Конструкция и техническая характеристика тягового электродвигателя ТЛ-2К1

Конструкция. Тяговый электро­двигатель ТЛ-2К1 состоит из остова, якоря, щеточного аппара­та и подшипниковых щитов.

Остов представляет со­бой отливку из стали марки 25Л-П цилиндрической формы и служит од­новременно магнитопроводом. К не­му прикреплены шесть главных и шесть дополнительных полюсов, по­воротная траверса с шестью щетко­держателями и щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь электродвигателя.

Установку подшипниковых щитов производят в такой последовательно­сти: собранный остов с полюсными и компенсационными катушками ста­вят стороной, противоположной кол­лектору, вверх. Индуктивным нагре­вателем нагревают горловину до тем­пературы 100— 150 °С, вставляют и крепят щит восемью болтами М24 из стали 45. Затем поворачивают остов на 180°, опускают якорь, устанавли­вают траверсу и аналогично описан­ному выше вставляют другой щит и крепят его восемью болтами М24. С наружной поверхности остов имеет два прилива для крепления букс моторно-осевых подшипников, прилив и съемный кронштейн для подвешива­ния электродвигателя, предохра­нительные приливы для транс­портировки.

Со стороны коллектора имеются три люка, предназначенных для осмотра щеточного аппарата и коллектора. Люки герметично за­крываются крышками.

Крышка верхнего коллекторно­го люка укреплена на остове специ­альным пружинным замком, крышка нижнего люка — одним болтом М20 и специальным болтом с цилинд­рической пружиной, а крышка вто­рого нижнего люка — четырьмя бол­тами М12.

Для подвода воздуха имеется вен­тиляционный люк. Вентилирую­щий воздух выходит со стороны, про­тивоположной коллектору, через спе­циальный кожух 5, укрепленный на подшипниковом щите и остове. Выво­ды из электродвигателя выполнены кабелем марки ППСРМ-1-4000 пло­щадью сечения 120 мм². Кабели защи­щены брезентовыми чехлами с ком­бинированной пропиткой. На кабе­лях имеются ярлычки из иолихлорвиниловых трубок с обозначением ЯЯ, К и КК. Выводные кабели Я и ЯЯ соединены с обмотками яко­ря, дополнительных полюсов и с компенсационной, а выводные кабели К и КК соединены с обмотками главных полюсов.

Рисунок 2. Схемы соединения катушек полюсов со стороны коллектора (а) и противоположной (б) тягового электродвигателя

Сердечники главных полюсов набраны из рулонной электротехнической стали марки 2212 толщиной 0,5 мм, скреплены за­клепками и укреплены на остове че­тырьмя болтами М24 каждый. Меж­ду сердечником главного полюса и ос­товом имеется одна стальная про­кладка толщиной 0,5 мм. Катушка главного полюса, имеющая 19 вит­ков, намотана на ребро из мягкой ленточной меди Л ММ размерами 1,95X65 мм, изогнута по радиусу для обеспечения прилегания к внутрен­ней поверхности остова. Корпусная изоляция состоит из семи слоев стеклослюдинитовой лен­ты ЛСЭП-934-ТПл 0,13X30 мм (ГОСТ 13184 — 78*) с полиэтилене-рефталагной пленкой на лаке марки ПЭ-934 и двух слоев ленты техниче­ской лавсановой термоусаживающейся толщиной 0,22 мм (ТУ 17 ГССР 88-79). Один слой лавсановой ленты, промазанный лаком КО-919 (ГОСТ 16508 — 70), наматывают в се­редине слоев корпусной изоляции, а второй — в качестве восьмого слоя корпусной изоляции. Ленты наматы­вают с перекрытием в половину ши­рины.

Междувитковая изоляция выпол­нена из асбестовой бумаги в два слоя толщиной 0,2 мм каждый, пропитан­ной лаком КО-919 (ГОСТ 16508 — 70). Витковую и корпусную изоляции полюсных катушек выпекают в при­способлениях согласно разработан­ному технологическому процессу. Для улучшения рабочих характе­ристик электродвигателя применена компенсационная обмотка, распо­ложенная в пазах, проштампованных в наконечниках главных полюсов, и соединенная с обмоткой якоря после­довательно. Компенсационная об­мотка состоит Из шести катушек, на­мотанных из мягкой прямоугольной медной проволоки ПММ размерами 3,28X22 мм, имеет 10 витков. В каж­дом пазу расположено по два витка. Корпусная изоляция состоит из шес­ти слоев стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,11 мм (ГОСТ 13184 — 78*) и одного слоя ленты технической лавсановой термоусаживающейся толщиной 0,22 мм (ТУ 17 ГССР 8-78), уложенных с пере­крытием в половину ширины ленты. Витковая изоляция имеет один слой стеклослюдинитовой ленты той же марки, она уложена с перекрытием в половину ширины ленты. Компенса­ционная обмотка в пазах закреплена клиньями из текстолита марки Б. Изоляция компенсационных кату­шек выпекается в приспособлениях. Сердечники дополнительных по­люсоввыполнены из толстолисто­вого проката или поковки и укрепле­ны на остове тремя болтами М20. Для уменьшения насыщения дополни­тельных полюсов между остовом и сердечниками дополнительных по­люсов предусмотрены диамагнитные прокладки толщиной 7 мм. Катушки дополнительных полюсов намотаны на ребро из мягкой медной проволоки ПММ размерами 6X20 мм и имеют 10 витков каждая. Корпусная и покров­ная изоляции этих катушек аналогич­ны изоляции катушек главного полю­са. Междувитковая изоляция состоит из асбестовых прокладок толщиной 0,5 мм, пропитанных лаком КО-919.

Рисунок 3. Остов тягового электродвигателя ТЛ-2К1:

1- Дополнительный полюс; 2- катушка компенсационной обмотки; 3 – корпус; 4- прилив предохранительный; 5- главный полюс

Щеточный аппарат тягового элек­тродвигателя состоит из тра­версы разрезного типа с поворот­ным механизмом, шести кронштей­нови шести щеткодержателей.

Траверса стальная, отливка швел­лерного сечения имеет по наружному ободу зубчатый венец, входящий в за­цепление с шестерней пово­ротного механизма. В остове фикси­рована и застопорена траверса ще­точного аппарата болтом фиксатора, установленным на наружной стен­ке верхнего коллекторного люка, и прижата к подшипниковому щиту двумя болтами стопорного устройст­ва: один — внизу остова, другой — со стороны подвешивания. Электри­ческое соединение кронштейнов тра­версы между собой выполнено кабе­лями ППСРМ-150. Кронштейны щет­кодержателя разъемные (из двух по­ловин), закреплены болтами М20 на двух изоляционных пальцах, установленных на траверсе. Стальные шпильки пальцев спрессо­ваны пресс-массой АГ-4В, на них на­сажены фарфоровые изоляторы.

Рисунок 4. Щеточный аппарат тягового электродвигателя ТЛ-2К1

1 – траверса; 2- шестерня; 3 – кронштейны; 4 – щеткодержатели

Рисунок 5. Стопорение траверсы тягового электродвигателя ТЛ-2К1. 1 – стопорное устройство; 2 – шестерня; 3 – болт фиксатора

Щеткодержатель имеет две цилиндрические пружины, ра­ботающие на растяжение. Пружины закреплены одним концом на оси, вставленной в отверстие корпусащеткодержателя, другим — на оси нажимного пальца с помощью вин­та, которым регулируют натяжение пружины. Кинематика нажимного механизма выбрана так, что в рабо­чем диапазоне обеспечивается прак­тически постоянное нажатие на щет­ку. Кроме того, при наибольшем допустимом износе щетки нажатие пальцана щетку автоматически прекращается. Это позволяет пред­отвратить повреждение рабочей по­верхности коллектора гибкими про­водами сработанных щеток. В окна щеткодержателя вставлены две раз­резные щетки марки ЭГ-61А разме­рами 2(8X50X56) мм с резиновыми амортизаторами. Щеткодержатели к кронштейну крепятся шпилькой и гайкой. Для более надежного крепле­ния и регулировки положения щетко­держателя относительно рабочей по­верхности по высоте при износе кол­лектора на корпусе щеткодержателя и кронштейне предусмотрены гре­бенки.

Рисунок 6. Щеткодержатель тягового электродвигателя ТЛ-2К1:

1-Цилиндрическая пружина; 2- отверстие корпуса щеткодержателя; 3- щетка; 4-нажимной палец; 5- винты

Якорь электродвига­теля состоит из коллектора, обмотки, вложенной в пазы сердечника, набранного в пакет из рулон­ной электротехнической стали марки 2212 толщиной 0,5 мм, стальной втул­ки, задней и переднейнажимных шайб, вала. В сердечнике имеется один ряд аксиальных отверстий для прохода вентилирующего воздуха. Передняя нажимная шайба 3 одно­временно служит корпусом коллек­тора. Все детали якоря собраны на общей втулке 4 коробчатой формы, напрессованной на вал якоря, что обеспечивает возможностьего за мены.

Якорь имеет 75 катушек 6 и 25 сек­ционных уравнительных соединений. Пайка концов обмотки и уравни­тельных соединений с петушками коллекторных пластин выполнена оловом 02(ГОСТ 860 — 75) на специ­альной установке токами высокой ча­стоты.

Каждая катушка имеет 14отдель­ных проводников, расположенных по высоте в два ряда и по семь проводни­ков в ряду. Они изготовлены из мед­ного провода ПЭТВСД размерами 0,9X7,1/1,32X758 мм. Каждый пакет из семи проводников изолирован также лентой стеклослюдинитовой ЛСЭК-5-ТПл толщиной 0,09 мм с пе­рекрытием в половину ширины лен­ты. Корпусная изоляция пазовой час­ти катушки состоит из пяти слоев стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-ТПл размерами 0,09X20 мм, одного слоя ленты фторопластовой толщи­ной 0,03 мм и одного слоя стеклоленты ЛЭС толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты. Коллектор электродвигателя с ди­аметром рабочей поверхности 660 мм набран из медных пластин, изоли­рованных друг от друга армирован­ным коллекторным слюдопластом марки КИФЭА (ТУ 21-25-17-9-84), число пластин — 525. От нажимного конуса и втулки коллектора корпус коллектора изолирован корпусной изоляцией и изоляционным цилинд­ром, изготовленным из комбинирован­ных материалов. Наружный слой — формовочный миканит марки ФФГ - О_,З (ГОСТ 6122 — 75*), внутренний — пленкостеклоткань ГТП-2ПЛ (ТУ 16 503.124-78) толщиной 0,2 мм.

Общая толщина корпусной изоля­ции 3,6 мм, а изоляционного цилинд­ра — 2 мм.

Обмотка якоря имеет следующие данные: число пазов 75, шаг по пазам 1 — 13, число коллекторных пластин 525, шаг по коллектору 1 — 2, шаг уравнителей по коллектору 1 — 176. Якорные подшипники электро­двигателя тяжелой серии с цилинд­рическими роликами типа 80-42428М обеспечивают разбег якоря в пределах 6,3 — 8,1 мм. Наружные кольца подшипников запрессованы в под­шипниковые щиты, а внутренние — на вал якоря. Подшипниковые каме­ры для предотвращения воздействия внешней среды и утечки смазки име­ют уплотнение. Моторно-осевые подшипники состоят из латун­ных вкладышей, залитых по внутрен­ней поверхности баббитом Б16(ГОСТ 1320 — 74*), и букс с постоянным уровнем смазки. Буксы имеют окно для подачи смазки. Для предотвра­щения поворота вкладышей предус­мотрено в буксе шпоночное соедине­ние.

Рисунок 7. Якорь тягового электродвигателя ТЛ-2К1:

1- Коллекторная пластина; 2- уравнительное соединение; 3- передняя нажимная шайба; 4- стальная втулка; 5-сердечник; 6- катушка; 7- задняя нажимная шайба; 8- вал якоря

Рисунок 8. Схема соединения катушек

якоря и уравнителей с

коллекторными пластинами

Рисунок 9. Подшипниковый узел тягового электродвигателя

Моторно-осевые подшипники состоят из вкладышей и букс с постоянным уровнем смазки, контролируемым по указателю. Каждая букса соединена с остовом специальным замком и закреплена четырьмя болтами М36Х2 из стали 45. Для облегчения завинчивания болты имеют четырехгранные гайки, упирающиеся в специальные упоры на остове. Растачивание горловин под моторно-осевые подшипники производят одновременно с растачи­ванием горловин под подшипниковые щиты. Поэтому буксы моторно-осевых подшипников невзаимозаменяе­мы. Букса отлита из стали 25Л-1. Каждый вкладыш моторно-осевых подшипников состоит из двух поло­вин, в одной из которых, обращенной к буксе, сделано окно для подачи смазки. Вкладыши имеют бурты, фиксирующие их положение в осевом направлении. От проворачивания вкладыши предохраняют шпонками. С целью предохранения моторно-осевых подшипников от пыли и влаги ось между буксами закрыта крыш­кой. Вкладыши отлиты из латуни. Внутренняя их поверхность залита баббитом и расточена по диаметру 205,45+^0,09 мм. После расточки вкла­дыши подгоняют по шейкам оси ко­лесной пары. Для обеспечения регулировки натяга вкладышей в моторно-осевых подшипниках между бук­сами и остовом установлены сталь­ные прокладки толщиной 0,35 мм, которые по мере износа наружного диаметра вкладышей снимают. Устройство, применяемое для смазывания моторно-осевых подшипников, поддерживает в них посто­янный уровень смазки. В буксе име­ются две сообщающиеся камеры. В смазку камерыпогружена пря­жа. Камера, заполненная смазкой, нормально не сообщается с атмосфе­рой. По мере расходования смазки уровень ее в камере понижается. Когда он станет ниже отверстия труб­ки 6, воздух поступает через эту труб­ку в верхнюю часть камеры, перего­няя из нее смазку через отверстие д в камеру. В результате уровень смаз­ки в камере повысится и закроет нижний конец трубки 6. После этого камера опять будет разобщена с ат­мосферой, и перетекание смазки из нее в камеру прекратится. Таким образом, пока в запасной камере есть смазка, уровень ее в камерене будет понижаться. Для надежной работы этого устройства необходимо обеспе­чить герметичность камеры. Буксу заправляют смазкой по трубе через отверстие д под давлением с по­мощью специального шланга с нако­нечником.

В качестве смазки используют масло осевое ГОСТ 610-72*: в летний период - марки Л; в зимний - марки З.

рисунок 10. Моторно-осевой подшипник с постоянным уровнем смазки.

Технические характеристики двигателя следующие:

Напряжение на зажимах элект­родвигателя, В………………1500

Часовой режим

Ток, А………………………………………………………………...480

Мощность, кВт………………………………………………………670

Частота вращения, об/мин…………………………………………..790

КПД…………………………………………………………………0,931

Продолжительный режим

Ток, А…………………………………………………………………410

Мощность, кВт………………………………………………………..575

Частота вращения, об/мин…………………………………………...830

КПД………………………………………………………………….0,936

Класс изоляции по нагревостойкости…………………………………F

Наибольшая частота вращения при

неизношенных бандажах об/мин…………………………………..1690

Передаточное число…………………………………………..……88/23

Сопротивление обмоток при температуре 20С, Ом:

главных полюсов……………………………………………...…..0,0254

дополнительных полюсов компенсационных катушек…………0,033

якоря………………………………………………………………..0,036

количество вентилирующего м(кубич.)воздуха не менее………….95

Масса без шестерни, кг………………………………….………..5000

Тяговый электродвигатель имеет высокий коэффициент использования мощности (0,74) при наибольшей скорости движения электровоза. Возбуждение электродвигателя в тяговом режиме - последовательное; в рекуперативном – независимое.

Рисунок11. Электромеханические характеристики тягового электродвигателя

ТЛ-2К1 при U=1500B.

Система вентиляции независимая, аксиальная, с подачей вентилирующего воздуха сверху в коллекторную камеру и выбросом вверх с противоположной стороны вдоль оси электродвигателя.

Рисунок 12. Аэродинамические характеристики электродвигателя ТЛ-2К1:

Нп – полный напор; Нст – статический напор