ГЛАВА V
УХОД ЗА ТЯГОВЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ И ИХ РЕМОНТ
- Предельные износы
Правильный уход, своевременный и качественный ремонт двигателя должны обеспечить его надежную работу в эксплуатации. Необходимо, чтобы состояние двигателя в течение всего периода его работы соответствовало состоянию двигателя в момент его выпуска заводом. Более того, целесообразно параллельно с развитием конструкции и технологии производства вновь изготовляемых двигателей проводить известную модернизацию ранее выпущенных и находящихся в эксплуатации двигателей. В качестве примера такой модернизации можно указать на работы по совершенствованию конструкции двигателей для метрополитена типа ДМП-151, изготовленных в 1934— 1938 гг. На основе опыта эксплуатации Московский метрополитен улучшил отдельные элементы механической части (посадку коробки на валу, некоторые детали лабиринтовых уплотнений и пр.) и ввел служебное электрическое торможение, внеся необходимые изменения в характеристику двигателя.
Для организации правильной эксплуатации и ремонта двигателей приведенные выше сведения должны быть дополнены материалами об износе отдельных деталей двигателя, о возможных неисправностях и методах их устранения, о рекомендуемых методах ухода и ремонта. Целесообразно также привести некоторые рекомендации по модернизации ранее выпущенных двигателей с изоляцией класса А и В.
При эксплуатации тяговых двигателей имеют место процессы износа, старения, загрязнения и увлажнения, которые можно назвать естественными. Эти естественные процессы делают необходимым регулярное обслуживание и уход за тяговым двигателем, замену отдельных его деталей и проведение профилактических 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 отдельных элементов их конструкций в результате взаимодействия трущихся частей, многократных съемов и посадок деталей.
В число изнашиваемых деталей входят: коллектор, щетки, щеткодержатели, подшипники, валы и нажимные втулки, посадочные места подшипниковых щитов и горловин.
Коллектор.
В процессе износа коллектора уменьшается глубина канавки (продорожки) между коллекторными пластинами. Если уровень межламельной слюдяной изоляции достигнет уровня медной пластины, то в процессе дальнейшей эксплуатации межламельная изоляция начнет выступать над медными пластинами из-за того, что твердость слюды превосходит твердость меди; нормальная коммутация двигателя при этом нарушается. В связи с этим нельзя допускать, чтобы глубина канавки (продорожки) между коллекторными пластинами была бы менее 0,5 мм.
Естественный износ коллектора относительно невелик. Трудно указать точную цифру износа пластин коллектора, однако опыт эксплуатации ряда построенных машин дает основание считать, 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 возникает при неравномерном износе пластин, при выпучивании отдельных пластин, нарушении монолитности и повреждении коллектора при коммутационных явлениях.
Число проточек и их глубина ограничены предельным минимальным диаметром коллектора. В единой серии двигателей для городского транспорта предельно допустимый минимальный диаметр коллектора равен 225 мм (при номинальном диаметре неизношенного коллектора 245 мм).
Щетки.
Выше уже приводились сведения об износе щеток. Предельная высота щетки в двигателях городского транспорта составляет 20—22 мм. При дальнейшем износе происходит снижение давления ниже допустимого, а сама щетка может недопустимо 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 внутренних поверхностей гнезда щеткодержателя. При принятых допусках 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 стенками 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 размеры 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 нарушать свободного радиального перемещения нажимного устройства, не должны создавать перекосов нажимного пальца и возможности 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 направляющих шайб, ограничивающих смещение пружины.
При работе двигателя токоподвод от щеткодержателя к щетке осуществляется также через контакт и гибкое соединение нажимного устройства. Происходит износ этого контакта, а в некоторых случаях (особенно при повышенных вибрациях) также и гибкого соединения. Износ нажимного контакта может сопровождаться изменением его формы, и при смене щеток давление на 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 щеткодержателей с существенными повреждениями гибкого (шунтирующего) соединения.
Подшипники.
Расчетный срок службы подшипников — 10 000 ч и более. В процессе эксплуатации имеет место некоторый 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% выпускаемых подшипников могут иметь долговечность ниже регламентированной тем же стандартом.
В эксплуатации имеют место также износ и ослабление крепления сепараторов, неравномерный износ деталей с появлением питтингов и других дефектов.
Дефекты подшипников (до их полного разрушения или заклинивания) проявляются в виде повышенного шума, стука, вибрации якоря, а в некоторых случаях и нагрева подшипников.
При естественном износе возрастает радиальный зазор между роликами (шариками) и внутренним кольцом подшипника. Обычно, когда этот зазор в роликовых подшипниках достигает 0,25— 0,3 мм, а в шариковых — 0,1 мм, дальнейшая эксплуатация двигателя 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 обращения с подшипниками в соответствии с ведомственной «Инструкцией по хранению, расконсервации и переконсервации подшипников и обращению с ними» Н 1463—60.
При измерении радиальных зазоров в подшипниках следует руководствоваться нормалью ОАБ 479 010 «Измерение посадочных 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 посадочных мест несколько изменяются. Если этот износ превзойдет некоторые допустимые пределы, необходимо изготовить специальные запирающие втулки, увеличить определенными методами диаметр вала, а в отдельных случаях и сменить его.
Предельные износы и допуски при ремонте и эксплуатации тягового электродвигателя типа ДК-108
Продолжение табл. 18
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 рекомендуемых предельных размеров при ремонте (см. табл. 18).
В процессе ремонта возникает необходимость в проточке отдельных ступеней вала, на которые насаживаются упорные и лабиринтовые втулки.
Целесообразно эти проточки выполнять со снижением диаметра вала на определенный размер (например, 0,5 мм) с тем, чтобы соответственно выполнять и втулки с уменьшением диаметра внутреннего отверстия на те же 0,5 мм, сохраняя при этом допуски, 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 замене.
На табл. 18 размеры вала даны применительно к двигателю ДК-104, ДК-108. По данным таблицы могут быть установлены размеры для других типов двигателей.
Изменения приводимых ниже норм износа и допусков при ремонте для электродвигателей остальных типов затрагивают лишь подшипниковые узлы и сопряженные с ними элементы конструкции, а также ширину петушков.