浅谈SS4B牵引电动机的维修和保养

1、浅谈SS4B牵引电动机的维修和保养姚文胜（朔黄铁路机辆分公司 河北省肃宁县 062350）摘要：牵引电动机是机车上的最重要的设备之一，其工作可靠性对整个机车的正常运行有决定性的影响。SSB电力机车采用ZD114-A型牵引电动机，由于设计理念原因，该型电机质量一直不是很稳定，虽然经过整改已经基本解决问题，但是如果维修、保养不能及时跟上，问题还是可能出现。尤其随着运输任务的增加及万吨列车的开行，对机车质量提出更高的要求，因此必须采用合理的维修和保养，以保证其运行稳定性。关键词：ZD114-A型脉流牵引电动机 维修 保养0引言机辆分公司SS4B型货运电力机车担任神池南至黄骅港的运输任务。自2003年

2、开始，尤其是机车在西线投入运用后，机车运行约10万公里后，其ZD114-A型脉流牵引电动机开始出现电刷与换向器异常磨耗的故障，严重影响机车正常运行。为解决该问题，株洲电力机车公司和朔黄铁路公司组成联合攻关小组，对电机故障成因进行技术分析和攻关。通过对故障电机解体检测，发现换向器变形是产生电机故障的根本原因。通过对换向器进行的机械计算及分析，发现日立公司对该换向器的设计存在缺陷，ZD114A型牵引电动机是从日本日立公司设计引进的产品，其设计理念与方法主要表现在：设计追求精细指标，裕度较小，追求体积小，重量轻，用材省等较多先进指标。但是对运营条件要求苛刻，意外环境控制严格，通俗的说就是抗灾能力较弱

3、。加之机车设计采用滚动抱轴承结构，较之SS4改滑动抱轴结构大间隙所起的缓冲吸振作用，减缓轮轨作用冲击的效果要差的多，而且国产化的工艺及材料与日本尚有差距，便导致运用中换向器变形、电刷与换向器异常磨耗的惯性故障。攻关改进措施包括：改进设计换向器，消除原换向器鸽尾应力超标、换向器螺栓轴向柔度不匹配等缺陷，以及改进换向器生产工艺、提高换向器国产材料的性能参数等，达到提高换向器机械稳定性的目的；通过调整电机换向极第2气隙，电刷重新选型，调整电刷压力等措施，将电机换向火花降至合格范围。电机改进后的初步效果：2007年9月电机已通过型式试验，换向等各项性能完全满足设计要求；检测换向器超速后的变形量，及解体

4、检测换向器鸽尾塑性变形量，检测结果表明改进后的换向器稳定性远好于原设计电机的换向器；并于2007年8月31日及2007年10月15日，分别在SS4 0095、0115号机车上装车，投入运行，截至到2009年6月30日，分别走行546188、499383公里，电机运用良好，无换向器变形、异常磨耗故障，可以说，改进基本成功了。随着SS4B机车大修数量逐渐增加，电机改进也在按部就班地进行着，虽然改进成功，故障基本解决了，但是设计裕度还不是很大，因此对牵引电动机的维修和保养提出了更严格的要求，否则很有可能再次出现换向器异常磨耗故障。1.电机修理最新的方案从电机的设计、制造工艺和材料进行了全面改进，重点

5、解决换向器的机械稳定性和电机的换向性能等，提高了换向器机械稳定性以及改善电机换向火花。因此在大中修时，除了正常的解体检修、部件清理、定转子外观检查、浸漆及试验等项目外，重点做好换向器下刻、精光及清槽倒角，保证换向器与碳刷间良好的接触，以减少接触火花的发生及电刷的磨耗。下刻云母槽深度1.21.5，宽度1.221.30；精光时，用千分表校正转轴两端轴承档，跳动量控制在0.02以内，对换向器进行光刀，最后一次修整进给量不超过0.02；换向器梯排倒角0.5×45°。刷架系统严格按要求调校，电刷压力为340+2.4N，并做好中性位的调整。主从动齿轮匹配使用。牵引齿轮采用渐开线齿形，这

6、种齿形齿轮传动的特点是，在啮合过程中每对轮齿的共轭齿廓接触点总是落在啮合线上，并且各轮齿的接触点是沿啮合线一点一点地依次前进的。齿形渐开线完好的牵引传动齿轮工作时，若主动小齿轮匀速转动，则被动大齿轮也匀速转动。但是，当啮合的两个齿轮中，有一个齿轮的齿形渐开线哪怕是产生很小的偏差时，其轮齿啮合点将偏离啮合线，使得共轭齿廓不是逐点接触，这时齿间将会出现滑动和冲击。使被动大齿轮不能保持匀速转动，并且齿轮负载和电机转矩会出现冲击。一般转速越高，振动越大，负载越大，振动亦大。这种主从动齿轮间产生的高频冲击和振动，将直接传递到牵引电动机上，电机上不同的部位的振动加速度会增加数倍以至数十倍，尤其是刷握上垂直

7、方向和径向水平方向上，这么剧烈的振动可使压指弹簧的压力明显减弱，从而引起碳刷的跳动甚至碎裂，造成换向恶化、火花增大，甚至于“放炮”。因此在修理中，在齿轮偏差小于规定值时，大小齿轮应配对使用，以保持轮齿原来的啮合面接触，减少因齿轮接触产生的振动对牵引电动机甚至机车的不良影响。如果齿根已经磨出台阶，建议用手砂轮小心地将台阶磨去。日常运用中，应使齿轮保持良好的密封和润滑，以减少齿轮的磨耗。2.电刷电刷的材料及制造质量对电机换向性能影响很大，尽管同一类电刷材料特性相近，实用性能也是有差别的，如果电刷质量不可靠，特别容易引起换向不良、换向器异常磨耗以及换向器表面的损坏。因此采用某种碳刷，不能简单地从价格

8、因素上考虑，主要得从电刷电机间的适配性上考虑，要考虑电刷的耐破损、耐磨耗以及最重要的换向火花等指标，合适可靠的电刷会使电机的维修保养及使用寿命得到很大的改善，使得总的维修费用得到降低。为进一步改善ZD114-A电机换向，自2003年开始，我们选择了多种厂家、型号的电刷，进行运行、试验、对比，经过筛选，质量较稳定的为上海摩根公司生产的CE20电刷及上海沪东公司生产的DHT电刷。为了选择最优，由南车电机有限公司利用其良好的试验设备，对两种电刷再进行电刷选型试验。2007年6月，电机公司选用上海摩根公司生产的CE20电刷进行试验，与装于同台电机上的上海沪东公司的DHT电刷进行对比。此次试验，共试装了

9、5台电机，热态下作电动机工况和发电机工况、2个转向的换向试验。试验结果如下：以2号电机（定子号2007-02-034 ，转子号07-04-107）试验结果为例，见表1。表1 2号电机电火花试验表上海沪东DHT电刷上海摩根CE20电刷工况旋转方向额定点高速点大电流点额定点高速点大电流点电动机顺时针111逆时针发电机顺时针逆时针从上述换向试验结果可看出，与上海沪东DHT电刷对比，上海摩根CE20电刷的换向火花明显降低，火花等级大多降低1个等级，如级降为级，级降为1级等。证明CE20电刷换向性能明显优于DHT电刷，火花等级已降至良好的范围内，且从几年来实际使用中发现，摩根CE20的质量更稳定，电刷硬

10、度的离散性更小，磨耗更均匀。因此选用优质稳定的CE20电刷将更利于电机稳定运行。3.清洁、通风散热加强风道清洁度，保持电动机内外的相对干净，提供适量的、质量良好的通风，改善热环境，对电机的可靠性具有很大的促进作用。电机绕组工作温度越高，其绝缘的可靠性就越低，绝缘有机成分的化学反应速度增加，从而使老化和损坏过程加速。另外由于牵引电动机工作环境恶劣，因此灰尘污染比较严重，尤其是换向器部分，碳刷磨耗的粉尘较多，而强迫通风时，由于电机的构造原因，检查孔对应的这面，换向器及刷架等部位不能彻底吹到，所以容易造成粉尘堆积，这堆积的粉尘特别容易引起换向器环火甚至“放炮”，从实际应用中，我们也发现，绝大多数的环

11、火都是发生在这部分。因此保证风道清洁畅通，以降低换向器工作温度，保障换向器的热稳定性。同时在修程中，用干燥清洁的高压风吹扫换向器及刷架圈部分，对减少换向器环火有很好的效果。4.轮对保养在“治本”的同时，我们也不能疏忽外部的因素。由于朔黄线线路的特点西高东低，电阻制动、重载下坡特点使得机车轮对踏面异常磨耗严重，异常磨耗的积累，造成车轮的不圆顺，加剧了轮轨振动，剧烈的振动的冲击作用所带来的换向工作状态的破坏，引发牵引电动机换向恶化，引发严重火花的电弧灼伤，加速了换向器异常磨耗因此，良好的轮对状态，不但利于减少机车轮轨冲击，有助于机车、轮轨的保养，更有利于牵引电动机的换向性能，进一步降低换向器机械火花灼伤。几年来，经过试验总结，我们发现朔黄线运用的机车，走行公里超过20万公里时，就会出现比较严重的震动，联合运输单位的SS4G机车，还出现了齿轮箱裂、抱轴箱裂及圆簧断裂等问题，说明车轮的不圆顺，不只是影响牵引电动机换向性能，还影响着机车的机械稳定性，因此我们选择了机车每走行18至20万镟修一次轮对，通过观察，按照这样的周期进行保养，除特殊情况外，轮对基本能保持良好的状态。5.结论牵引电机换向器的异常磨耗是由多因素构成的，当然有主、次因素之分，所以坚持“表本兼治”仍然