一種實(shí)現(xiàn)直流牽引電動(dòng)機(jī)電樞旋轉(zhuǎn)烘焙的方法

高云霞 茅家鎮(zhèn) 溫樂平

(成都中車電機(jī)有限公司 四川 成都 610511)

直流牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子通常稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵芯、電樞繞組以及換向器等部件組成。電樞是機(jī)車將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的部件，通過齒輪驅(qū)動(dòng)輪對(duì)旋轉(zhuǎn)來牽引列車前進(jìn)。牽引電機(jī)安裝在機(jī)車下部轉(zhuǎn)向架上，運(yùn)行環(huán)境惡劣，一方面要承受機(jī)車運(yùn)行時(shí)輪對(duì)的劇烈振動(dòng)；另一方面，牽引電機(jī)需要強(qiáng)迫通風(fēng)，傳動(dòng)端是開放式的，運(yùn)行時(shí)風(fēng)雨砂塵、有害氣體等都會(huì)進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，對(duì)電機(jī)絕緣產(chǎn)生傷害。

機(jī)車運(yùn)行中直流牽引電機(jī)電樞發(fā)生接地曾經(jīng)是常見故障，接地故障發(fā)生后只有落輪修理。因此在提高直流牽引電機(jī)電樞絕緣可靠性方面做了很多工作，其中在真空壓力浸漆后再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)烘焙是一項(xiàng)重要措施。由于原先工藝工裝設(shè)備落后，操作困難，最后只能再增加一次普通浸漆工序，結(jié)果既費(fèi)時(shí)費(fèi)料，浸漆烘焙質(zhì)量也不易控制。目前針對(duì)這一課題，設(shè)計(jì)制作了與具有旋轉(zhuǎn)功能烘箱配套的直流牽引電機(jī)電樞浸漆和旋轉(zhuǎn)烘焙一體的工裝，對(duì)浸漆電樞進(jìn)行旋轉(zhuǎn)烘焙，取得了很好的效果。

傳統(tǒng)的兩次電樞浸漆、烘焙的工藝流程為：檢查→預(yù)烘→真空壓力浸漆→靜置烘焙→普通壓力浸漆→靜置烘焙→漆膜清理→噴涂表面覆蓋漆→檢查交出。由于換向器部位不能浸漆，浸漆時(shí)換向器端朝上，電樞為直立狀態(tài)，此狀態(tài)在烘焙加溫過程中，浸漬漆黏度變小，表面漆液會(huì)沿著電樞表層向下滴落流失。烘干后電樞下部會(huì)產(chǎn)生許多漆瘤，影響美觀，關(guān)鍵是在線圈和鐵心間出現(xiàn)空隙，嚴(yán)重影響電樞絕緣的一體性，給電樞絕緣的可靠性留下隱患。所以還需要再進(jìn)行一次浸漆和烘焙,以保證電樞的浸漆質(zhì)量和掛漆量。

為了實(shí)現(xiàn)直流牽引電動(dòng)機(jī)電樞真空壓力浸漆后旋轉(zhuǎn)烘焙，根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)情況，設(shè)計(jì)制作了操作簡單方便的浸漆、旋轉(zhuǎn)烘焙的工裝，在旋轉(zhuǎn)烘爐中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)烘焙。經(jīng)過旋轉(zhuǎn)烘焙的電樞表面漆膜均勻光亮，電樞掛漆飽滿，保證了電樞浸漆的質(zhì)量。實(shí)施后，工藝流程變?yōu)椋簷z查→預(yù)烘→真空壓力浸漆→旋轉(zhuǎn)烘焙→噴涂表面覆蓋漆→檢查交出。這樣就省去了現(xiàn)行工藝流程中的普通壓力浸漆和第二次烘焙工序，在保證浸漆質(zhì)量的前提下，縮短了制造周期，降低了制造成本。

1 旋轉(zhuǎn)烘焙方案

1.1 輪式旋轉(zhuǎn)烘焙

輪式旋轉(zhuǎn)烘焙方案是將浸漆后的直立電樞吊出浸漆架后翻轉(zhuǎn)成水平狀態(tài)，然后吊到滾輪旋轉(zhuǎn)烘焙架上(見圖1)，滾輪旋轉(zhuǎn)烘焙架放置在前開門烘爐的平板式小車上。旋轉(zhuǎn)烘焙架有4個(gè)滾輪，兩端各2個(gè)，分別支撐電樞軸的兩端。其中有1個(gè)滾輪為動(dòng)輪，帶動(dòng)電樞轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖1 滾輪旋轉(zhuǎn)烘焙架

將平車開入烘箱里，關(guān)閉爐門，啟動(dòng)滾輪，烘爐開始加熱升溫，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)烘焙。

此方案存在的問題：

(1)剛浸好漆的電樞需要吊出浸漆架翻轉(zhuǎn)后再吊到滾輪旋轉(zhuǎn)烘焙架上,電樞表面難以保護(hù),很容易被污染；

(2)電樞的旋轉(zhuǎn)是靠1個(gè)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的。為了保護(hù)電機(jī)軸在旋轉(zhuǎn)中不被損傷，滾輪由尼龍或黃銅制造，并進(jìn)行潤滑。由于電樞很重，轉(zhuǎn)軸直徑相對(duì)于電樞直徑又較小，造成電樞轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定，甚至可能停轉(zhuǎn)。因此烘干后的電樞表面漆膜很不均勻，需要進(jìn)行處理。

因此該方案沒有推廣使用。

1.2 架式旋轉(zhuǎn)烘焙

新制的架式旋轉(zhuǎn)烘焙工裝，一次裝拆即可完成電樞浸漆和旋轉(zhuǎn)烘焙2個(gè)工序，具體實(shí)現(xiàn)方案如圖2所示：底座上直立放置3個(gè)電樞，和原浸漆架相同；上面加一壓板，用以固定3個(gè)電樞軸，然后用3根拉螺栓將上壓板和電樞壓緊，使電樞和旋轉(zhuǎn)裝置成為一體。

電樞兩端露出的轉(zhuǎn)軸部分均為加工的配合面，在浸漆和烘焙時(shí)不能損傷。因此直立的下端即帶錐度的傳動(dòng)端放置在兩帶錐度的膠木座中，軸上套裝了耐高溫的橡膠密封圈，在真空壓力浸漆時(shí)防止漆進(jìn)入軸套污染電機(jī)軸。上端壓板孔與電樞軸之間放置了膠木制作的斜軸套，既保護(hù)了轉(zhuǎn)軸又便于對(duì)中壓緊電樞。

將浸好漆的電樞和旋轉(zhuǎn)架在翻轉(zhuǎn)機(jī)上整體翻轉(zhuǎn)90 °，電樞處于水平狀態(tài)，吊入旋轉(zhuǎn)烘箱進(jìn)行旋轉(zhuǎn)烘焙。旋轉(zhuǎn)烘箱為頂式開啟，下部有兩根圓輥，其中1根為動(dòng)輥，可調(diào)節(jié)工件旋轉(zhuǎn)速度。

1—底板；2—耐溫絕緣軸套；3—轉(zhuǎn)軸座；4—橡膠密封圈；5—上壓板；6—耐溫絕緣斜軸套；7—拉螺桿；8—立柱；9—吊環(huán)；10—吊環(huán)；11—螺母；12—彈簧墊圈。圖2 直流牽引電動(dòng)機(jī)電樞架式旋轉(zhuǎn)烘焙工裝

具體使用說明如下：

(1)在轉(zhuǎn)軸座內(nèi)面、耐溫絕緣軸套和耐溫絕緣斜軸套各面涂一層薄薄的硅脂，用棉紗擦去多余的硅脂，避免浸漆時(shí)絕緣漆附著。

(2)將電樞換向器端朝上立式吊起，將橡膠密封圈凸邊朝下套到轉(zhuǎn)軸上。

(3)將電樞緩緩插入已安裝好絕緣軸套的軸座中，注意壓正橡膠密封圈。3個(gè)電樞吊裝、安裝完畢后，在軸端放入耐溫絕緣斜軸套。

(4)吊裝上壓板，對(duì)準(zhǔn)各相應(yīng)安裝孔，裝上墊圈和螺母并緊固。

(5)進(jìn)行真空壓力浸漆。

(6)浸漆完成后，將旋轉(zhuǎn)工裝和電樞吊到翻轉(zhuǎn)機(jī)上，將電樞90°翻轉(zhuǎn)到水平位置，然后吊進(jìn)旋轉(zhuǎn)烘箱進(jìn)行旋轉(zhuǎn)烘焙(烘焙溫度175 ℃±5 ℃；烘焙時(shí)間10 h，其中旋轉(zhuǎn)烘焙4 h，靜置烘焙6 h)。

(7)烘焙結(jié)束后進(jìn)行后續(xù)漆膜清理、噴涂表面覆蓋漆以及檢查交出工序。

架式旋轉(zhuǎn)烘焙方案的優(yōu)點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)如下：

(1)通過架式旋轉(zhuǎn)烘焙方案的實(shí)施，省去了輪式直流牽引電動(dòng)機(jī)電樞浸漆工藝中的第二次浸漆和第二次烘焙工序，節(jié)約了浸漬漆用量，減少了電能消耗，縮短了生產(chǎn)時(shí)間；

(2)可同時(shí)安裝并實(shí)現(xiàn)3個(gè)電樞的旋轉(zhuǎn)烘焙，提高了生產(chǎn)效率；

(3)與轉(zhuǎn)軸接觸部分采用耐溫絕緣材料，能承受175±5 ℃高溫烘焙，方便安裝，利于保護(hù)轉(zhuǎn)軸不受損傷；

(4)上端采用斜軸套結(jié)構(gòu)，便于組裝并保證上壓板壓緊電樞，并且能夠?qū)D(zhuǎn)軸起到保護(hù)作用；

(5)橡膠密封圈上設(shè)有凸邊，可起到更好的密封效果。

2 方案驗(yàn)證

根據(jù)以上介紹，選擇了架式旋轉(zhuǎn)烘焙方案，并進(jìn)行了6臺(tái)電機(jī)驗(yàn)證。

2.1 外觀

使用架式旋轉(zhuǎn)烘焙方案的電樞出爐后，電樞外表面(鐵芯表面、線鼻處等)無流掛，漆膜均勻，如圖3所示。

圖3 架式旋轉(zhuǎn)烘焙后的電樞外觀

2.2 密封效果

浸漆后，工裝內(nèi)無積漆，密封效果良好，如圖4所示。

圖4 密封效果

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1電機(jī)參數(shù)

額定電壓：500 V；額定電流：680 A；額定轉(zhuǎn)速：760 r/min；最高電壓：1 200 V；最大轉(zhuǎn)速：3 100 r/min；冷卻通風(fēng)量：80 m3/min。

2.3.2試驗(yàn)要求

(1)電樞繞組對(duì)機(jī)殼絕緣電阻

采用1 000 V兆歐表測量，熱態(tài)要求不低于1.2 MΩ。

(2)對(duì)地耐壓

在超速、溫升試驗(yàn)后熱態(tài)情況下進(jìn)行。試驗(yàn)電壓為50 Hz正弦交流電，試驗(yàn)時(shí)間為1 min，試驗(yàn)電壓為3 400 V(按GB/T 25123.1，不與接觸網(wǎng)相連的繞組，交流試驗(yàn)電壓為：2U+1 000 V，U為正常運(yùn)行中能加到繞組上的最高對(duì)地電壓，因此：2×1 200+1 000=3 400 V)。

(3)小時(shí)溫升

在電壓500 V、電流720 A、冷卻通風(fēng)量80 m3/min工況下，電樞繞組允許溫升160 K。

(4)電樞繞組匝間絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)(短時(shí)升高電壓試驗(yàn))

在實(shí)際工作溫度下運(yùn)行空載發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)速不超過最大轉(zhuǎn)速(3 100 r/min)，使空載電壓等于1 560 V(按TB 1449規(guī)定1.3倍最高電壓，即1.3×1 200=1 560 V)，進(jìn)行歷時(shí)3 min的短時(shí)升高電壓試驗(yàn)，應(yīng)無匝間擊穿、閃絡(luò)現(xiàn)象。

2.3.3試驗(yàn)結(jié)果

絕緣相關(guān)及溫升試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 試驗(yàn)結(jié)果

由上表可以看出，VPI一次和旋轉(zhuǎn)烘焙的電樞各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果均符合技術(shù)要求，且與現(xiàn)行的二浸二烘和靜置烘焙的電樞各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果無明顯差異。

3 結(jié)論

采用架式旋轉(zhuǎn)烘焙的電樞外表面美觀，無流掛，漆膜均勻，且絕緣相關(guān)試驗(yàn)和溫升試驗(yàn)與傳統(tǒng)工藝無差異，在保證浸漆質(zhì)量的前提下，縮短了制造周期，降低了制造成本?！?/p>