В состав технологического процесса тяговых двигателей кроме общемашиностроительных процессов (отливки, штамповки и механической обработки резанием) входит значительное число специфических процессов, которые охватывают методы изготовления обмоточно-изоляционных двигателей, методы термической обработки и пайки.
Эти процессы, относящиеся к производству вновь изготовляемых двигателей, должны служить основой проведения ремонтных работ (и особенно капитального ремонта) с учетом практических производственных возможностей ремонтных предприятий.
Ниже приводятся следующие технологические процессы:
- изготовление сердечников якорей;
- изготовление катушек якоря;
- изготовление коллекторов;
- изолирование сердечников якорей;
- обмотка и пропитка якорей;
- наложение и пайка бандажей;
- пайка обмотки якоря и его отделка;
- изготовление катушек, наматываемых плашмя;
- изготовление катушек, наматываемых на ребро;
- изготовление катушек параллельного возбуждения;
- изолирование междукатушечных соединений;
- изготовление манжет коллекторов;
- термическая обработка валов;
- термическая обработка пружин щеткодержателей;
- термическая обработка пружинных фланцев;
- монтаж подшипников;
- динамическая балансировка якорей;
- штамповка листов пакета якоря;
- изготовление деталей щеткодержателей.
Эти процессы могут быть разбиты на три основные группы:
а) технологические процессы, связанные с изготовлением якорей: изготовление сердечников, катушек якоря и коллекторов, обмотка якорей, наложение бандажей, балансировка якорей;
б) технологические процессы изготовления катушек добавочных и главных полюсов;
в) прочие технологические процессы: термическая обработка, сборка индуктора, монтаж подшипников, изготовление деталей щеткодержателей и пр.
При этом следует различать две основные группы процессов изготовления обмоток: процессы производства машин с изоляцией класса В и процессы изготовления машин с кремний- органической изоляцией класса F и Н.
- Технологический процесс изготовления якорей
Процесс изготовления якорей состоит из следующих основных частей:
- изготовление сердечников;
- изготовление катушек якоря;
- изготовление коллекторов;
- подготовка сердечников;
- обмотка якоря;
- пайка якоря;
- наложение бандажей и забивка клиньев;
- сушка и пропитка;
- отделка якоря;
- балансировка.
Изготовление сердечников.
Листы пакета якоря штампуются компаундными штампами на эксцентриковых прессах. Вырубное усилие может быть определено по формуле
F = 45Sp, кг,
S — толщина листа в мм;
р — периметр листа (вырубки) в мм.
Для двигателей новой единой серии при z1=35 вырубное усилие равно 93 т.
Листы пакета якоря в электродвигателях единой серии покрываются бакелитовым лаком по ГОСТ 904—46.
Лак разводится этиловым техническим спиртом до вязкости 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.
При использовании в качестве покрытия листов бакелитового лака процесс можно вести следующим образом.
Лакировка может производиться на конвейерной печи длиной 8 м и шириной 1 м со скоростью ленты 10—12 м/мин. Нагрев листов может осуществляться посредством инфракрасных излучателей общей мощностью 50—70 кВт.
Технологический процесс лакировки может выполняться в следующей последовательности.
Отрегулировать нажатие подающих валиков так, чтобы суммарная 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, протереть насухо хлопчатобумажными концами, смоченными бензином, и пропустить 1 раз через машину без лакировки.
Пропустить через печь пробные образцы листовой стали и при удовлетворительном качестве покрытия (надлежащая толщина пленки, отсутствие непокрытых мест и полное просыхание) 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 пакета якоря.
При сборке необходимо обеспечить монолитность сердечника. Для этого применяются склеенные из основных листов концевые 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 крайних листов приводили к крайне нежелательному смещению крайних и основных пакетов, что вынуждало уменьшить ширину крайнего листа (по сравнению со средним) на 1 мм и более. В связи с этим в настоящее время для предотвращения «распушения», или «веера», крайних листов применяется склейка крайних листов в монолитный пакет толщиной 10—12 мм. После склейки крайние пакеты выдерживают без смещения листов операцию фрезеровки зубцов. Склейка может производиться клеем типа БФ, но для двигателей с кремний-органической изоляцией желательно применять более теплостойкий клей на основе эпоксидной смолы ЭД-6, которая отличается высокой адгезионной способностью к металлам, теплостойкостью и влагостойкостью. Удельное разрывное усилие при применении клея БФ-2 составляет 40—45 кГ/см2, а при применении эпоксидного клея — до 66 кГ/см2.
Технологический процесс склейки крайних листов может проводиться в следующей последовательности.
Перед склейкой листы якоря должны подвергаться травлению для удаления окалины. Допускается применение нетравленой стали с незначительной окалиной, если при перегибе листа на 180° окалина не отслаивается. Заусенцы с листов должны быть полностью удалены. Применяемый для склейки эпоксидный клей, содержащий 87% смолы ЭД-6 и 13% триэтаноламина, приготовляется следующим образом.
Смола ЭД-6 загружается в бак и разогревается до температуры 85—90°С (полное расплавление смолы).
В расплавленную смолу небольшими порциями при постоянном перемешивании добавляется требуемое количество триэтаноламина (отвердитель), после чего смолу охлаждают до температуры 50—60° С и разводят спирто-ксилольной смесью, состоящей из одной части ксилола и одной части этилового спирта, до вязкости 40—50 сек по воронке ВЗ-4 при 20° С.
Не допускается оставлять смолу с введенным в нее отвердителем в неразведенном состоянии более чем на 1 ч.
Разведенный до рабочей вязкости клей пригоден к употреблению 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. Промытые бензином листы пропускают 1 раз через вальцы лакировочной машины.
Далее необходимо:
набрать листы на стойку с расстояниями 2—3 мм, перенести стойки с листами в сушильный шкаф и просушить при температуре 100—110° С в течение 10—15 мин;
собрать листы в приспособлении в пакеты согласно чертежу. Верхний лист каждого пакета кладется нелакированным. Между пакетами прокладывается прокладочный лист, предварительно смазанный смазкой СКТ и высушенный при температуре 190—200° С;
собранные стопкой в предварительно смазанной СКТ и высушенной пресс-форме пакеты запрессовать удельным давлением 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 времени, 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.
Таблица 12
Время выдержки
Вес приспособления с пакетами в кг | Время выдержки в печи в ч |
До 30 | 2 |
31—100 ... | 2,5 |
Более 100 | 3 |
Зачистить пакеты по наружному и внутреннему диаметрам на станке со стальными щетками.
В случае образования натеков клея в пазах пакетов произвести их опиловку.
Качество склейки пакетов проверяется внешним осмотром.
Отслаивание листов свидетельствует о плохой склейке и служит основанием для браковки.
Возможна проверка качества склейки путем простукивания металлическим предметом: при качественной склейке не должно 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 стальную 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 сердечника, 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 напрессовка 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 хвоста для забивки клина. Острые углы на торцах сердечника должны быть сглажены опиловкой. Сердечник необходимо тщательно очистить от пыли и грязи. Желательна предварительная (до обмотки) пропитка сердечника. После отделки сердечника производится обработка нажимной шайбы с тем, чтобы после напрессовки коллектора было обеспечено его правильное положение относительно торца вала. Усилие запрессовки коллектора — 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 В и с кремний-органической изоляцией, применяемые в двигателях ДК-207, ДК-255, ДК-257, ДК-259. ДК-104 и ДК-108.
в) двухвитковые катушки из провода ПСД и ПБД, применяемые в двигателях типа ДК-254 и ДК-258.
В первый период производства двигатели изготовлялись преимущественно из шинной меди, изолированной микалентой.
Изготовление одновитковых катушек якоря из шинной меди.
Этот процесс может быть разбит на следующие операции: формовка элементарных катушек, наложение межвитковой изоляции, сборка комплектных катушек и наложение корпусной изоляции.
Формовка элементарных катушек производится в следующей последовательности.
Отрезка на специальном станке заготовки обмоточной меди нужной длины с одновременной правкой меди посредством ее протяжки через зажимное устройство. Аналогично выполняется эта же операция и для изолированной меди марки псд-псдк.
Последующая полуда концов и загиб будущей головки катушки якоря на ребро (одновременно 5—10 шт.). При образовании головки у провода со стеклянной изоляцией происходит разрушение этой изоляции в месте изгиба. Оголенное место дополнительно изолируется стеклянной лентой.
Формовка элементарной катушки на специальном приспособлении (горбыле): образование головки, прямолинейной части и лобовых частей с приданием им необходимой формы в тангенциальном и радиальном направлениях, отгиб участков, подходящих к коллектору и входящих в шлицы. Последняя операция выполняется обычно для пяти—восьми катушек.
Изолировка катушек якоря из шинной меди (межвитковая изоляция — микалента) может производиться следующим образом.
Изолировать отдельные элементарные катушки микалентой в полнахлеста, собрать в пакет, промазать внутренние поверхности 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 лобовые части катушек в изолировочных тисках, наблюдая за целостью изоляции на ребрах и углах.
Проложить прокладки в концы катушки согласно указаниям на чертеже.
При изолировке не допускаются обрывы и наставки изоляции в пазовой части катушки.
Стыки между шелкослюдяной лентой и микалентой располагать со сдвигом согласно чертежу во избежание утолщений лобовых частей.
Забандажировать весь пакет катушки одним слоем временной хлопчатобумажной ленты.
После изолировки сушить пакет катушек в вакуумной печи при температуре 110—120° С в вакууме не менее 400 мм в течение 12 ч или в паровой печи с циркуляцией воздуха в течение 24 ч при температуре 110—130° С.
Вынуть катушки из печи и отправить на прессовку.
Перед прессовкой прогреть одну из пазовых частей катушки в электрическом нагревателе не менее 5 мин до размягчения изоляции.
Заложить нагретую часть катушки в пресс-форму, установленную 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 простынки из микабумаги или микашелка размером, указанным в чертеже.
Изолировку углов катушки производить до или после наложения пазовой изоляции согласно указанию на чертеже.
Укрепить катушку в приспособлении, наложить простынку на нижнюю пазовую часть катушки и равномерно, без перекосов, складок и морщин, обернуть ее вокруг катушки.
Утянуть простынку руками, следя за равномерностью утягивания 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 чертеже.
Укрепить катушку в приспособлении и аналогично изолировать верхнюю часть катушки.
Обжать пазовые и лобовые части катушки в тисках с фибровыми губками.
Проверить размеры согласно указаниям на чертеже и испытать катушки на отсутствие межвитковых замыканий и электрическую прочность корпусной изоляции.
Изготовление одновитковых катушек из провода ПСД, ПСДК, ПСДКТ.
Процесс состоит из двух основных операций: формовка элементарной катушки (см. выше); сборка комплектных катушек якоря и наложение корпусной изоляции (класса В или класса F—Н).
Наложение корпусной изоляции класса В.
Изолировать концы катушек якоря, снять с головок и углов катушки временную 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 частей катушки.
Утянуть простынки руками, следя за равномерностью утягивания.
Укрепить утянутые простынки временной лентой, наложенной в разгон.
Изолировать катушки наружной стеклянной лентой.
Обжать лобовые и пазовые части катушки в тисках с фибровыми губками.
Замыть концы катушки хлопчатобумажными концами, смоченными в бензине, проверить размеры катушек и проверить электрическую прочность изоляции между витками и относительно корпуса.
Наложение корпусной изоляции класса F и Н.
После изолировки концов и головок собрать элементарные катушки, положить катушку якоря на стол, раздвинуть проводники и промазать широкие стороны каждого проводника от головки до концов 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 прокладки в углы и горизонтальные прокладки в лобовые и пазовые части согласно чертежу, затем изолировать пазовые части катушек стекломикалентой (простынкой), промазав перед этим пакет катушки лаком ЭФ-5Т, после чего пазовые части катушек изолировать вторым слоем стекломикаленты с заходом на лобовые части, в соответствии с чертежом, промазав перед изолировкой катушку лаком ЭФ-5Т.
Изолировать наружной лентой, проложив прокладки в концы 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, пропустить концы провода через направляющие плашки, вставленные в натяжную коробку, отрегулировать натяжение провода.
Натяжение должно быть наибольшим; при котором не происходит повреждения изоляции провода и вытягивания меди.
Намотать катушку якоря на шаблоне, руководствуясь чертежом.
Во время намотки изолировать головки каждого оборота катушек киперной лентой и следить, чтобы провод плотно прилегал к сердечнику шаблона, для чего подбивать витки через фибровую подбойку.
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 местах 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 отформовать на шаблоне лобовые части по радиусу при помощи деревянного молотка.
После растяжки и формовки радиуса не должно быть сползания 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 погрузить в бак с лаком № 447 с содержанием основы 25%. Пропитывать в лаке не менее 3 мин до прекращения выделения пузырьков воздуха.
После пропитки подвесить катушки (концами вверх) для стекания излишков лака на 10 мин, затем сушить их на воздухе не менее 30 мин.
Вторично погрузить катушки якоря в бак с лаком, выдержать не более 5 сек, вынуть их из лака, дать стечь излишкам лака в течение 20 мин, подвесив их концами вверх.
Сушить катушки якоря в печи при температуре 110—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 лудить 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 промазкой лакоткани лаком 1154.