淺談DF4D型機(jī)車牽引電機(jī)常見故障與檢修

摘 要：牽引電動機(jī)作為DF4D型內(nèi)燃機(jī)車主要電氣設(shè)備之一，其質(zhì)量的好壞對機(jī)車整體質(zhì)量起著至關(guān)重要的影響。該文分析了DF4D型機(jī)車牽引電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理以及在工作中的常見故障，并給出了一些日常維護(hù)的方法。

關(guān)鍵詞：牽引電動機(jī) 故障分析與檢修 電氣維護(hù)

中圖分類號：U264.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0053-03

牽引電動機(jī)作為DF4D型內(nèi)燃機(jī)車主要電氣設(shè)備之一，其質(zhì)量的好壞對機(jī)車整體質(zhì)量起著至關(guān)重要的影響。DF4D型機(jī)車配屬我段中修以來給檢修生產(chǎn)帶來一定的壓力。對牽引電動機(jī)的檢修是檢修環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)，如何確保檢修的質(zhì)量成為我們必須要面對并解決的問題。

該文對造成牽引電動機(jī)的主要慣性故障原因進(jìn)行深入分析，并提出在檢修中相應(yīng)的解決對策，希望能對牽引電動機(jī)檢修質(zhì)量的提高起到積極作用。

1 DF4D型內(nèi)燃機(jī)車牽引電動機(jī)的結(jié)構(gòu)組成

東風(fēng)4D型內(nèi)燃機(jī)車上采用的ZD109B型牽引電動機(jī)是采取強(qiáng)迫通風(fēng)的四極串勵直流電動機(jī)，ZD109B型電機(jī)在轉(zhuǎn)向架上的安裝采用抱軸式懸掛，牽引電動機(jī)的一邊通過滾動抱軸承抱在車軸上，另一邊通過橡膠吊掛裝置吊掛在轉(zhuǎn)向架橫梁上。

ZD109B型牽引電動機(jī)主要結(jié)構(gòu)如圖1。

ZD109B型牽引電動機(jī)主要技術(shù)參數(shù)（圖2）

電機(jī)型號ZD109B

額定功率530KW

額定電壓670V

額定電流845A

額定高電壓980V

最大電流1200A

額定轉(zhuǎn)速770 r/min

最大恒功率轉(zhuǎn)速2190 r/min

最大轉(zhuǎn)速2385 r/min

勵磁方式串勵（4極）

磁場削弱系數(shù)66%（Ⅰ級）

絕緣等級H/H

工作制連續(xù)

通風(fēng)方式強(qiáng)迫外通風(fēng)

額定風(fēng)量110m3/min

換向片數(shù)232片

換向器外徑390mm

傳動比2.833（68：24）

槽數(shù) 58槽

均壓線數(shù)58根

電刷尺寸20×43×60mm

額定效率93%

換向極氣隙8g2/8g11.8/10.5mm

主磁線圈匝數(shù)18匝

電機(jī)質(zhì)量≤3000 kg

2 DF4D型機(jī)車牽引電機(jī)的工作特點(diǎn)

2.1 使用環(huán)境惡劣

由于牽引電機(jī)安裝在車體下面，直接受到雨、雪、潮氣的影響，機(jī)車運(yùn)行中掀起的塵土也容易侵入電機(jī)內(nèi)部。此外，由于季節(jié)和負(fù)載的變化，還經(jīng)常受到溫度和濕度變化的影響。因此，電機(jī)絕緣容易受潮、受污，對其性能和壽命產(chǎn)生極為不良的影響。所以，牽引電機(jī)的絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)應(yīng)具有較好的防潮，防塵性能及良好的通風(fēng)、散熱條件。

2.2 外形尺寸受限制

牽引電動機(jī)懸掛在車體下面，其安裝空間受到很大的限制，軸向尺寸受軌距限制，徑向尺寸受動輪直徑的限制。為了獲得盡可能大的功率，要求牽引電機(jī)結(jié)構(gòu)必須緊湊，并采用較高等級的絕緣材料和性能較好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料。

2.3 動作力大

機(jī)車運(yùn)行通過鋼軌不平順處，因撞擊而產(chǎn)生的動力作用會傳遞給牽引電動機(jī)，使?fàn)恳妱訖C(jī)承受很大的沖擊和振動。

2.4 換向困難

直流牽引電機(jī)換向困難的原因除了受機(jī)械振動力方面的影響外，還有電器方面的原因，如牽引電動機(jī)經(jīng)常啟動、制動，此時電流可達(dá)額定電流的兩倍；當(dāng)機(jī)車在長大坡道上運(yùn)行時，電動機(jī)將長時間處于過電流狀態(tài)；當(dāng)機(jī)車高速運(yùn)行時，產(chǎn)生的磁場削弱使氣隙磁場畸變增大等，這些都將造成牽引電動機(jī)換向困難。

2.5 負(fù)載分配不均勻

牽引電機(jī)與普通電機(jī)的另一個不同之處是：在同一機(jī)車上的數(shù)臺牽引電機(jī)，不論是在電方面還是在機(jī)械方面都是連接在一起的。在電的方面，各電機(jī)之間是并聯(lián)連接；在機(jī)械方面，各電機(jī)通過車輪與鋼軌間的黏著作用相互耦合在一起。因此，由于同一臺機(jī)車上牽引電機(jī)特性有差異，各動輪直徑不等或個別輪對發(fā)生“空轉(zhuǎn)” 、“滑行”等原因，都有可能造成各電機(jī)的負(fù)載分配不均，有的電機(jī)處于過載運(yùn)行，有的電機(jī)處于欠載運(yùn)行，從而使機(jī)車牽引力不能充分發(fā)揮。

3 DF4D型機(jī)車牽引電動機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)

牽引電動機(jī)的工作條件十分惡劣，主要表現(xiàn)在：負(fù)載變化大；承受來自輪軌的沖擊力；使用環(huán)境惡劣。因此要使電機(jī)在運(yùn)行過程中保持良好質(zhì)量狀態(tài)，必須進(jìn)行很好的操作和維護(hù)保養(yǎng)，才可減少電機(jī)的故障，延長使用壽命和獲得機(jī)車的高運(yùn)轉(zhuǎn)率。

3.1 換向器的維護(hù)保養(yǎng)

換向器是直流電機(jī)的重要部件，它在高速旋轉(zhuǎn)時的機(jī)械穩(wěn)定性以及其表面氧化膜的狀態(tài)對電機(jī)換向器性能的影響很大。

（1）應(yīng)經(jīng)常注意觀察換向器工作表面。許多牽引電動機(jī)的故障在尚未造成前，可以根據(jù)換向器表面的異常狀態(tài)早作診斷，找出故障原因和部件，及時進(jìn)行處理。

（2）經(jīng)常用干燥的壓縮空氣吹掃換向器表面，如有油垢，可用浸有少量酒精或丙酮的無毛抹布擦拭干凈，并注意不要用油垢的或不干凈的手去觸摸換向器表面或更換電刷；如換向器表面有較明顯燒損痕跡而用無毛抹布擦拭無效時，可用鏡像砂紙進(jìn)行清擦。

（3）檢查換向器V形云母槽的表面狀態(tài)，應(yīng)經(jīng)常保持該部分清潔，如有燒痕，應(yīng)用玻璃砂布把燒損處打磨干凈。

3.2 電刷裝置的維護(hù)保養(yǎng)

刷架裝置是電機(jī)的重要部件之一，其質(zhì)量的好壞直接影響電機(jī)的換向性能，因此，必須對它有足夠的重視并經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

（1）檢查刷握及連線緊固螺栓是否松動，特別是刷架連線接頭是否接觸良好。

（2）常將電刷在刷盒孔上下移動幾次，除去碳粉及其他雜物，以保持電刷活動自如。并用塞尺檢查電刷與刷盒孔間的間隙是否在限度范圍內(nèi)。注意檢查刷辮不要碰上換向器的升高片，以及檢查電刷是否破損，刷辮是否脫落，若有應(yīng)及時更換。

（3）用電刷壓力測試儀檢查電刷壓力是否在規(guī)定范圍內(nèi)。

（4）檢查所使用的電刷牌號和制造廠家應(yīng)一致，更換電刷時同一電機(jī)應(yīng)使用同一廠家同一牌號的電刷；同一電機(jī)所使用電刷的高度差及同一電刷的雙分裂電刷的高度差不應(yīng)超過規(guī)定數(shù)值，否則應(yīng)進(jìn)行更換。

（5）檢查刷盒底面相對換向片的平行度符合技術(shù)要求，刷盒底面與換向器表面距離應(yīng)在2～5 mm范圍內(nèi)。

（6）換電刷前，應(yīng)先打磨電刷接觸面，使其與換向器圓弧面貼合，以保證良好的換向。

（7）檢查并調(diào)整刷盒，以保證刷盒上的電刷在電樞竄動范圍內(nèi)都在換向器工作面上。

（8）經(jīng)常應(yīng)用干燥的高壓空氣吹掃刷握，用干凈布擦拭絕緣刷桿外表面的油垢及污物。

（9）銼掉連線接頭和刷盒上因飛弧而造成的銅瘤或銅毛刺。

（10）檢查刷架定位銷裝置的固定情況。

3.3 電樞軸承的維護(hù)保養(yǎng)

軸承是電機(jī)中比較關(guān)鍵的部件，電樞軸承燒損，會使轉(zhuǎn)子固死、造成機(jī)破。

（1）經(jīng)常檢查電樞軸承的溫升

（2）檢查電樞軸承和抱軸軸承的密封情況是否良好

（3）電樞軸承的軸承室內(nèi)潤滑脂不能太多或太少，否則會引起軸承發(fā)熱。

4 DF4D牽引電機(jī)的故障分析與處理

4.1 軸承故障

這是發(fā)生在機(jī)械方面最主要的故障，而且問題往往較復(fù)雜，還導(dǎo)致了別的故障發(fā)生。由于牽引電機(jī)的工作條件惡劣，其軸承常見故障癥狀有保持架鉚釘松動、斷裂或外圍擋邊偏磨，滾珠及滾道剝離、灼痕、拉傷、裂紋、歪磨或徑向間隙增大，內(nèi)圈松動或咬死，軸電流電蝕及潤滑脂變質(zhì)，軸承甩油箱松動變形等。因此往往引起振動及噪聲增大，導(dǎo)致小齒輪碰撞磨損、繞組絕緣損傷、聯(lián)接線斷裂、換向不良、引起接地或環(huán)火、甚至發(fā)生轉(zhuǎn)子咬死難于轉(zhuǎn)動而發(fā)生裂軸等惡性事故。

（1）軸承損壞。更換軸承。

（2）軸承與軸配合過松或過緊。過松時在軸承上鑲套，過緊時重新加工軸到標(biāo)準(zhǔn)尺寸。

（3）電機(jī)兩端端蓋或軸承未裝平。將端蓋或軸承止口裝平，旋緊螺栓。

4.2 主附極和補(bǔ)償繞組接地

原因：機(jī)座內(nèi)面尖棱、焊瘤、凸臺及線圈護(hù)罩和彈簧墊板壓傷絕緣，更多的情況是主附極線圈在運(yùn)行過程中受到頻繁的振動沖擊，致使線圈或緊固螺栓松動，引起絕緣磨損及繞組短路。有時還發(fā)生線圈聯(lián)線絕緣卡破接地，少數(shù)情況也有因定子絕緣受潮油污或過熱老化損壞絕緣所致。對補(bǔ)償繞組主要是端部或聯(lián)線固定不牢，受振動沖擊力和過載磁拉力產(chǎn)生變化后，可能使絕緣破損接地。除開明顯是繞組低電位接地外，發(fā)生繞組接地故障后，要暫時切除該電動機(jī)。

處理：認(rèn)真清理機(jī)座安裝線圈的凸臺面，并對整個線圈加裝環(huán)氧酚醛玻璃布墊。各線圈壓弧時和裝配時，都要注意做到不損傷線圈絕緣。對線圈引線頭和鐵芯間的間隙要用絕緣板墊緊。由于加裝了彈簧墊板還不能從根本上解決主附極繞組的接地問題；宜取消線圈護(hù)罩和彈簧墊板，實(shí)行環(huán)氧樹脂澆注或上膠聚酯纖維氈壓絕緣結(jié)構(gòu)一體化，特別是環(huán)氧樹脂澆注一體化能很好地提高主附極繞組的耐振、耐潮、導(dǎo)熱和電氣性能，或采取填充泥固化成一體。對補(bǔ)償繞組，除槽部特別是槽口應(yīng)保障絕緣良好外，在兩端應(yīng)加裝絕緣綁扎箍環(huán)防止端部變形。將補(bǔ)償槽由向心槽改為平行槽后，則補(bǔ)償線圈可采用預(yù)制成型的連續(xù)絕緣，能明顯提高補(bǔ)償繞組絕緣能力和有利造修。此外，應(yīng)注意固定和保護(hù)聯(lián)線絕緣，特別注意卡子處不要損傷聯(lián)線絕緣。各對地絕緣應(yīng)包扎均勻緊固，最后整個定子施用整體浸漬無溶劑漆以提高絕緣能力。并注意保護(hù)牽引電動機(jī)有足夠的通風(fēng)量和避免絕緣受潮油污。對于繞組及聯(lián)線的活接地，則應(yīng)細(xì)心加以判別。

4.3 定子、轉(zhuǎn)子鐵芯故障檢修

定、轉(zhuǎn)子都是由相互絕緣的硅鋼片疊成，是電動機(jī)的磁路部分。定、轉(zhuǎn)子鐵芯的損壞和變形主要由以下幾個方面原因造成。

（1）軸承過度磨損或裝配不良，造成定、轉(zhuǎn)子相擦，使鐵芯表面損傷，進(jìn)而造成硅鋼片間短路，電動機(jī)鐵損增加，使電動機(jī)溫升過高，這時應(yīng)用細(xì)銼等工具去除毛刺，消除硅鋼片短接，清除干凈后涂上絕緣漆，并加熱烘干。

（2）拆除舊繞組時用力過大，使倒槽歪斜向外張開。此時應(yīng)用小嘴鉗、木榔頭等工具予以修整，使齒槽復(fù)位，并在不好復(fù)位的有縫隙的硅鋼片間加入青殼紙、膠木板等硬質(zhì)絕緣材料。

（3）因受潮等原因造成鐵芯表面銹蝕，此時需用砂紙打磨干凈，清理后涂上絕緣漆。

4.4 電機(jī)有不正常的振動或響聲

（1）電動機(jī)的地基不平，電動機(jī)安裝不符合要求。檢查地基及電機(jī)的安裝情況，加以糾正，并將松動的地腳螺栓用螺母旋緊。

（2）轉(zhuǎn)子與定子摩擦。校正轉(zhuǎn)子中心線；銼去定子，轉(zhuǎn)子內(nèi)外圓的硅鋼片突出部分；更換軸承。

（3）轉(zhuǎn)子不平衡。將轉(zhuǎn)子在車床上用千分尺找正后，針對具體情況，將轉(zhuǎn)子鐵芯或軸加以修復(fù)。

（4）滾動軸承在軸上裝配不良或軸承損壞。檢查軸承的裝配情況或更換新軸承。

4.5 電機(jī)溫升過高或冒煙

（1）定子繞組有短路或接地故障。打開電機(jī)，檢查定子線圈，用目測，耳聞，手摸檢測短路處。如短路嚴(yán)重，則更換電機(jī)。

（2）轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時和定子鐵芯相摩擦，致使定子局部過熱。檢查定子鐵心是否變形，軸是否彎曲，校正好轉(zhuǎn)軸中心線；更換磨損的軸承。

4.6 牽引電機(jī)環(huán)火

（1）電弧環(huán)火。將換向器端頭部分車出較大圓角，端頭部分的云母溝用銼刀開大些，以阻止電弧形成。

（2）對換向片出現(xiàn)的銅毛刺情況，處應(yīng)立即清除外，還應(yīng)檢查產(chǎn)生的原因。如是電刷跳動引起的，則應(yīng)合理調(diào)整電刷壓力和預(yù)防電刷嚴(yán)重磨損，及時更換磨損的電刷。

（3）對于片間電壓較高，經(jīng)常發(fā)生環(huán)火事故的電機(jī)，則應(yīng)適當(dāng)降低電壓保護(hù)整定值。對于因換向情況不好而經(jīng)常發(fā)生環(huán)火的電機(jī)，則應(yīng)加強(qiáng)對換向器的維護(hù)工作，防止換向惡化。

在刷架之間增設(shè)擋弧隔板，以減少電弧飛越的可能性。還可以利用電機(jī)通風(fēng)，正負(fù)刷架間造成軸向氣流，以產(chǎn)生吹弧作用，防止空氣游離和電弧飛越

4.7 竄油

竄油及油封不良，原因：油封不良及電機(jī)本分結(jié)構(gòu)不合理所引起。

處理：首先改進(jìn)傳動齒輪罩的裝配工藝，如增強(qiáng)齒輪罩分箱面接觸處的剛度，采用聚硫橡膠粘接其接縫處，并可以考慮適當(dāng)提高齒輪潤滑車軸油的粘度。對電樞滾柱軸承的油封，應(yīng)減少與轉(zhuǎn)軸間的間隙，并在油封迷宮入口處圓周涂抹密封膠或設(shè)置塑料甩油環(huán)。在傳動端端蓋的筋條上設(shè)置多個通大氣孔，以抵消后端蓋中心部的負(fù)壓吸入作用。對抱軸承，則在軸瓦內(nèi)面和領(lǐng)圈上畫回油溝，油箱上設(shè)置回油孔，并增設(shè)油封外檔板，防止齒輪箱油與抱軸潤滑油相竄。

4.8 電刷故障

電刷跳動火花大

（1）有銅刺和尖棱。需要重新倒角。

（2）電刷壓力太小。需要調(diào)整壓力或更換彈簧。

電刷過熱

（1）電刷壓力太大。需要調(diào)整壓力或更換彈簧。

（2）各電刷壓力不勻造成負(fù)載分配不均。需要更換不等高電刷，調(diào)整個別電刷的壓力。

5 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，電動機(jī)及控制設(shè)備的技術(shù)性能也日益完善。在工作中如何正確的使用和掌握其性能，還需要我們在實(shí)際工作中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，判斷電動機(jī)及控制設(shè)備存在的問題與故障處理，找出故障原因并加以分析，及時采取對策，以保證電動機(jī)及傳動設(shè)備的正常運(yùn)行。通過本課題的研究，使我維修牽引電動機(jī)的能力得到了鍛煉和提高。以后我會不斷努力的學(xué)習(xí)，使我在以后的工作中能夠得到有效的應(yīng)用。