудования и после этого сделать необходимые переключения со стороны оборудования;

- для установки и снятия обмоточных проводов использовать специальный инструмент;

Требования при проведении монтажных, ремонтных и регламентных работ :

- работы производятся по разрешению начальника цеха или лица, его заменяющего, не менее, чем двумя работниками цеха;

- снятие двигателя для проведения ремонтных или регламентных работ, производится со снятием напряжения после проверки индикатором отсутствия напряжения;

- снятие напряжения 220В переменного тока или питания постоянного тока производится путем выключения автомата ;

- при работе на оборудовании, имеющим лазерный генератор, оптические выходы блоков, если к ним не присоединен кабель, должны быть закрыты заглушками;

- ремонт неисправных модулей оборудования производится специалистами технической службы предприятия поставщика оборудования.

3.5 Требования техники безопасности при аварийной ситуации

Признаками аварийной ситуации являются:

- задымленность помещения и повышение температуры;

- изменение уровня шума (уменьшение или увеличение);

- сообщение о неисправности на экране монитора пульта оператора.

При возникновении аварийной ситуации работник должен:

- сообщить об этом своему непосредственному руководителю или диспетчеру;

- принять меры к эвакуации персонала;

- при возможности принять меры к ликвидации аварии, если есть уверенность в правильности и безопасности, проводимых действии.

При поражении электрическим током необходимо как можно скорее освободить пострадавшего от действия электрического тока. Отключение производится с помощью выключателей, разъема штепсельного соединения или перерубить провод инструментом с изолирующими рукоятками.

При невозможности быстрого отключения оборудования от сети необходимо принять меры к освобождению пострадавшего от токоведущих частей воспользовавшись диэлектрическими перчатками, палкой, доской или другим сухим предметом, не проводящим электрический ток. При этом оказывающий помощь должен встать на сухое место непроводящее электрический ток.

При обнаружении постороннего напряжения на рабочем месте следует немедленно прекратить работу и доложить об этом непосредственному руководителю.

При возникновении пожара электрооборудования приступить к его тушению углекислотным огнетушителем, песком, специально обработанным одеялом.

3.6 Требования техники безопасности по окончании работы

В конце рабочего дня (смены) работник должен снять спецодежду и спецобувь, а затем убрать в предназначенное для ее хранения место.

Привести в порядок рабочее мест, проверить состояние оборудования комплектность инструмента и приспособлений, отметить в журнале состояние рабочего места и оборудования. При сменной работе дать устный отчет принимающему смену.

Тщательно вымыть руки и лицо водой с мылом.

Cообщить непосредственному руководителю обо всех неисправностях, замеченных во время работы и мерах, принятых к их устранению.

Глава 4. Экономическая часть

В данной главе мы проводим анализ технико-экономических показателей, с целью выявления степени технического совершенства и экономической целесообразности разработанных проектных решений по ремонту двигателя.

4.1 Расчет плановой калькуляции себестоимости ТО-1, ТО-2, ТР

Цеховая себестоимость рассчитывается по формуле

С_ц=С_прп+С_зп+С_рм+С_кооп+С_оп,

где С_прп - полная заработная плата производственных рабочих;

С_зп - нормативные затраты на запасные части

С_кооп - затраты на оплату изделий, поступивших на кооперации, руб.;

С_оп - стоимость общепроизводственных накладных расходов.

Полная заработная плата производственных рабочих

С_прр=С_пр+С_доп+С_соц,

где C_пр - основная зарплата;

С_доп - дополнительная, С_доп=0,07…0,1 С_пр

С_соц - отчисленная на соцстрах С_соц=0,38(С_пр+С_доп).

С_пр=t_изд·C_r·K_t,

где t_изд - нормативная трудоемкость ремонта изделия, чел-ч;

С_r - часовая ставка рабочих, исчисляемая по среднему разряду руб. за 1 час.

Средний разряд рабочих производственного корпуса по ТО и ТР составляет:

при техническом обслуживании 3,2

при текущем ремонте 3,6

Часовая ставка для разряда 3,2 составляет

С_R=10,4 руб.;

Часовая ставка для разряда 3,6 составляет

С_R=10,8 руб.;

K_t - коэффициент, учитывающий доплату за сверхсрочные и другие работы

K_t=1,03

Основная заработная плата при обслуживании и ремонте автомобилей

ТО-1 С_пр=10,4·1,03·8685=93034 руб.;

TO-2 C_пр=10,4·1,03·10655=114136 руб.;

ТР С_пр=10,8·1,03·56359=626937 руб.

Полная заработная плата производственных рабочих

ТО-1 С_прр=93034+9303+0,38(93034+9303)=141225 руб.;

ТО-2 С_прр=10655+1065+0,38(10655+1065)=16174 руб.;

ТР С_прр=626937+62694+0,38(626937+62694)=951691 руб.

Определяем стоимость запасных частей

С_зzтр=,

где S_mi - норма затрат на запасные части на 1000 км пробега,

S=78,9 руб.

C_зz=78,9·3255000=256819,5 руб.

Определяем стоимость ремонтных материалов

С_р.м=С'_рм·N_i,

где С'_рм - нормы затрат материалов на одно обслуживание

ТО-1 С'_рм=31,4 руб.;

ТО-2 С'_рм=49,7 руб.;

N_i - количество ремонтов;

ТО-1 С_рм=31,4·1084=34038 руб.;

ТО-2 С_рм=49,7·271=13469 руб.

4.2 Стоимость общепроизводственных расходов определяем по статьям общепроизводственных расходов