牵引电机 篇1
铁道车辆用牵引电机绝缘轴承是为了防止电蚀引起牵引电机轴承的寿命降低, 用绝缘材料包覆轴承外侧, 防止电流通过的一种轴承。有可能通过牵引电机轴承的电流有:由磁路不平衡产生的轴电流;伴随逆变器驱动的脉冲状电压导致的漏泄电流;由于接地回路结构而产生的流经牵引电动机的接地电流等。日本铁道综合技术研究所开发了牵引电机绝缘轴承, 在以上任何情形下, 都可防止轴承的电蚀。该绝缘轴承是利用陶瓷喷镀或PPS (聚苯硫醚) 树脂在轴承外圈表面形成绝缘覆层。绝缘轴承目前被应用于许多牵引电动机。
译自日刊《RRR》2007, №1, 45 彭惠民 译 张 芳 校
牵引电机 篇2
1 硬件设计
1.1 牵引电机工作电流的监测
牵引电机工作电流的检测, 是通过采集机车主电路中每条支路的分流器信号实现, 具体转换过程如图1所示[2,3]。
1.2 状态信号的采集
为正确判定存在故障隐患的牵引电机, 必须结合具体的工况进行诊断, 自动切除故障电机时也需要判定工况, 所以在监测牵引电机工作电流的同时, 也监测空转、接地、卸载、电阻制动共4个状态指示信号, 具体引线如图2所示[4,5]。
1.3 自动卸载的实现
故障电机自动切除时, 必须在机车卸载的情况下进行, 要实现自动卸载就必须在控制回路中串入功率继电器的一个常闭触点 (XZJ) , 控制该继电器即可实现自动卸载。XZJ继电器常闭触点的两端分别接在269线号和272线号上, LJ继电器常闭触点的两端分别接在272线号和274线号上, DJ继电器常闭触点的两端分别接在274线号和275线号上, 如图3所示[6,7]。
1.4 故障电机的自动切除
该套监控装置在研制过程中, 始终坚持“故障导向安全”的原则。为此设置了一个转换开关, 如图4所示, 当转换开关扭转到原位置时, 机车控制回路通过原来的故障开关进行切除电机操作;当转换开关扭转到监控位时, 切除故障电机的操作通过加装的监控装置自动进行。因此即使监控装置发生故障也不会造成机车故障。为达到自动切除故障电机的目的, 在控制电路中串入继电器的常闭触点, 如图4所示, 控制继电器的闭合就可完成自动切除故障电机的任务[8,9,10]。
为保证故障电机自动切除后机车保护电路能正常工作, 把上述切除继电器对应的常开触点并联到保护电路中, 如图5所示, 机车原设计中该功能通过故障转换开关实现。概括地说, 自动切除故障电机是通过加装与故障开关并联的切除继电器实现的[11,12]。
2 软件设计
2.1 计算并比较电流
依次采集1～6号牵引电机工作电流, 并保存数据记录, 如此连续采集10次, 然后分别计算每台电机的平均电流值, 去掉该6个平均值中的最大和最小值, 计算出工作电流值处于中间的4台牵引电机电流平均值作为基准值, 上述平均值的最大和最小值与基准值进行比较, 偏差超过30%即判定为不合格, 存在故障隐患[13]。
2.2 记录并联显示数据
实时监测并显示各牵引电机的工作电流及6台电机的平均电流;实时计算并显示各电机电流的偏差百分比;记录、显示空转事件及其发生时间;记录、显示接地事件及其发生时间;记录、显示切除电机位置、时间以及数量。
2.3 存在故障隐患牵引电机的切除过程
在牵引工况下, 监控系统监测到工作电流超标的牵引电机时, 安装于司机室操纵台上的报警器进行提示: (1) 内部蜂鸣器报警。 (2) 牵引电机故障指示灯闪烁报警。
如果操纵司机确认此时切除有故障隐患的牵引电机时机妥当, 应进行如下操作: (1) 按压报警器上的响应按钮。 (2) 回手柄, 降低柴油机转速。 (3) 将机车卸载, 监控装置监测到机车卸载完成后, 立即切除存有故障隐患的牵引电机。
2.4 软件设计流程图
如图6所示, 该装置的软件先连续10次分别采集6个电机的电流。在这10次采集的电流数据中, 去掉最大和最小值, 计算8次电流的平均值。再通过是否有电阻制动开关量信号进行进一步判断。首先在电阻制动工况下, 通过判断6路牵引电流来决定是否报警, 然后在机车牵引工况下, 通过判断6路牵引电流的平均电流来决定是否用写记录子程序和报警子程序等。
3 结束语
随着中国铁路的快速发展, 对承担牵引任务的机车要求越来越高, 我国通过以市场换技术的方式引进了国外先进机车, 但是现存的国产东风系列内燃机车大多处于“青壮年”时期, 它们直接“退役”是一种较大的浪费, 通过加装相应的自动化装置, 发挥其潜能是必要、可行的。
内燃机车牵引电机故障诊断监控装置, 是针对DF4系列内燃机车牵引电机故障频发而研制的。该装置通过监测牵引电机工作电流及机车状态指示信号, 及时发现故障隐患的牵引电机, 自动将其从机车主电路中切除, 以避免故障升级, 造成更大的损失。
摘要：机车牵引电机是机车运行重要的核心设备, 同时又是保证行车安全和控制机车的关键设备。实现对机车牵引电机的实时监测, 可以减少因牵引电机引起的故障率, 提高铁路运输的安全和效率, 为实现机务设备的状态控制打下良好基础。文中提出了机车牵引电机故障诊断系统的总体设计方案。通过理论研究与实践验证, 采用单路直流电压隔离传感器完成了对6路牵引电机电流的准确采集, 并通过Petri网理论对数据进行故障诊断分析。
牵引电机轴承检测与故障判断浅析 篇3
【摘 要】本文分析了各型内燃、电力机车牵引电机轴承动态检测数据，根据检测波形，判断轴承运行状态，改进轴承检修质量。【关键词】牵引电机；轴承；振动；分析；故障判断。
【中图分类号】TM343 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0200-02
随着铁路运输长交路、重载的要求，牵引电机面临严峻的考验，电机轴承的质量对机车的安全运行也更为重要。牵引电机轴承从静态、动态检测，组装后检测尤为重要，对其检测结果的分析可以有效防止轴承故障的扩展，对行车安全是十分必要的。
1、轴承故障的表现形式
滚动轴承是电机运行的重要部件，引起轴承损坏的原因主要表现有滚动体或滚道表面由于疲劳产生的剥离；润滑不良产生的机械磨损或表面的胶合；温升较高而引起的变色、软化；冲击载荷过大造成表面出现压痕。以上现象会造成轴承失效，导致电机运行故障。
2、轴承故障检测方法
振动检测法是一种常用轴承检测方法。由于振动检测相比较噪声检测、温度检测、间隙测量、油膜电阻检测等方法更为直接、简便。并且，振动检测可以在运用中进行，有效地判断剥离、裂纹、磨损、电蚀、擦伤、压痕、烧伤等轴承故障。是目前运用广泛的轴承故障检测方法。该方法通过传感器采集信号，通过傅里叶变换生成频域信号。通过对该信号进行分析、筛选。根据各个部件的运行频率，判断轴承故障位置。
3、检测与波形分析
通过对检测频段的区分，将设备的检测频率设定在8KHz的中频段，有效涵盖轴承各个元件的固有频率。通过高通滤波，将频率在1KHz以下的低频成分滤去。以减少因电机机械及电源干扰对测量结果的影响。参考检测仪计算出的峭度系数Kv及加速度均方根值（R.M.S 值）来判断轴承是否存在故障。
3.1、主要参数设置
解调率： 1
带通宽度： 10%
高通下限： 2000HZ
aera of PSD频率限： 2000～8000Hz
共振频率： 与传感器共振峰频率接近
信号类型： 交流/预包络
截止频率： 8000HZ/400Hz/200Hz（简易/精密/低频）
灵 敏 度： 为传感器灵敏度（PC/g）
窗口类型： 海宁窗
时域平均： 1次
频域平均： 8次/1次（简易/精密、低频）
3.2、简易检测
利用振动波形检测设备，检测各部件运行时的振动波形，通过波形分析判别轴承运行情况。根据初始数据积累，跟踪轴承运行情况。将各型牵引电机的转速设定为1500±20r/min，每五分钟进行一次测量校正；测点选择轴承承载区径向测量，测点需进行除漆、打磨，并避开螺栓紧固位置；应对测量数据进行有效性分析，排除交流电、机械共振等干扰。共记录五组测量数据，分析五组数据，若每组Kv、grms 值都符合如下标准传动端Kv≤5、Grms≤8；非传动端Kv≤4.5、Grms≤6，则判定轴承良好，诊断完毕。若传动端Grms≥8时需进行精密分析或低频分析，Grms≥10时解体检查；非传动端均方根值Grms≥6时进行精密分析，Grms≥10时解体检查。通过简易诊断我们对轴承进行判断，剔除出的轴承需进行进一步分析。
3.3、精密及低频分析
该方法利用故障信号具有冲击振动的特点，采用共振解调法将故障冲击产生的高频共振响应波放大，通过包络检测得到其低频波形，再采用频谱分析找出故障频率，确定故障位置。滚动轴承的主要频率计算参照表3-1。
通过理论计算，可以得到电机的故障频率。但因转速测量方法不同，需对转频进行校正，以保证特征频率的准确性。同时对电机再进行低频分析，通过对振动信号进行低通滤波，查找电机是否存在摩擦、转子动平衡、组装间隙过大造成的低频振动。
3.4、分析实例 1、对一台落修电机进行检测，简易诊断结果均方根值超出试验标准。调整试验参数后，进行了精密分析，如图3.1。功率谱中非常清楚的显示了特征频率。此时，电机转速1484r/min；通过计算峰值频率136Hz、273Hz为外圈的特征频率和2倍频，判断外圈存在剥离，解体后得到验证。图2
牵引电机 篇4
1.在牵引电机拆卸方面：经过近三天的配合拆卸工作后对其拆解工作有了大致
了解，该作业至少需要两个人同时进行，尤其是在拆解牵引电机外壳的时候，需要两个人一前一后同时进行，且其轴端相差不能超过0.5mm。在作业的时候需要随时确认其拆卸状态，以便保证其随时处于0.5mm内的差距。
2.拆解轴承时，需要使用液压千斤顶，按照工艺流程进行装配
3.在组装牵引电机方面：需要按照其拆解的相反步骤将其进行。
4.在安装轴承时需要使用轴承加热器进行加热：使用工频加热器加热后需要进
行退磁；我部采购的是中频加热器，是否需要退磁呢？
5.电机实验方面：在进行过除尘拆解工作的牵引电机只需要进行磨合实验，分
别为450rpm/min正反转各1小时和1200rpm/min各1小时
6.工作敬业精神方面：日本人工作很买力气，不知疲倦，十分敬业，值得学习。
7.规定：轴承加热里面160度，外面120度；
8.日本人实际作业：轴承加热里面150度，外面100度。（原因：工作熟练。）
9.实验时看电机的温升，温升在55K以内的算正常，本次试验电机温升在8K
以内。
牵引电机 篇5
关键词：异步牵引电机,全速域,直接转矩控制,过渡策略,仿真
1 引言
牵引传动系统控制策略的选择是决定其性能优劣的关键因素[1]。直接转矩控制(DTC)技术作为一种高性能交流调速技术，在高速列车主传动等大功率系统中得到了广泛应用。与矢量控制相比，直接转矩控制具有更优的动态响应能力，且无需复杂的坐标变换，控制目标更加明确[2,3,4]。同时，由于在估算磁链和转矩时，只需要电机定子侧参数，因此其对电机参数的依赖性相对于矢量控制有所减弱[5]。但传统直接转矩控制系统的开关频率并不固定，不能充分利用变流器的开关资源[1]。文献[6,7]采用直接转矩控制与矢量调制相结合的方式实现了开关频率的近似恒定。文献[8则通过一个转矩控制器来代替传统的三态滞环比较器，也达到了降低开关频率的目的。
本文针对异步电机的牵引特性，将电力牵引运行分成3个调节区域，重点研究了前2个调节区域，设计了在不同速度区域内能近似恒定开关频率的直接转矩控制算法，并采取有效的算法切换过渡措施，实现了算法间磁链和转矩的无跳变切换，建立起全速域直接转矩控制的仿真模型，实现了恒转矩区和恒功率区的调节。
2 全速域直接转矩控制算法设计
通常情况下，电力牵引运行可分为3个运行调节区[9]：启动加速区(恒转矩区)、恒功率输出区和提高速度区或自然特性区，如图1所示。
恒转矩区(基速n0以下范围)。在该区域保持气隙磁通近似不变，电动机可以在任何速度下发挥较大转矩，通过控制转差频率为固定值，即可使得牵引电机在恒转矩下工作。在恒转矩区的低速域，采用改进的圆形磁链轨迹DTC控制方式;在恒转矩区的中速域，采用十八边形磁链轨迹DTC控制方式;在恒转矩区的高速域，采用六边形磁链轨迹DTC控制方式。
恒功率区或弱磁范围I(n0
2.1 低速域直接转矩控制算法
传统基于开关表的圆形磁链DTC中，系统具有开关频率不固定，电流正弦性差，谐波含量高，转矩脉动大的缺点。为解决上述问题，本文采用基于空间矢量脉宽调制的直接转矩控制(SVM-DTC)方式[10]，该方案基于定子两相αβ静止坐标系，由转矩和磁链求得下一时刻需要施加的定子电压矢量，再将该矢量经过空间矢量调制得到所需开关信号，其控制过程如图2所示。
SVM-DTC控制方式是将电磁转矩设定值与反馈值之差通过PI调节器，其输出可定义为消除转矩误差所需的角度差△xd，由于在控制过程中定子磁链会继续向前运动，其在一个控制周期内走过的电角度表示为△xσ，将二者叠加，即可得到下一控制周期磁链需要走过的角度。同时，将磁链设定值与反馈值之差通过PI调节器，其输出可定义为下一周期磁链增量系数KΨ，再根据磁链目标值，并结合磁链方程，可求出作用在逆变器上的电压矢量：
式中：ωsl为转差转速，ωsl=2TeRr/3np|Ψs|2;Teref,Te分别为给定转矩和估算转矩;Ψsref，Ψs分别为给定磁链和估算磁链;Ts,np，ωr分别为控制周期、电机极对数及转子转速。
假设当前控制周期的定子磁通角度为θ，若下一控制周期能使定子磁链达到给定磁链，则：
那么在控制周期内定子磁链的增量△Ψs为
假如控制周期Ts足够短，则有下式成立：
由此，可得到参考电压矢量为
其中，usαref,usβref包含了下一周期所希望得到的转矩和磁链信息，将该参考电压矢量进行空间矢量调制，就可以得到逆变器的门极脉冲。
2.2 中高速域直接转矩控制算法
当电机转速上升时，逆变器开关频率随之上升，零电压作用时间与次数大大减少，定子电压的平均值比较大，定子电阻压降的影响也可以忽略。为降低开关损耗，并且充分地利用直流侧电压，在中高速范围内采用多边形磁链轨迹DTC控制方式，其系统控制结构如图3所示。
在15%n0～85%n0范围内，采用十八边形磁链轨迹直接转矩控制方式。它是在正六边形的基础上，对其进行折角处理，使定子磁链运行于内、外正六边形上，得到接近于圆形的十八边形磁链轨迹，如图4所示。此种控制方式不仅简单易行，而且具有较高的磁通利用率，当选择特定的折角时，还能够消除特定次数的谐波，其详细分析过程见文献[11]。
在85%n0～100%n0范围内，采用六边形磁链轨迹直接转矩控制方式。它是在每一个扇区，只采用一种有效矢量和一种零矢量来实现对电机的控制，因此其磁链轨迹为正六边形，如图5所示。此种控制方式不仅结构简单，而且能够充分地利用直流侧电压。
由于多边形磁链轨迹直接转矩控制的开关频率仍旧不固定，导致开关损耗不均匀。为了能近似恒定逆变器开关频率，在控制系统中，引入了频率调节器，通过调节转矩滞环的容差，达到实际频率跟踪给定频率的目的。
2.3 弱磁高速域直接转矩控制算法
当电机的转速达到基速(n0)时，传动系统不再能够继续增加转速，因为电机的定子电压已经接近反电动势的大小，此时，需通过降低定子磁链幅值来限制反电势的大小，从而达到提高转速的目的。在DTC控制系统中直接控制定子磁链的幅值给定，便可以实现弱磁功能，控制系统框图如图6所示。
电机进入弱磁域运行时，磁链轨迹依然是六边形，但在基速域起作用的零矢量会退出控制，工作电压为6个有效电压矢量，定子磁链将会以最大速度旋转，此时，转矩的调节是依靠功率PI和动态磁弱PI共同作用来实现的[1]。
2.4 不同DTC控制算法仿真
根据不同速度域的控制算法，分别搭建直接转矩控制系统的仿真模型，SVM-DTC控制仿真结果如图7所示;十八边形磁链DTC控制仿真结果如图8所示;六边形磁链DTC控制仿真结果如图9所示;弱磁方波控制仿真结果如图10所示。
3 DTC控制算法切换过渡措施
在直接转矩控制系统中，由于不同速度域采用不同的磁链轨迹控制方式，因此，在不同速度域间需要对算法进行切换，为了使不同算法能够顺利切换而不引起转矩和磁链的跳变，采用速度滞环和等磁链幅值的切换措施。
采用滞环切换代替速度点切换，目的是防止因速度波动而导致算法间的频繁切换。当速度进入速度滞环内时，并不急于切换，而是同时运行相邻速度域的两种控制算法。当磁链在β坐标系下的任一分量幅值与圆形磁链幅值相等时，完成圆形控制与十八边形控制切换，考虑到磁链位置的可确定性，只在图12中的A,B,C,D,E,F 6个点附近发生切换;当磁链在β坐标系下的任一分量幅值与外六边形滞环容差值相等时，完成十八边形控制与六边形控制切换。不同算法切换点示意图如图11所示。
4 全速域DTC控制仿真与分析
DTC控制系统中所采用电机参数为：额定功率562 kW，额定线电压2 700 V，额定电流145A，最高转速5 900 r/min，额定转速4 100 r/min，定子电阻0.113 5Ω，定子漏感1.41 mH，转子电阻0.072 3Ω，转子漏感1.85 mH，互感52.62 mH，极对数2。
中间直流侧电压设定为3 000 V，为了减少仿真时间，设置转动惯量为5 kg·m2。
为模拟高速列车实际运行过程，仿真设计如下：t=0 s时，给定转速为n*=5 000 r/min(相当于高速列车运行速度v*=311 km/h);t=3 s时，给定转速为3 000 r/min(相当于高速列车运行速度v*=186km/h);t=5 s时，高速列车上i=1.5%的坡道。DTC控制系统仿真结果如图12所示。
由仿真结果可知，在基速域(恒转矩区)，逆变器按脉宽调制方式工作，3种不同磁链轨迹的直接转矩控制方式控制效果良好，并且实现了控制方式的平滑过渡，没有出现大的磁链畸变;从恒转矩区进入恒功区阶段，由相电压波形可知，作用于逆变器的零电压矢量变少，完全进入恒功区后，零电压矢量退出作用;当完全进入恒功区后，定子磁链随转速上升而减小，系统按弱磁域特点运行，此时电机的输出功率恒定，转矩与速度基本成反比关系，转速的上升变缓。当牵引异步电机转速从5 000 r/min下降到3 000 r/min的过程中，系统从牵引工况转换进入制动工况，电机功率及转矩均变为负值。当列车进入1.5%的坡道时，控制系统依然能够保证列车稳定运行。
5 结论
本文根据异步牵引电机的特性，研究了一套适合于异步牵引电机的全速域直接转矩控制算法，采用空间矢量调制及PI频率调节器的方式近似恒定了逆变器开关频率，同时，引入算法过渡切换措施完成了磁链和转矩的无跳变切换。最后采用高速列车的数据作为仿真参数，对全速域直接转矩控制系统进行仿真建模，仿真结果验证了该控制系统能够满足高速列车的基本运行特性。
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牵引电机 篇6
1 牵引电机轴承的失效形式
洛阳机务段配属的6K型电力机车均为1987年从日本进口, 牵引电机轴承采用圆柱滚子轴承。滚动轴承的正常失效形式是滚动体或内外圈滚道上的点蚀破坏, 这是在安装、润滑、维护良好的条件下, 由于大量重复地承受变化的接触应力所致, 轴承点蚀破坏后, 在运转时通常会出现较强烈的振动、噪声和发热现象;除了点蚀以外, 还可能发生其他多种形式的失效, 例如, 润滑油不足使轴承烧伤;润滑油不清洁而使滚动体和滚道过度磨损;装配不当导致轴承卡死、内圈胀破、挤碎内外圈和保持架, 据统计, 2006至2007年, 洛阳机务段承修的6K机车牵引电机轴承故障中, 保持架铆钉断占轴承故障的7%, 滚动体破裂为17%, 滚动体剥离掉块为12%, 内圈滚道点蚀为28%, 外圈滚道剥离为13%, 内圈滚道擦伤为19%。
2 轴承烧损的特征及原因分析
2.1 轴承烧损的特征
从近年来发生的6K机车牵引电机轴承烧损情况分析来看, 主要有以下特征:①轴承滚动体与内外圈滚道卡死;②轴承及其外挡盖严重过热变色;③内圈产生轴向相对滑动;④轴承保持架断裂;⑤外圈滚道点蚀严重;⑥润滑脂烧化变稀;⑦内圈滚道表面与滚动体有粘合等, 如图1所示。
2.2 原因分析
(1) 轴承质量。
轴承在生产过程中如果采用的材料质量不高, 机械加工工艺和热处理过程不符合相关规定, 都会导致出厂新轴承的疲劳强度、接触强度及抗断裂强度大大降低, 进而直接影响轴承的使用寿命。
(2) 轴承装配工艺。
牵引电机滚动轴承只有正确安装才能保证其寿命。表面存在锈迹、擦伤现象, 不符合要求的轴承应严禁组装。组装过程中, 对端盖、转轴以及轴承箱的同轴度应认真校验, 对弯曲、平行、对中、轴承精度、润滑油脂装入量、动平衡等工艺要求也应严格执行, 上述任何一个指标不符合技术规定, 都会导致轴承工作一段时间后出现某种形式的失效而无法正常转动。
(3) 轴承使用维护。
轴承滚道里的润滑脂长期处于被强烈搅拌的状态, 轴承的转矩大, 温度高, 而且不平衡, 润滑脂就容易变质和流失, 在这种情况下, 轴承就会缺油干磨, 造成轴承温度升高。温度进一步升高后就会出现恶性循环, 不但会使保持架和滚动体中的润滑脂变稀流失掉, 而且还会使轴承盖中的润滑脂变稀流失掉, 进而导致轴承内圈热膨胀破裂、轴承游隙减小、内圈和轴颈间配合松动、滚动体与内外滚道粘合等, 最终产生轴承内、外圈和滚动体完全卡死的严重故障。
3 防止措施
3.1 改进牵引电机轴承装配工艺
牵引电机轴承在安装过程中应注重两个方面的要求:①轴承内圈和轴颈的配合过盈量应符合相应要求, 若两者的过盈量太小, 则在转动过程中, 内圈和轴颈之间的配合就有可能发生松动或内圈和轴之间可能发生相对滑动, 进而导致轴承滚动体与滚道间摩擦力增加发生烧损;相反, 若两者的过盈量太大, 内圈的弹性膨胀而使轴承游隙减小, 容易造成内圈破裂滚道损坏, 滚动体无法正常转动后发生卡死烧损现象;②轴承装配过程中必须严格按工艺要求来控制游隙尺寸, 6K机车牵引电机轴承径向游隙自由状态下传动侧为0.135～0.165 mm, 换向侧为0.105～0.125 mm, 装配后传动侧为0.07～0.22 mm, 换向侧为0.06～0.12 mm, 装配前后应逐个认真检测, 确保实际尺寸符合上述要求。
3.2 定期加注润滑脂及取样化验
对于高速滚动轴承来说, 润滑的好坏直接影响着滚动轴承的寿命。轴承中的润滑脂不仅可以降低摩擦力, 还可以起着散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。滚动轴承的装脂量一般为其内部空间容积的1/3～2/3, 轴承含脂量过少, 导致润滑不足;含脂量过多, 引起轴承的摩擦力增加, 搅动剧烈, 从而导致轴承过分发热, 使润滑脂油脂分离, 稀化流失。润滑脂的不清洁也可引起滚动体与内外圈滚道间的摩擦加大发生磨损, 因此对于牵引电机轴承需要定期加注润滑脂和取样化验, 保证轴承润滑良好。
3.3 加强周期性顶轮检测
顶轮检测是及时发现机车轴承故障的一种强有力的手段, 它采用振动诊断技术, 对机车牵引电机轴承故障进行动态检测, 其中简易诊断法采集Kv、Grms等指标参数来判断电机轴承有无异常, 而精密诊断法则对所测的故障脉冲信号进行共振解调处理, 采用频谱分析方法, 找出电机轴承的故障特征频率, 进一步判断电机轴承发生故障的部位。但由于轴承故障的出现、发展过程比较复杂, 按照段里现在执行的20万km的顶轮周期显然是不够的, 对于故障发展较快的轴承有可能维持不到顶轮检测周期就会发生轴承烧损固死现象。从多年的现场经验总结来看, 6K小辅修机车顶轮检测以5万km为周期比较合理, 同时严格按照表1所示转速和门限值加强顶轮检测, 这样基本可以遏制轴承故障的的发生。
牵引电机 篇7
牵引电机线圈制作工艺是指把扁铜线或电磁线经过绕制、成型及绝缘包扎等工序, 使之成为成型线圈的过程。在我公司, 现有生产的主要产品已从直流牵引电机向交流牵引电机转变, 其生产的线圈也已由直流电机特有的磁极线圈、转子线圈为主导产品, 转变为以交流牵引电机定子线圈为主。至今为止, 公司生产的交流牵引电机已有几万台, 积累了大量的关于交流牵引电机线圈制作的经验。同时, 在不断的实践中, 线圈制作工艺水平也得到了提升, 达到并超过了国际先进水平。
1 线圈制作的培训教材现状
虽然交流牵引电机线圈制作技术已经得到了发展, 但是纵观国内电机制造业, 关于牵引电机线圈制作的最新培训教材是少之又少。这些培训教材中有一些是国家编制的职业技能培训教材, 这种教材针对范围广, 理论知识较多, 与实践结合较少; 一些是大中专职业院校编制的授课教材, 虽然理论知识相对少些, 但是与最新的线圈制作工艺仍有不小的差距, 无法将之直接应用到对线圈制作操作员工的实际培训中去。
2 线圈制作的培训教材存在的问题
直流牵引电机向交流牵引电机的转变过程中, 在对操作员工进行技能等培训中, 不仅需要现有的关于直流电机线圈制作的培训教材, 而且更急切需要满足现有线圈制作工艺的培训教材对相关员工进行培训。在十几年的工作经历中, 经常需要对线圈制作操作员工进行相应的线圈制作工艺培训。但是, 在进行培训的过程中发现, 线圈制作培训教材较少, 且主要以介绍直流电机的线圈制作工艺为主, 与现有状况不相符合。同时, 这些教材主要还存在以下三个方面的问题。
2. 1 对象单一
很多培训教材均在20 世纪七八十年代时编写, 那时主要以直流牵引电机为主, 因此, 这些培训教材也主要说明了直流牵引电机线圈的制作过程, 包括使用的设备、工装及操作方法, 而关于交流牵引电机线圈制作的内容基本未能涉及。
2. 2 内容陈旧
除此之外, 从培训教材的内容可以看出, 这些线圈的制作工艺过程简单, 工艺装备水平较低, 同时产品生产年代久远, 不贴近实际, 教材实用性不高。在今天, 牵引电机设计水平提高很快, 其绝缘等级不断提高, 因此, 线圈所使用的绝缘材料、工艺装备水平、检测手段等都有了突飞猛进的发展。新材料、新工艺的不断推陈出新, 极大提高了线圈制作工艺水平。
2. 3 内容简单
有些培训教材的内容简单, 只简单罗列一些线圈的结构及制作工艺过程, 未能深入描述不同线圈的制作工艺, 指导性不强。
因此, 与时俱进, 不断发展, 不断出新, 把牵引电机线圈制作领域的新科技、新技能、新工艺方法及新工艺装备等内容增加到线圈制作培训教材中, 是一件迫在眉睫的工作。只有这样, 才能使培训教材更好地服务于线圈制作相关员工的培训教育工作, 才能满足培训发展的需要。
3 如何开发合适的培训教材
从以上分析可以得知, 牵引电机线圈制作培训工作主要是为了满足现有线圈操作员工提高操作技能, 在充分保证产品质量的情况下, 同时满足新项目开发及新工艺技术的应用。现有培训教材主要存在对象单一, 内容陈旧等问题, 无法跟上公司的发展需求, 因此, 迫切需要对线圈制作教材进行编写, 以解决这些问题。如何编写适合线圈制作的培训教材, 确定培训内容是编写该培训教材的关键所在, 为了更好收集掌握线圈制作最新工艺技术, 主要从以下几个方面入手。
3. 1 结合实际, 搜集培训素材
3. 1. 1 确定教材包含的对象范围
现有生产的直流牵引电机产品主要有各类ZD编号的, 同时, 最多生产的则是交流牵引电机的HXD1B, HXD1C, 各类动车及高铁牵引电机, 同时, 还包括十几种型号的城轨地铁产品, 因此, 线圈制作培训教材不仅需要包括直流牵引电机线圈制作, 更多的内容则是交流电机线圈制作内容, 这样, 培训教材的内容则会更加饱满、全面。
3. 1. 2 收集每一种产品的工艺技术状况
不同的产品具有不同的制作工艺, 现有产品所分的两大类型, 即直流牵引电机和交流牵引电机, 其中直流牵引电机线圈包括定子类的线圈, 主要有主极线圈、换向极线圈及补偿线圈, 再有就是转子线圈, 主要有电枢线圈及均压线, 而交流牵引电机主要有定子线圈。这几种线圈的结构特点不同, 其制作工艺也是完全不同的, 如直流牵引电机多用到扁铜线, 而交流牵引电机多用到电磁线, 在直流牵引电机用到的电磁线中, 较多用到的是玻璃丝包薄膜绕包铜扁线, 交流牵引电机线圈用的电磁线则为聚酰亚胺薄膜烧结铜扁线。因此, 把每一种线圈的结构特点、工艺技术状况等各方面进行汇总、分析, 确定最主要的培训素材。
3. 1. 3 加入与线圈制作相关内容, 避免单一
1) 电磁方面知识。对牵引电机线圈来说, 其作用是通入直流或交流电流, 在线圈中产生不同的感应磁场, 如主极线圈是产生主磁场, 电枢线圈是产生感应电动势和电磁转矩, 实现电能向动能的转变。因此, 电机原理, 电机学中的电路及磁路等知识就显得不可缺少, 掌握一些电机原理及电磁知识是十分必要的。
2) 绝缘方面知识。线圈制作中有一道工序为绝缘包扎, 需要把一种或几种绝缘材料按一定的规范缠绕在铜导体上的过程, 因此线圈是与不同的绝缘材料紧密相关的, 只有通过绝缘材料, 才能把线圈的铜导体与机座等带电体隔开。不同的绝缘材料有不同的耐热等级, 其代表性材料也不同。绝缘材料有不同的性能特点, 其寿命决定了电机的使用寿命, 因此, 必须加入绝缘方面的知识。
3) 金属方面知识。在电机制造中, 普遍用到的金属是铜。线圈制作一般用到的为含铜量在99. 99% 的纯铜。铜具有优良的导电和导热性, 居所有工程金属材料之冠, 这是它在当前电气化和电子信息社会中产生举足轻重作用的主要依据。铜还有许多优异的综合性能: 它对大气、海水、土壤以及许多化学介质有很强的耐蚀性; 它在结构上刚柔并济, 富有弹性, 耐摩擦, 抗磨损; 除了上述众多的使用性能外, 它还有一系列良好的加工、铸造、焊接、易切削等工艺性能, 从而使它获得了经济和广泛的应用。铜的优良性能决定了线圈制作中的不可或缺性, 因此, 也是线圈制作需要掌握的知识之一。
4) 焊接及检查试验知识。牵引电机线圈需要连接, 一般采用焊接方式。需要焊接的接头尺寸小, 数量多, 形式多种多样;而且大多数接头都是在空间狭窄、邻近绝缘物的条件下进行焊接的, 因此, 如何保证焊接质量, 也是线圈制作中的一项重要知识。同时, 线圈制作需进行一些检查试验项点, 也是保证线圈制作质量的一种有效手段。
5) 加入线圈制作中出现的质量案例, 强化线圈制作质量意识。线圈制作过程容易出现的质量问题是匝间、相间短路及对地击穿, 结合实际工作中的经验, 在培训教材中加入不同的质量案例, 有助于在线圈制作中避免再次出现类似问题。
3. 2 确定培训教材的存储和输出形式, 开发相应教材
牵引电机线圈制作工艺, 既与理论知识有紧密的联系, 最重要的是与实际操作息息相关, 可以说操作员工的操作技能决定了线圈制作工艺水平的高低, 决定了线圈质量的好坏。
因此, 线圈制作培训教材的存储和输出形式主要有两种, 一种是传统的书本教材, 这样有助于操作员工随时进行学习、记忆和背诵。同时, 在此基础上, 对一些线圈的制作工艺过程, 可以开发设计视频方式, 有助于形象地展示线圈制作工艺过程所需的设备、工模量具、仪器仪表、材料或配件, 在视频中, 不仅有操作员工在进行实际操作, 同时加以声音辅助说明, 形象且完整地记录该产品的制作工艺过程。
4 结语
本文从线圈制作的培训教材现状出发, 详细说明了现有培训教材存在的问题, 并针对存在的问题进行分析, 提出了开发线圈制作培训教材的几个步骤, 以解决上述存在的问题。通过以上步骤开发的培训教材, 不仅可以完善线圈制作培训教材内容, 而且可以进一步解决线圈制作存在的质量问题, 为培养线圈制作的高级技能人才提供强有力的保障。
摘要：以牵引电机线圈制作为出发点, 指出了目前牵引电机线圈制作方面存在的培训教材对象单一, 内容陈旧、不全面, 无法满足现有牵引电机线圈制作工艺的培训需求。通过分析, 提出了开发牵引电机线圈制作培训教材的步骤和方法。
关键词：牵引电机,线圈,工艺,步骤
参考文献
[1]孙克军, 赫苏敏, 高玉奎.中小型交流电机绕组制造工艺与试验方法[M].北京:机械工业出版社, 2000.
牵引电机 篇8
1 牵引电机轴承端盖固定螺丝松弛断裂的危害
牵引电机是机车或动车等轨道交通工具上常用的一种电机。牵引电机轴承端盖固定螺丝的松弛和断裂有可能使牵引电机轴承烧损固死,导致电机不能正常工作,因此成为安全隐患,影响机车的安全运行,干扰正常的运输秩序。除了会产生安全问题外,由于牵引电机轴承端盖固定螺丝的松弛和断裂,导致牵引电机落修处理过程中,人力及物力的浪费,影响机车的正常供应。总而言之,看似牵引电机轴承端盖固定螺丝的松弛和断裂事小,但由此引发的一系列问题,都会给人们的交通安全带来很大威胁,给交通秩序和检修秩序带来很大的影响。
2 螺丝断裂原因分析
2.1 螺丝生产过程不规范,质量不过关
对牵引电机轴承端盖固定螺丝断裂的原因分析,首要考虑螺丝的自身问题,即螺丝生产过程不规范,质量不过关的问题。通过分析,这一问题可能主要体现在生产材料把关不严、生产工艺不成熟、测试方法单一、监管力度不够等方面。生产材料是产品的源头,材料的选择不合理或把关不严,很容易造成产品的寿命短、产品易断裂等问题。生产工艺的成熟程度也是影响成品质量的关键因素,很多工厂为了使工艺流程简单,实施方便,设计的生产工艺工程不够精细,或是模具简化,对生产工艺工程要求不够严格,导致生产出的产品耐受力不够,易磨损、断裂。在产品检测的过程中,单一的检测方式不能全面检测出产品的优劣性能,同时,监管体制机制不完善也会导致生产懈怠,导致产品质量不高。
2.2 轨道设计不合理,列车损耗过大
牵引电机常常采用半悬挂式安通过抱轴承合抱在轮轴上,这种情况下经常出现牵引电机轴承压盖螺栓断裂松弛的现象。当机车通过曲线轨道时,钢轨对机车轮对轮缘会产生一个轴向力,轮轴向移动会对牵引电机产生一个轴向力,带动电机一起移动。牵引电机轴承端盖固定螺丝的松弛和断裂有可能使牵引电机轴承烧损固死,导致电机不能正常工作,影响机车的安全运行,成为安全隐患。因此,轨道的设计,尤其是曲线轨道的设计,是决定牵引电机轴承压盖螺栓磨损度的重要因素,是导致安全隐患出现的一大因素。
2.3 检修工作不完善
对牵引电机轴承端盖固定螺丝断裂的原因分析,很有可能是检修工作没做好。设置合理的检修制度,对于解决牵引电机轴承端盖固定螺丝断裂,解决机车的安全隐患,促进交通秩序和维修秩序的正常运转有着重要的作用。对于检修工作,可以从定期检修和故障检修两方面来考虑。对于一些出现过类似问题的机车,需要重点进行维护,最大化的避免安全问题的出现。对于整体维护,可以采用定期检查修理与抽样检查的方式相结合,以避免有关部门的懈怠而造成安全悲剧。抽样检查可采用第三方的模式,即能提高定期修理的质量要求,还能有效提高整体的工作效率。
3 对螺丝松弛断裂的有效预防措施
3.1 加大螺丝生产监管力度
针对螺丝生产过程不规范,质量不过关的问题,可以考虑从材料、生产工艺、测试方法、监管体制等方面进行改进。材料的合理选用十分重要,在沿用传统材料的基础上,将模拟仿真与少量成品试验相结合,大胆创新的发掘适合的新材料。沿用传统材料加工时,也要注意材料的把关。生产工艺的成熟程度也是影响成品质量的关键因素。可以使用简单化的工艺流程,但这一切都必须建立在成品严格符合工程要求的基础上,可以积极创新,努力研究出多种不同的工艺流程,仔细对比,并通过试验分析,选择出一种最实用高效的生产工艺,以提高产品质量和工作效率。单一的检测方式不能全面检测出产品的优劣性能,除了用放大镜目视产品外观是否完好无损、用测量仪器精准测量及用盐水测试腐蚀度外,还可以考虑抽样检查螺丝的耐力度,比如给抽取螺丝一定的预应力,实验螺丝断裂所需的预应力为多少,再结合工程使用需求,确定产品是否合格。在监管体制方面,可以考虑加入第三方检查,这样既可以避免有关部门工作懈怠,也可以完善体制机制,加大监管力度,使产品质量更上一层楼。
3.2 合理设计列车轨道
在机车中有一个不可缺少的部分便是牵引电机,牵引电机轴承端盖固定螺丝的松弛和断裂有可能使牵引电机轴承烧损固死,导致电机不能正常工作,影响机车的安全运行,成为安全隐患。针对轨道设计不合理使牵引电机轴承压盖螺栓磨损的情况,可以考虑对螺栓孔进行改造,提高螺栓承载力,也可以考虑将轨道弯曲处,弧度设置减少,或者创新考虑,利用重力倾斜等原理,改进轨道的设计,减轻机车由于牵引电机的悬挂方式造成的磨损。
3.3 制定合理的检修和维护计划
对于存在安全隐患的问题,应以预防为主,预防问题出现的最好方法,就是加强检修维护力度,设定合理的检修平台,及时发现问题,第一时间解决问题,以尽量避免安全问题的出现。合理利用机车歇息时间,对机车仔细检修和维护,可以提高机车的利用效率,加强了维护力度。设定合理的检修和维护机制十分重要,可以采用定期检查修理与抽样检查的方式相结合,以避免有关部门的懈怠而造成安全悲剧。抽样检查可采用第三方的模式,即能提高定期修理的质量要求,还能有效提高整体的工作效率。这样,不仅可以有效预防牵引电机轴承压盖螺栓磨损的情况,还可以有效预防机车其他故障的出现。
4 结论
牵引电机轴承端盖固定螺丝的松弛和断裂有可能使牵引电机轴承烧损固死,导致电机不能正常工作,影响机车的安全运行,成为安全隐患。造成牵引电机轴承压盖螺栓断裂松弛的影响因素众多,其可能原因有生产过程不规范,质量不过关,轨道设计不合理,列车损耗过大,检修工作不完善等。可以通过增强监管力度,合理设计轨道,合理制定检修工作计划等措施来预防电机轴承端盖固定螺丝的松弛和断裂,预防安全隐患的产生。
摘要：随着我国科学技术水平的提高,我国在各方面都有了很大的发展,交通的发展尤为突出。在交通运输系统中,铁路、动车的发展之迅速让人不能不忽视。铁路列车上广泛应用着一种用于牵引的电子,它便是牵引电机。而牵引电机轴承端盖固定螺丝松弛断裂故障经常出现,这一故障将危及行车安全,干扰正常的运输秩序,会对人民的生命财产安全造成很大的威胁,所以本研究对牵引电机轴承端盖固定螺丝松弛断裂原因进行分析并提出了预防措施。
关键词：牵引电机,螺丝松弛,螺丝断裂
参考文献
[1]刘维成.牵引电机轴承端盖固定螺丝松弛断裂原因分析及预防措施[J].山东煤炭科技,2010,03:94-95.