К электрическим машинам тепловозов относятся тяговый генератор Г (см. рис. 100), вспомогательный генератор ВГ, возбудитель В и тяговые электродвигатели /—6. Основные технические данные электрических машин приведены в приложении 1.
Тяговый генератор. Установленный на тепловозах генератор, являющийся десятиполюсной машиной постоянного тока с независимым возбуждением и самовентиляцией, состоит из станины, главных и добавочных полюсов, подшипникового и заднего щитов, якоря и щеткодержателей со щетками.
Станина 9 (рис. 104, а и б) представляет собой цилиндр диаметром 1470 мм с толщиной стенок 51 мм. Она является частью магнитопровода машины и поэтому изготовлена из стали с хорошей магнитной проводимостью. Для монтажа генератора на раме дизеля с обеих сторон станины приварены лапы 28 и втулки 27 с резьбой под болты. Отверстия в лапах используются при транспортировке генератора на ремонтах. К станине приварены также восемь кронштейнов 25 для крепления заднего щита 2.
На станине укреплены десять главных 7 и десять добавочных 24 полюсов. Каждый полюс закреплен двумя болтами 33 (М24) (рис. 104, в), под головки которых поставлены пружинные разрезные шайбы. Для уменьшения вихревых токов сердечник 35 главного полюса набран из 246 листов электротехнической стали толщиной 1 мм, изолированных друг от друга лаком. По концам пакета поставлены стальные пластины 36 толщиной 16 мм. Листы сердечника вместе с пластинами спрессованы и стянуты четырьмя заклепками 37 диаметром 16 мм. Концы заклепок приваривают к пластинам 36, для чего отверстия под заклепки с наружной стороны пластин раз-зенковывают. В центральное отверстие сердечника запрессован стальной цилиндрический стержень 34 диаметром 50 мм с двумя резьбовыми отверстиями под крепежные болты. Часть сердечника со стороны, обращенной к якорю, уширена, образуя полюсный наконечник, который обеспечивает лучшее распределение магнитного потока по поверхности якоря, а также служит упором для катушек.
Каждый из главных полюсов имеет две катушки. Катушка 32 пусковой обмотки, предназначенной для создания основного магнитного потока при пуске дизеля, выполнена из четырех витков полосовой меди, изолированных друг от друга. Катушка 31 независимой обмотки, создающей магнитный поток при работе генератора под нагрузкой, имеет 63,5 витка медного изолированного провода прямоугольного сечения. Катушки пусковой обмотки соединены перемычками из полосовой меди, а катушки независимой обмотки — перемычками из многожильного медного провода. В каждой из обмоток соединение катушек выполнено так, что полярность полюсов чередуется (за северным полюсом следует южный и т. д.).
Добавочный полюс (рис. 104, <?) также представляет собой электромагнит, состоящий из сердечника и катушки. Сердечник 39 добавочного полюса выстроган из стального листа и заужен со стороны, обращенной к якорю. Он имеет два резьбовых отверстия д под крепежные болты и четыре продольных паза г (по два с каждой стороны) для крепления катушки. Катушка 38 добавочного полюса имеет 9,5 витков полосовой меди, намотанных в два слоя. По торцам катушки припаяны ее выводы 40. При сборке добавочного полюса крепление катушки обеспечивается заливкой изоляционной массы между катушкой и сердечником. Магнитный поток, создаваемый добавочными полюсами, уменьшает искрение под щетками во время работы генератора, т. е. улучшает коммутацию машины.
Между полюсами размещен якорь генератора, служащий для укладки проводников, в которых наводится электродвижущая сила (э. д. с). Якорь состоит из сварного корпуса с коротким валом, сердечника, обмотки и коллектора. Вал 16 (см. рис. 104, а) запрессован в ступицу 21, соединенную восемью ребрами со стальным барабаном 8. На барабане размещен сердечник 23, набранный из 465 листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм и восьми стальных листов толщиной 2 мм, расположенных по краям. Листы изолированы друг от друга лаком. В каждом листе сделаны 135 пазов для укладки обмотки якоря и 72 вентиляционных отверстия диаметром 35 мм, расположенные по двум окружностям. При сборке листы сердечника напрессовывают на барабан 8 со шпонкой до упора в задний обмот-кодержатель 5 — стальное кольцо, соединенное 32 приварными ребрами с барабаном. В собранном виде сердечник удерживается отлитой из стали передней нажимной шайбой 22, которая напрессована на барабан и дополнительно застопорена кольцом.
В пазах сердечника уложена петлевая обмотка якоря 1, состоящая из 135 катушек. Каждая катушка (рис. 105, а и б) состоит из трех одновитковых секций. Следовательно, обмотка якоря имеет 405 витков, причем каждый виток выполнен в виде двух медных изолированных стержней 2 прямоугольного сечения, расположенных друг над другом. Катушка дополни-
Рис. 104. Тяговый генератор типа ТО-802: а — продольный разрез; б — поперечный разрез; в — главный полюс и его крепление; г — добавочный полюс; /- -обмотка якоря; 2 — задний щит; 3 — фланец; 4 — диск; 5 — задний обмоткодержатель; 6 — вентиляторное колесо; 7 - главный полюс; 5 — барабан; 9 — станина; 10 — уравнительное соединение; 11,27 — втулки; 12 — комплект щеткодержателей; 13 — подшипниковый щит, 14 — шкив; 15 — шайба; 16 — вал; 17 — роликовый подшипник; 18 - траверса; 19 — коллектор; 20, 30 — ребра; 21 — ступица; 22 — передняя нажимная шайба,- 23 — сердечник якоря; 24 — добавочный полюс; 25 — кронштейн; 26 — текстолитовое кольцо; 28 — лапа; 29,36 — пластины; 31 — катушка независимой обмотки; 32 — катушка пусковой обмотки; 33 — болт; 34 — стержень; 35 — сердечник главного полюса; 37 — заклепка; 38 — катушка добавочного полюса; 39 — сердечник добавочного полюса; 40 -вывод катушки; а - кольцевая канавка; б, в—радиальное и осевое отверстия; г — продольный паз; д — резьбовое отверстиетельно изолируется стеклолентой 3. В каждый паз сначала укладывают активную сторону В одной катушки, а поверх нее — активную сторону А другой. Таким образом, все катушки размещены в 135 пазах. На дно паза и между катушками ставят изоляционные прокладки 4 и 7. Стороны обеих катушек отделены от сердечника 6 пазовой изоляцией 5.
Шаг обмотки якоря по пазам (1 — 14) получают делением числа пазов на число главных полюсов. В тот момент, когда сторона А катушки, уложенная в первом пазу, будет находиться под серединой северного полюса, сторона Б катушки, уложенная в 14-й паз, окажется под серединой южного полюса, т. е. наводимые в каждой активной стороне секции э.д.с. Е будут склады-
Рис. 105. Катушки якорной обмотки (а) и укладка их в пазу (б): I — текстолитовый клин; 2 — медный изолированный стержень; 5 — стеклолента; 4,7 — изоляционные прокладки; 5 -- пазовая изоляция; 6 — сердечник якоря; 8, 9 — передняя и задняя лобовые части; А, Ь, В ■ активные стороны катушек
К ступице корпуса при помощи двух дисков приварена втулка II, на которую напрессован коллектор 19, имеющий 405 медных пластин, соединенных перемычками с концами секций обмотки якоря. Пластины 2 (рис. 106) изолированы друг от друга миканитовыми прокладками и укреплены в кольцевом пазу, образованном корпусом коллектора 7 и нажимной шайбой 5. Корпус и шайба спрессованы и стянуты 14 болтами 4 (М20). Для изоляции медных пластин от корпуса коллектора и нажимной шайбы служат две миканитовые манжеты / и 3 и миканитовый цилиндр 6. Выступающий конец передней манжеты закреплен веревочным бандажом и покрыт изоляционной эмалью. Коллектор генератора предназначен для выпрямления переменного тока, идущего во внешнюю цепь, т. е. к тяговым электродвигателям.
С противоположной стороны к торцу барабана 8 (см. рис. 104, а) приварен стальной диск 4, к которому прикреплено 16 болтами М20 стальное сварное вентиляторное колесо 6, имеющее 35 лопаток. Во избежаниеваться. Шаг обмотки по коллектору 1 — 2 (начало и конец каждой одновитко-вой секции присоединены к двум соседним коллекторным пластинам). Катушки укреплены в пазах сердечника якоря текстолитовыми клиньями /. Передние и задние лобовые части катушек удерживаются бандажами, намотанными из стальной проволоки. Под передними лобовыми частями в выемке нажимной шайбы 22 (см. рис. 104, а) размещены уравнительные соединения /0(270 медных перемычек с шагом по коллектору 2 — 83, 3 — 84, 5 — 86, 6 — 87 и т. д.).
Рис. 106. Коллектор тягового генератора: /, 3 миканитовые манжеты; 2 — коллекторная пластина; 4 стяжной болт; 5 — нажимная шайба; 6 — миканитовый цилиндр; 7 — корпус коллектора
самоотворачивания болтов под их головки поставлены лепестковые шайбы. Дополнительная фиксация вентиляторного колеса осуществляется двумя штифтами диаметром 20 мм. В расточку диска 4 вставлен и приварен стальной цилиндрический фланец 3, соединенный двенадцатью болтами МЗО с фланцем коленчатого вала дизеля. Таким образом, седьмой коренной подшипник коленчатого вала является одновременно и опорой якоря. Другой опорой якоря является роликовый подшипник 17, установленный в подшипниковом щите 13 — стальном фланце, к выступам которого приварены десять наклонных ребер 20, соединяющих его со станиной.
В расточку щита вварено стальное кольцо с коническим отверстием под корпус подшипника 6 (рис. 107, а), который после запрессовки в щит дополнительно закрепляют восемью болтами М16. Со стороны коллектора роликовый подшипник 2 имеет уплотнение, образованное задней крышкой 3 и напрессованным на вал 4 лабиринтным кольцом 5. С противоположной стороны подшипник закрыт передней крышкой 11 и маслоотражательным диском 8, прикрепленным шестью болтами М8 к напрессованному на вал кольцу 9. Крышки 3 н 11 отлиты из чугуна и стянуты восемью болтами / (М12), проходящими через отверстия в корпусе подшипника.
При сборке во внутреннюю полость подшипника закладывают 800 — 850 г смазки ЖРО, а при текущих ремонтах ТР-1 и ТР-2 добавляют ее через трубочку, ввернутую в корпус подшипника и соединенную вертикальным и горизонтальным каналами с его внутренней полостью. Просочившаяся наружу смазка собирается в кармане чугунного маслоотстойника 10, укрепленного на корпусе 6 подшипника двумя шпильками"7(М16). Для удобства очистки карман выполнен съемным и прикреплен к маслоотстойнику двумя винтами М5.
На конусную часть вала 16 (см. рис. 104, а) напрессован шкив 14, имеющий 13 ручьев под клиновые ремни (восемь ремней для привода двухмашинного агрегата и пять для привода вентилятора охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки). Шкив дополнительно закреплен шайбой 15 и двумя болтами М20, ввернутыми в торец вала. Для снятия шкива с помощью гидравлического пресса на торце вала сделано осевое отверстие в диаметром 8 мм с резьбой М20 под штуцер пресса, соединенное радиальным отверстием б диаметром 4 мм с кольцевой канавкой а шириной 3 мм, проточенной на наружной поверхности конусной части вала.
К подшипниковому щиту 13 с внутренней стороны прикреплена десятью болтами М16 стальная траверса 18, на которой установлены десять комплектов щеткодержателей 12. Отверстия под болты имеют овальную форму, что позволяет на капитальных ремонтах КР-1 и КР-2 при необходимости поворачивать траверсу с щеткодержателями относительно подшипникового щита, добиваясь безыскровой работы щеток.
Комплект щеткодержателей, входящий в узел токосъема (рис. 107, б), состоит из пяти латунных щеткодержателей 12, укрепленных при помощи зажимов 14 на общей латунной трубке 15. В каждом щеткодержателе имеется по одной разрезной щетке 13, принимаемой к коллектору пластинчатой пружиной 25. Шунты 24 щеток прикреплены болтами к зажимам. В трубку запрессован стальной палец 17, на свободный конец которого напрессовывается пластмасса. При сборке пластмассовый изолятор 19 вставляют в приварное гнездо 22 траверсы 23 и укрепляют в нем накладкой 21 и двумя болтами 20. К трубке припаяна медная контактная пластина 16, соединенная с одной из двух собирательных шин 18. Каждая шина представляет собой медное кольцо квадратного сечения, объединяющее пять комплектов щеток одинаковой полярности (передняя шина плюсовая, а задняя минусовая). К шинам припаяны медные пластины с отверстиями для болтов крепления кабелей силовой цепи.
Рис. 107. Подшипниковый узел (а) и узел токосъема (б) тягового генератора: /, 24 - болты; 2 — роликовый подшипник; З, II — задняя и передняя крышки; 4 — вал; 5 — лабиринтное колько; 6 корпус подшипника; 7 — шпилька; 8 - часлоотражательный диск; 0-- кольцо; 10 — маслоотстойник; 12 щеткодержатель; 13 — щетка; 14 — зажим; /5 — трубка; 16 — контактная пластина; 17 — палец; 18 — собирательная шина; 19- изолятор; 21 — накладка; 22 гнездо траверсы; 23 - траверса; 24 — шунт; 25 — пластинчатая пружина
Со стороны дизеля генератор закрыт задним щитом 2 (см. рис. 104, а и б), который прикреплен 16 болтами М20 к кронштейнам 25. Задний щит представляет собой стальной цилиндрический диск с приваренными к нему восемью ребрами жесткости 30. К выступающим концам ребер приварены пластины 29 с отверстиями под крепежные болты. В щите расточено центральное отверстие под выступающий конец фланца 3 корпуса якоря. Для предотвращения попадания грязи внутрь генератора к заднему щиту с тыльной стороны прикреплено восемью болтами М10 уплотнительное текстолитовое кольцо 26, уменьшающее воздушный зазор между задним щитом и вращающим якорем до 1 мм.
Пространство между ребрами 20, позволяющее осматривать коллектор и щетки, закрыто тремя съемными крышками. Охлаждающий воздух засасывается вентиляторным колесом 6 со стороны коллектора через окна между выступами подшипникового щита и выбрасывается в пространств между кронштейнами 25. Внутри генератора воздух расходится двумя параллельными потоками, один из которых омывает наружную поверхность якоря и полюсов, а другой проходит внутри корпусов коллектора и якоря и по вентиляционным каналам сердечника якоря. Над вращающимся вентиляторным колесом установлена защитная сетка из проволоки, приваренная к кронштейнам 25.
Работа генератора. При пуске дизеля генератор работает как стартер-ный электродвигатель с последовательным возбуждением. От "плюса" аккумуляторной батареи БА (рис. 108 , см. вкладку) ток через зажим А1 поступает на общую шину плюсовых щеток, от которых проходит по десяти параллельным ветвям обмотки якоря к минусовым щеткам. От общей шины минусовых щеток ток через перемычку попадает на зажим А20.1 и далее двумя параллельными ветвями (каждая ветвь состоит из пяти последовательно соединенных катушек одинаковой полярности) проходит по обмотке добавочных полюсов. Конец этой обмотки (зажим ()2) соединен перемычкой с началом пусковой обмотки (зажим £7). Пройдя по десяти последовательно соединенным катушкам пусковой обмотки, ток через зажим 52 уходит на "минус" батареи.
Во время пуска якорная обмотка представляет собой 8)0 проводников с током, находящихся в магнитном поле, создаваемом пусковой обмоткой. На каждый такой проводник действует электромагнитная (выталкивающая) сила. В результате совместного действия этих сил якорь генератора приходит во вращение, раскручивая жестко соединенный с ним коленчатый вал дизеля.
При работе генератора под нагрузкой ток от "плюса" возбудителя через зажим Р2 поступает в независимую обмотку, проходит по десяти последовательно соединенным катушкам йот зажима 7*7 возвращается на "минус" возбудителя. Так как в магнитном поле, создаваемом независимой обмоткой, вращается якорь генератора, то в проводниках его обмотки наводится (индуцируется) э.д.с, обеспечивающая протекание тока по замкнутой силовой цепи. От "плюса" генератора через зажим А1 ток поступает к тяговым электродвигателям, от которых возвращается на зажим £)2 генератора, проходит по обмотке добавочных полюсов к зажиму А2()1, попадает через перемычку на общую шину минусовых щеток, протекает по обмотке якоря и от общей шины плюсовых щеток вновь уходит во внешнюю цепь. Полярность главных полюсов во время пуска и при работе генератора под нагрузкой не меняется. Направление тока в обмотке добавочных полюсов при работе генератора под нагрузкой меняется на противоположное, что приводит к изменению полярности добавочных полюсов.
Двухмашинный агрегат (рис. 109). Этот агрегат представляет собой механическое объединение двух электрических машин (вспомогательного генератора ВГи возбудителя В). Вспомогательный генератор питает цепи
управления, освещения, независимую обмотку возбуждения возбудителя и заряжает аккумуляторную батарею. Возбудитель предназначен для питания независимой обмотки возбуждения тягового генератора.
Станины / и 2 обеих машин (рис. 110, а) представляют собой стальные цилиндры диаметром 457 мм. к нижней части которых с двух сторон приварены лапы 3, используемые для монтажа агрегата на главной раме тепловоза. В каждой станине просверлены 16 сквозных отверстий в под болты крепления полюсов и отверстие б с резьбой М20 под рым-болт. На торцах станин имеются четыре резьбовых отверстия а под болты крепления подшипниковых щитов.
Цилиндрическая часть станины возбудителя соединена сварным выступом и перемычкой с кольцом, в котором сделаны четыре сквозных отверстия г под болты 15 (Ml2) (см. рис. 109, а), соединяющие станины обеих машин. При сборке двухмашинного агрегата фиксация станин обеспечивается постановкой двух цилиндрических штифтов диаметром 10 мм.
К станинам прикреплены болтами по четыре главных и четыре добавочных полюса. Сердечники 14 (рис. 110, б) главных полюсов набраны и» 115 (вспомогательный генератор) и 65 (возбудитель)листов электротехнической стали толщиной I мм, изолированных друг от друга лаком. По концам пакета поставлены стальные лис ты толщиной 5 мм. Каждый пакот спрессован и стянут пятью заклепками /7диаметром 8 мм. В пакете сделаны два резьбовых отверстия <) (Ml2) под крепежные болты.
На сердечнике главного полюса вспомогательного генератора установлена катушка lb, размещенная между двумя гетинаксовыми прокладками 13 толщиной 3 мм. Четыре последовательно соединенные катушки, выполненные из 800 витков изолированного медного провода, образуют обмотку параллельного возбуждения вспомогательной) генератора. На главных полюсах возбудителя распо
Рис. 109. Двухмашинный агрегат: а — продольный разрез; б, в - подшипниковые узлы; У — вал агрегата; 2 — роликовый подшипник; 3 — масленка; 4 — подшипниковый щит; 5 траверси; Ь — щеткодержатель; 7— коллектор: 8— обмотка якоря; 9, 15 — болты; 10 - главный полюс; II — рым-болт; 12 — станина; 13 — вентиляторное колесо; 14 -- панель зажимов; 16 — шариковый подшипник; 17, 20 передняя и задняя нажимные шайбы; 18 — лапа; 19 — сердечник якоря; 21 — нижняя крышка; 22, 23 — передняя и задняя крышки; 24 —
упорное кольцо; 25 - стопорное кольцо
Рис. 110. Сборочные единицы двухмашинного агрегата: а станины и детали крепления аїрегата на главной раме тепловоза; б главные полюсы ВГ и В; а добавочные полюсы В и ВГ; / коллектор ВГ(В); д крепление шкива; /, 2 -■ станины В и 131\ 3 — лапа; 4, 11 пальцы; 5, 12 ушки; б пластина; 7, 8 задняя и передняя плиты; 9-■ накладка; 10 стяжной болт; 13 гетинаксовая прокладка; 14 ■■ сердечник главного полюса В Г {В); 15 - резиновый клин; 16 катушка главного полюса ВГ; 17 заклепка; 18 катушка противокомпаундной обмотки В; 19 - катушка независимой обмотки В; 20 катушка обмотки параллельного возбуждения В; 21, 26 — штифты; 22 — сердечник добавочного полюса В{В1~); 23 катушка добавочного полюса В; 24 — полюсный наконечник; 25 - катушка добавочного полюса ВГ; 27 шпилька; 28 — корпус коллектора; 29 — коллекторная пластина; 30 - миканитовый цилиндр; 31 - миканиговая манжета; 32 нажимная шайба; 33 - вал; 34 гайка; І5 шкив; а, 6, в, г, 0, с, ж отверстия; л — кольцевая канавка ложены три обмотки возбуждения, назначение и устройство которых рассмотрены ниже. На каждом полюсе катушки всех трех обмоток отделены друг от друга гетинаксовыми прокладками 13 толщиной 3 мм. При сборке между станинами и главными полюсами с обеих сторон ставят резиновые клинья 15.
Добавочные полюсы обеих машин (рис. 110, в)конструктивно одинаковы и отличаются лишь по способу крепления катушек. Сердечники 22 выполнены цельными и имеют по два резьбовых отверстия д (М12) под крепежные болты. Обмотки добавочных полюсов состоят из четырех последовательно соединенных катушек, имеющих по 22 (вспомогательный генератор) и 17 (возбудитель) витков полосовой меди. Катушка 23 добавочного полюса возбудителя снизу упирается в полюсный наконечник 24, приваренный к сердечнику, а сверху фиксируется двумя цилиндрическими штифтами 21 диаметром 3 мм, проходящими через отверстия в сердечнике. Катушка 25 добавочного полюса вспомогательного генератора укреплена на сердечнике посредством двух верхних 21 и двух нижних 26 штифтов. Концы всех штифтов разведены в разные стороны. Каждая катушка помещена между двумя гетинаксовыми прокладками 13 толщиной 4 мм.
Якори обеих машин собраны на общем валу / (см. рис. 109, а) и конструктивно почти одинаковы. Каждый якорь состоит из сердечника, обмотки и коллектора. Сердечники 19 набраны из 266 (вспомогательный генератор) и 166 (возбудитель) листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, изолированных друг от друга лаком. Листы зафиксированы шпонкой и стянуты двумя чугунными нажимными шайбами, напрессованными на вал. При сборке задние нажимные шайбы 20 насаживают до упора в борт вала, а передние нажимные шайбы 17 дополнительно стопорят пружинным кольцом.
Сердечники имеют по восемь вентиляционных каналов диаметром 22 мм для прохода охлаждающего воздуха, а также 47 (вспомогательный генератор) и 37 (возбудитель) пазов, в которые уложены волновые обмотки якорей 8, собранные соответственно из 47 и 37 катушек. Каждая катушка состоит из трех одновитковых секций, т. е. якорная обмотка вспомогательного генератора имеет 141 виток, а возбудителя — 111 витков. В каждом пазу сердечников якорей находятся шесть изолированных проводников. Поперечное сечение проводников якорной обмотки возбудителя (и соответственно ширина паза) несколько больше, чем вспомогательного генератора, так как у последнего ток нагрузки ниже. Катушки в пазах закреплены текстолитовыми клиньями; лобовые части катушек укреплены проволочными бандажами. Шаг обмоток по пазам 1 — 13 (вспомогательный генератор) и 1 — 10 (возбудитель), шаг по коллектору соответственно 1 — 71 и 1 — 56. Концы секций якорных обмоток припаяны к петушкам коллекторных пластин.
Коллекторы 7 по конструкции одинаковы и имеют 141 (вспомогательный генератор) и 111 (возбудитель) коллекторных пластин. Корпус 28 коллектора (рис. 110, г) и нажимная шайба 32 спрессованы и стянуты шестью шпильками 27 (М12). Гайки, навернутые на передние концы шпилек, дополнительно фиксируются лепестковыми шайбами. Коллекторные пластины 29 изолированы друг от друга миканитовыми прокладками, а от корпуса коллектора и нажимной шайбы — миканитовым цилиндром 30 и двумя манжетами 31.
Вал / (см. рис. 109) вращается в двух подшипниках: шариковом 16 (со стороны вспомогательного генератора) и роликовом 2 (со стороны возбудителя). Подшипники установлены в щитах 4, прикрепленных четырьмя болтами 9 (М12) к торцам станин. Внутренняя полость подшипников, заполняемая смазкой, образована передней 22 и задней 23 подшипниковыми крышками, которые стянуты тремя болтами Мб, проходящими через отверстия в щитах. Задние крышки 23 вместе с упорными кольцами 24 образуют лабиринтные уплотнения, препятствующие попаданию смазки внутрь машин. Упорное кольцо со стороны возбудителя напрессовано на вал до упора в борт, а кольцо со стороны вспомогательного генератора надето на вал свободно, но прижато к его борту внутренним кольцом подшипника 16. Опорный подшипник 16 дополнительно закреплен стопорным кольцом 25. Опорно-упорный подшипник 2 ограничивает осевой разбег вала двухмашинного агрегата. При сборке во внутреннюю полость каждого подшипника закладывают 100— 120 г смазки ЖРО, а при текущих ремонтах через масленки 3 добавляют по 10 — 20 г.
Подшипниковые щиты 4 отл иты из чугуна и по конструкции одинаковы. В каждом щите расточено центральное отверстие диаметром 110 мм под подшипник. Для осмотра коллектора и щеток в щитах сделаны четыре люка, закрываемые съемными крышками с пружинными замками. Нижние крышки имеют прорези для прохода охлаждающего воздуха.
На среднюю часть вала / напрессован стальной диск, к которому пятью болтами М8 прикреплено вентиляторное колесо 13, отлитое из силумина. Охлаждающий воздух засасывается через прорези в нижних крышках 21 подшипниковых щитов и выбрасывается через окна в станине возбудителя. Сверху к станине возбудителя прикреплена текстолитовая панель зажимов 14 (на рис. 111 на вкладке расположение зажимов соответствует их расположению на панели 14), закрываемая съемной крышкой.
Токосъемные устройства обеих машин конструктивноодинаковы и аналогичны щеточному устройству тягового генератора. Четыре комплекта щеткодержателей вместе с пластмассовыми изоляторами укреплены при помощи стяжных болтов в приливах чугунной траверсы 5 (см. рис. 109), которая прикреплена четырьмя болтами М8 к подшипниковому щиту. Комплект состоит из двух щеткодержателей 6, в каждом из которых установлено по одной щетке. Щетки вспомогательного генератора и возбудителя отличаются по размерам (см. приложение 1) и поэтому невзаимозаменяемы.
Со стороны возбудителя на конусную часть вала напрессован шкив 35 (рис. 110, д) с восемью ручьями под приводные ремни. Шкив дополнительно закреплен гайкой 34 с двумя шайбами, из которых одна пружиная. Для сирессовки шкива предусмотрены осевое отверстие е и радиальное отверстие ж, совпадающее с кольцевьГ; канавкой з на наружной поверхности вала 33.
Приваренными к станинам лапами двухмашинный агрегат опирается на плиты 7 \\ 8 (см. рис. 110, а), изготовленные из швеллера. Задняя плита 7 (со стороны тягового генератора) с обоих концов имеет приварные пластины 6 и при помощи пальцев 4 шар-нирно соединена с ушками 5. В середине передней плиты 8 приварена накладка 9 с вырезом под стяжной болт 10, головка которого пальцем // шар-нирно соединена с ушками 12 (ушки 5 и 12 приварены к главной раме тепловоза). Такое крепление агрегата на главной раме позволяет, меняя затяжку болта 10, регулировать натяжение приводных ремней. При усилии Ю Н (1 кгс) стрела прогиба для новых ремней должна быть равна 12 — 14 мм, а для старых — 13 — 15 мм.
Схема внутренних соединений вспомогательного генератора изображена на рис. 111, а (см. вкладку). От "плюса" ВГ через зажим Л I ток уходит к потребителям, от которых возвращается на зажим 02/(А2. Часть тока нагрузки ВГ через регулятор напряжения РН, провод 162 и зажим О! поступает в обмотку параллельного возбуждения, проходит по четырем последовательно соединенным катушкам и затем по перемычке приходит к выводу катушки добавочного полюса, где соединяется с током, идущим от потребителей. Общий ток нагрузки ВГ проходит но четырем последовательно соединенным катушкам обмотки добавочных полюсов, далее по перемычке поступает к минусовым щеткам, протекает по обмотке якоря и через плюсовые щетки уходит во внешнюю цепь. Первоначальное возбуждение вспомогательный генератор получает от аккумуляторной батареи (см. с. 286).
На рис. \\\.б показана схема внутренних соединений возбудителя, на главных полюсах которого расположены три обмотки, состоящие из четерех последовательно соединенных катушек. Катушки 19 и 20 (см. рис. 110, б)
Рис. 112. Автоматическое регулирование мощности тягового генератора: <1 — принципиальная схема (обозначения соответствуют рис. 101, 108 и \\1);б- схема наведения э.д.с. в якорш обмотке возбудителя ІФІ, Ф2, ФЗ - машитные потоки соответственно противокомпаундной и независимой обм ток и обмотки параллсльното возбуждения): (< -схема образования тормозного момента на валу якоря тягово генератора; — внешняя характеристика тягового генератора
независимой обмотки 1Б и обмотки параллельного возбуждения Д намотанные из медного изолированного провода, имеют соответственно 600 и 300 витков. Катушки 18 противокомпаундной обмотки 2/*'имеют по 15 витков полосовой меди. Магнитная система возбудителя обеспечивает автоматическое регулирование мощности тягового генератора.
Независимая обмотка /,Р(рис. 112, а) возбудителя питается от вспомогательной) генератора, напряжение которого поддерживается практически постоянным. Последовательно с этой обмоткой включен резистор Я8. Сс противление его меняется только пр переводе главной рукоятки коні роллера с одной позиции на другуі (см. с. 304). Следовательно, при неиз менной позиции контроллера, т. е. оп ределенном сопротивлении резистор магнитный поток, создаваемый не зависимой обмоткой, не меняется.
Обмотка параллельного возбужде ния £> получает питание от самог возбудителя, напряжение которог меняется в зависимости от нагрузк тягового генератора. Однако создава емый этой обмоткой магнитный потопримерно вдвое меньше магнитного потока независимой обмотки и поэтому имеет вспомогательное значение для плавного регулирования мощности. Сопротивление резистора RIO, включенного последовательно с обмоткой параллельного возбуждения, также меняется только при изменении позиции контроллера (при наборе позиций сопротивление резистора RIO увеличивается, а при сбросе уменьшается). При боксовании колесных пар цепь питания обмотки параллельного возбуждения автоматически размыкается контактами РУ51 и РУ54 защитного реле РУ5, что уменьшает силу тяги тепловоза, способствуя прекращению боксования. Регулиро- вочный реостат регулятора мощности дизеля (на рис. 112, а он не показан) может уменьшать магнитный поток обмотки параллельного возбуждения, не допуская перегрузки дизеля (см. с. 313).
Обмотка 2F возбуждения возбудителя называется противокомпаунд-ной, так как направление тока в ней не совпадает с направлением тока в двух других обмотках. Поэтому магнитный поток этой обмотки направлен встречно магнитным потокам независимой обмотки и обмотки параллельного возбуждения (на рис. 112, а и б направление магнитных потоков показано стрелками). Противокомпа-удная обмотка 2F подключена параллельно обмотке добавочных полюсов тягового генератора, т. е. протекающий по ней ток пропорционален току в силовой цепи (току нагрузки), который меняется в зависимости от скорости движения тепловоза. Следовательно, создаваемый противокомпа-ундной обмоткой магнитный поток также меняется по величине в зависимости от тока нагрузки. Последовательно с этой обмоткой включен ограничительный резистор R11 сопротивлением 0,35 Ом, вследствие чего по ней протекает примерно 1 % тока нагрузки.
Так как якорь возбудителя вращается в магнитном поле, создаваемом тремя обмотками (см. рис. 112, б), то при движении тепловоза на определенной позиции контроллера (т. е. при неизменной частоте вращения якоря) э.д.с, индуцируемая в обмотке якоря, зависит только от результирующего (общего) магнитного потока возбудителя.
Допустим, что тепловоз начинает двигаться по более тяжелому профилю пути. Из-за возросшего сопротивления движению скорость уменьшается, т. е. колесные пары (а значит, и якори тяговых электродвигателей) начинают вращаться с меньшей частотой. Уменьшается и противо-э.д.с, наводимая в якорных обмотках тяговых электродвигателей, что приводит к увеличению тока в них. С ростом тока нагрузки возрастает ток, протекающий но противокомпаундной обмотке возбудителя. Создаваемый ею магнитный поток увеличивается, вследствие чего результирующий магнитный поток возбудителя уменьшается. Это приводит к уменьшению э.д.с. и напряжения возбудителя, т. е. к уменьшению тока, поступающего в независимую обмотку тягового генератора. Соответственно уменьшаются магнитный поток тягового генератора, его э.д.с. и напряжение. Так как снижение напряжения на зажимах тягового генератора происходит практически одновременно с ростом тока нагрузки и в обратно пропорциональной зависимости, то произведение этих двух значений (т. е. мощность генератора) остается примерно постоянным.
При уменьшении нагрузки (тепловоз перешел на более легкий профиль пути) размагничивающее действие противокомпаундной обмотки ослабевает, напряжение возбудителя растет, увеличивается ток возбуждения тягового генератора, повышаются его э.д.с. и напряжение.
При работе генератора в холостом режиме к его якорю приложен внешний вращающий моментМв (рис. 112, в), расходуемый только на преодоление сил трения в подвижных узлах генератора. После перехода тягового генератора в нагрузочный режим появляется электромагнитный тормозной момент Мт, возникновение которого объясняется известным электротехническим явлением: на проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует электромагнитная сила, стремящаяся вытолкнуть его за пределы этого поля. Якорная обмотка генератора является частью силовой цепи. Поэтому при работе генератора иод нагрузкой на каждый проводник этой обмотки, находящийся в магнитном поле, созданном независимой обмоткой возбуждения тягового генератора, начинает действовать электромагнитная сила.
Пользуясь правилом левой руки, можно определить, что эта сила направлена в сторону, противоположную вращению проводников якорной обмотки. Совокупность всех электромагнитных сил создает тормозной момент Л/т, на преодоление которого затрачивается примерно 90 % вырабатываемой дизелем мощности.
Электромагнитная сила прямо пропорциональна току в проводнике и магнитному потоку Фг, т. е. чем больше ток нагрузки и чем "гуще" магнитные силовые линии, тем больше якорь тягового генератора сопротивляется вращению. Однако, как показано выше, с увеличением или уменьшением тока нагрузки магнитная система возбудителя автоматически уменьшает или увеличивает магнитный поток Фг, т. е. тормозной момент Мг, которым нагружен дизель, практически не меняется. Следовательно, автоматическое сохранение постоянства мощности тягового генератора благотворно сказывается на режиме работы дизеля, не приспособленного к перегрузкам. Это одно из преимуществ электрической передачи перед другими типами тепловозных передач.
На рис. 112, г показана предельная внешняя характеристика тягового генератора (т. е. графическое изображение зависимости напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки) соответствующая 8-й позиции контроллера. Характеристика состоит из: участка / — 2, обусловленного ограничением мощности генератора потоку (здесь происходит разгон тепловоза посте трогания его с места), участка 2 — 3, имеющего благодаря возбудителю гиперболическую форму и являющегося наиболее выгодным с точки зрения использования мощности дизеля, и участка 3 — 4, обусловленного ограничением мощности генератора по напряжению. При настройке внешней характеристики тягового генератора на реостатных испытаниях тепловоза добиваются, чтобы в точке 2 ток нагрузки был равен 2350 А, а напряжение — 380 В. В точке 3 ток нагрузки должен быть 1560 А, а напряжение — 565 В.
Тяговые электродвигатели. По сравнению с другими электрическими машинами тяговые электродвигатели работают в более тяжелых условиях. Они размещены внутри рам тележек тепловоза, т. е. имеют ограниченные габаритные размеры, не защищены кузовом и при движении тепловоза подвержены постоянным динамическим воздействиям из-за неровности рельсового пути. Все это обусловливает особенности их конструкции (высокую прочность, герметичность, не допускающую загрязнения внутренних частей двигателя, усиленное охлаждение, большую способность к перегрузкам и надежную изоляцию). На тепловозах установлены тяговые электродвигатели типа ТЕ-006, представляющие собой четырехполюсные машины постоянного тока с последовательным возбуждением, принудительной вентиляцией и опорно-осевой (трамвайной) подвеской. Применение двигателей с последовательным возбуждением позволяет получить хорошую тяговую характеристику тепловоза (наибольший вращающий момент на валах якорей создается при трогании с места и движении с минимальной скоростью).
Основными частями электродвигателя являются: остов, подшипниковые щиты, главные и добавочные полюсы, якорь и щеточная система. Остов 9 (рис. 113) отлит из специальной стали, обладающей большой механической прочностью и хорошей магнитной проводимостью. Восьмигранная форма остова позволяет лучше ис-
Рис. І ІЗ. Тяговый электродвигатель типа ТЕ-006 (продольный и поперечный разрезы): /, 16 — роликовые подшипники; 2 -- трубка подвода смазки; 3 траверса; 4, 15 — передний и задний подшипниковые шиты; 5, 21 - болты; 6 — коллектор; 7 -- уравнительные соединения; 8. 14 передняя и задняя нажим ные шайбы; 9 — остов; 10 — вал якоря; 11 - сердечник якоря; 12 — главный полюс; 13 - - обмотка якоря; 17 — ведущая шестерня; 18 — рым-болт; 19 -- накладка; 20 - шапка моторно-осевого подшипника: 22. 24, 26 крышки; 23 — кожух тягового редуктора; 25 — добавочный полюс; 27 щеткодержатель; 28 носик пользовать внутреннее пространство электродвигателя для размещения главных и добавочных полюсов.
С одной стороны остов имеет обработанные приливы под вкладыши мо-торно-осевых подшипников, а с другой — два выступа (носика) 28 для монтажа пружинной подвески, через которую тяговый электроде и гатель опирается на раму тележки. По торцам остова расточены отверстия диаметрами 580 и 630 мм под передний и задний подшипниковые щиты. Со стороны коллектора в остове сделаны четыре люка (три для осмотра коллектора и щеток и один для подвода охлаждающего воздуха). Смотровые люки закрыты съемными крышками с уп-лотнительными прокладками. Крышка 22 верхнего люка закреплена пружинным замком, а крышки 26 и 24 бокового и нижнего люков — четырьмя болтами М12.
В верхней части остова сделаны два несквозных резьбовых отверстия под рым-болты 18 (М42), используемые для транспортировки тягового электродвигателя при ремонтах. По окончании монтажа колесно-моторно-го блока рым-болты снимают, а в отверстия ввертывают пробки. Со стороны шестерни в торце остова имеются четыре окна для выхода охлаждающего воздуха.
К обработанным внутри остова приливам прикреплены болтами четыре главных 12 и четыре добавочных 25 полюса. Для предотвращения попадания влаги внутрь тягового электродвигателя головки верхних болтов залиты компаундной массой. Сердечник главного полюса набран из 328 листов электротехнической стали толщиной 1 мм, изолированных друг от друга лаком. Листы сердечника спрессованы и стянуты четырьмя заклепками диаметром 16 мм, концы которых приварены к стальным пластинам толщиной 15 мм, поставленным по концам пакета. В центральное отверстие сердечника запрессован стальной цилиндрический стержень диаметром 42 мм с тремя резьбовыми отверстиями М24 под крепежные болты. Катушка главного полюса намотана из 18 витков полосовой меди.
Сердечник добавочного полюса цельный, в нем просверлены три глухих отверстия с резьбой М24 под крепежные болты. Снизу к сердечнику приварен полюсный наконечник, являющийся упором для катушки, намотанной из 12 витков полосовой меди. Все четыре катушки, размещенные на полюсах, соединены последовательно, образуя обмотки полюсов.
Якорь тягового электродвигателя состоит из вала, сердечника, обмотки и коллектора. Вал 10 изготовлен из высококачественной стали. На конусную часть вала напрессована ведущая шестерня У7(г=15). Для снятия шестерни с помощью гидравлического пресса на торце вала 10сделано осевое сверление диаметром 8 мм с резьбой М20 под штуцер пресса, соединенное радиальным отверстием диаметром 4 мм с кольцевой канавкой шириной 4,2 мм, проточенной на наружной поверхности вала.
Сердечник / / собран из 645 листов электротехнической стали, стянутых передней 8 и задней 14 стальными нажимными шайбами. Шайба 14 упирается в борт вала, а шайба 8 дополнительно застопорена кольцом. В листах сердечника, зафиксированных шпонкой, выштампованы 24 вентиляционных отверстия диаметром 35 мм, расположенных по двум окружностям, и 58 пазов для укладки петлевой обмотки якоря 13, состоящей из 58 катушек. Каждая катушка представляет собой три одновитковые секции. Таким образом, всего обмотка якоря имеет 174 витка. Шаг обмотки по пазам 1 — 15, шаг по коллектору 1 — 2. Катушки укреплены в пазах сердечника якоря текстолитовыми клиньями, передние и задние лобовые части катушек закреплены проволочными бандажами. Под передними лобовыми частями обмотки уложены уравнительные соединения 7с шагом по коллектору 1 — 88, 4 — 91, 7 — 94 и т. д. Концы секций якорной обмотки и уравнительных соединений припаяны к петушкам коллекторных пластин.
Коллектор 6 электродвигателя обеспечивает изменение направления тока в проводниках якорной обмотки при переходе их из зоны действия полюса одной полярности в зону действия полюса другой полярности. Такое распределение токов необходимо для того, чтобы создаваемые проводниками вращающие моменты действовали в одном направлении, т. е. согласованно. Коллектор (рис. 114)собран из 174 медных пластин 4, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками 5. Коллекторные пластины имеют клиновидную форму и заканчиваются "ласточкиным хвостом", что дает возможность надежно укрепить их в кольцевом пазу, образованном корпусом 6 коллектора и нажимной шайбой 2. Корпус 6 и шайба 2 стянуты 16 болтами / (М20), под головки которых поставлены лепестковые шайбы. Пластины изолированы от корпуса коллектора и нажимной шайбы двумя ми-канитовыми манжетами 3 и миканито-вым цилиндром 7. В собранном виде коллектор напрессовывают на вал, имеющий шпонку.
Вал якоря вращается в двух роликовых подшипниках 4 и II (рис. 115), размещенных в подшипниковых щитах. Подшипник 4, установленный со стороны коллектора, является опорно-упорным. Осевой разбег якоря (0,15 — 0,45 мм) ограничен упорным кольцом 2, которое закреплено на валу 10 при помощи упорной шайбы 3 и трех болтов / (М12), ввернутых в торец вала. Под головки болтов ставят лепестковые шайбы толщиной 0,5 мм. Углы лепестковой шайбы после затяжки болта отгибают, предотвращая его самоотвертывание.
Внутренние полости подшипников образованы передними 5 и задними 8 крышками, отлитыми из чугуна и стянутыми шестью шпильками М12, проходящими через отверстия в подшипниковых щитах. Задние крышки 8 вместе с напрессованными на вал стальными лабиринтными кольцами 9 образуют уплотнения, препятствующие загрязнению смазки и попаданию ее внутрь тягового электродвигателя.
Через отверстие передней крышки 5 со стороны шестерни проходит выступающий конец вала 10, поэтому лабиринтное уплотнение здесь несколько отличается по конструкции. Для удержания смазки в полости подшипника служит стальное штампованное уплотнительное кольцо 13, свободно надетое на кольцо 16 и прижатое к торцу наружного кольца подшипника // передней крышкой 5. Стальное кольцо 16 напрессовано на вал до упора в торец внутреннего кольца подшипника //. К кольцу 16 шестью болтами 17 (М8) прикреплены лабиринтное кольцо 15 и стальной штампованный маслоотражатель 14, не допускающий попадания в подшипник осер-ненной смазки из кожуха тягового редуктора. При сборке во внутренние полости подшипников 4 и 11 закладывают соответственно 400 и 800 г смазки ЖРО, а при текущих ремонтах ТР-1 и ТР-2 через маслоподводящую трубку 6, ввернутую в наклонное отверстие а в подшипниковом щите, добавляют 50 — 70 г (для подшипника 4)
Рис. I 14. Коллектор тягового электродвигателя: / -- стяжной болт: 2 ■ ■ нажимная шайба; 3 микани-говая манжета; 4 - ■ коллекторная пластина; 5 - мика-шповая прокладка: 6 — корпус коллектора; 7 — мика-нитовын цилиндр
Рис. 115. Подшипниковые узлы тягового электродвигателя: /, 17 — болты; 2 упорное кольцо; 3 упорная шайба; 4 опорно-упорный роликовый подшипник; 5, 8 - передний и задняя крышки; 6 трубка подвода смазки; 7, 12 - передний и задний подшипниковые щиты; 9, 15 — лабиринтные кольца; 10 - вал якоря; / / — опорный роликовый подшипник; 13 — уплотнительное кольцо; 14 — маслоотражатель; 16—кольцо; а - наклонное отверстие
и 150 — 200 г (для подшипника И) смазки. Крышки 5 и 8 имеют ребра, обеспечивающие равномерное распределение смазки по всему объему.
Подшипниковые щиты 4 и 15 (см. рис. 113), отлитые из стали, запрессованы в расточки остова и дополнительно закреплены шестью болтами 5 (М24), три из которых используются для выпрессовки щитов при разборке тягового электродвигателя во время ремонтов. В щитах расточены центральные отверстия диаметрами 195 и 310 мм под подшипники 1 и 16. Задний щит 15 (со стороны шестерни) имеет отлитый за одно целое с ним кронштейн для крепления кожуха 23 тягового редуктора. В расточку переднего подшипникового щита 4 запрессована стальная траверса 3, которая дополнительно прикреплена к щиту четырьмя болтами 21 (N120). На траверсе установлены четыре щеткодержателя 27.
Корпус щекодержателя / (рис. 116) отлит из бронзы и имеет три гнезда, в каждое из которых вставлено по одной разрезной щетке 2 (на рис. 116 показана только одна щетка). Щеткодержатели снабжены спиральными пружинами 3 с храповиками для регулировки нажатия. Корпус щеткодержателя прикреплен двумя болтами к кронштейну 5. Отверстия под болты имеют овальную форму, что позволяет перемещать корпус относительно кронштейна, регулируя зазор между щеткодержателем и коллектором. Для более надежной фиксации привалочные поверхности корпуса и кронштейна сделаны зубчатыми. Кронштейн при помощи накладки 7 и двух стяжных болтов 6 укреплен на двух пальцах //, ввернутых в траверсу. На рифленую поверхность пальца накладывают слой изоляции 13 (лакоткань и прессшпан), а затем на смолистой массе 9 укрепляют фарфоровый изолятор 10, под который предварительно ставят резиновое кольцо 8. На слой изоляции напрессовывают стальную трубку 12. При монтаже тягового электродвигателя болты 6 используются также для крепления силового кабеля и трех гибких перемычек (две из них попарно соединяют плюсовые и минусовые щеткодержатели, а третья поставлена между минусовым щеткодержателем и выводом катушки добавочного полюса).
Тяговые электродвигатели работают с большими токами (а значит, сильно нагреваются) при движении тепловоза с малой скоростью. Поэтому в отличие от ранее рассмотренных электрических машин они имеют принудительное охлаждение, осуществляемое двумя центробежными вентиляторами, получающими привод через клиноременную передачу от коленчатого вала дизеля (каждый вентилятор обеспечивает охлаждение трех тяговых электродвигателей одной тележки).
При таком способе интенсивность охлаждения зависит не от скорости движения тепловоза, а от частоты вращения коленчатого вала.
Охлаждающий воздух от каждого вентилятора проходит по каналам главной рамы тепловоза и далее через гибкое соединение ("гармошку") поступает в тяговый электродвигатель со стороны коллектора, проходит внутри электродвигателя двумя параллельными потоками и выбрасывается со стороны шестерни через четыре окна в торце остова (в эксплуатации они прикрыты съемными металлическими козырьками). При работе дизеля на 8-й позиции через тяговый электродвигатель за 1 мин прогоняется около 60 м воздуха.
Тяговый электродвигатель присоединен к силовой цепи при помощи четырех гибких многожильных кабелей сечением 300 м , выведенных из остова через отверстия, в которые поставлены уплотнительные резиновые втулки (схему внутренних соединений тягового элекродвигателя см. на рис. 183 на вкладке). Втулки фиксируются стальной накладкой 19 (см. рис. 113), прикрепленной к остову двумя болтами М12. Концы кабелей впаяны в латунные наконечники, на которых обозначены выводы обмоток. Снаружи кабели защищены от грязи и влаги брезентовыми рукавами (один конец рукава крепится стальным хомутиком на выступе накладки 19, а другой — шпагатом на наконечнике) и дополнительно закреплены на остове с помощью деревянных колодочек (плиц).
Общие сведения об электрической передаче | Маневровые тепловозы ЧМЭЗ, ЧМЭЗТ и ЧМЭЗЭ | Вспомогательные машины