SS9型电力机车牵引电机的主要故障及检修毕业论文

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"绪论 2\o"CurrentDocument"一、 SS9牵引电机 2参数 3\o"CurrentDocument"结构 4二、 SS9型牵引电动机故障及分析 8牵引电动机产生环火 8\o"CurrentDocument"电刷产生裂痕 8\o"CurrentDocument"机车运行时轮对发生空转 8\o"CurrentDocument"轴承故障 9\o"CurrentDocument"主附极和补偿绕组接地 9\o"CurrentDocument"定子、转子铁芯故障检修 10\o"CurrentDocument"电动机不能启动或带负载运行时转速低于额定值 10三、 SS9型牵引电机检修 10解体前检查 10\o"CurrentDocument"解体 11\o"CurrentDocument"检修 11四、 SS9型电力机车的日常维护 13换向器的维护与保养 13\o"CurrentDocument"刷架装置的维护 13\o"CurrentDocument"电机轴承的维护和保养 13\o"CurrentDocument"其他部件维护 14\o"CurrentDocument"电机的绝缘检查 14\o"CurrentDocument"参考文献 14后语 15本文简要分析我国SS9型电力机车的运用以及电机检修制度，常见故障与检修特等点。阐明了电力机车电机检修与维护的必要性和重要意义。通过SS9型电力机车电机的原理运用，维护检修等进行探索与实践，希望能有助于以后对SS9型电力机车检修与维护运用得到更好的完善。关键词：SS9电力机车；维护检修；电机；绪论随着我国经济的高速发展,铁路建设的迅速发展，铁路运行安全的重要性日益显著。交流传动电力机车在我国铁路跨越式发展的背景下将成为开发应用的主流机车。牵引电机作为交流电力机车的核心部件之一，其工作环境恶劣、负载变换频繁、动力作用大等因素使牵引电机较易出现故障。牵引电机的安全运行关系到整个列车的行车安全，展开交流牵引电机的故障诊断具有重要意义。本文以SS9型机车为例，研究其牵引电机的故障机理和诊断方法，分析电机故障.SS9型电力机车传送系统采用彼岸准化的大功率晶闸管和二极管组成的不等分三段半控桥整流电路，实现了恒流变恒速控制的牵引调控特性。整流桥采取先大桥后小桥的顺控方式，其中一段占1/2的蒸馏电压用于低速区，另两端占另1/2的蒸馏电压用于高速区，能提高高速区的功率因数。机车采用晶闸管分路来达到无极磁场消弱，使得机车在整个调速区间内均是无级的，可提高列车高速用形式的平稳性。机车的动力制动为加馈电阻制动，在低速区具有恒定的最大制动力，实现了恒制动力准恒速控制的制动调速特性。机车主要变压器采用卧式结构，降低了机车的中心高度，提高了机车运行的稳定性。SS9型电力机车为C0--C0轴式，C0转向架保留了传统的“目”字形结构，采用轮对空心轴六连杆驱动装置、一系、二系弹簧悬挂装置、牵引电机架承式全悬挂、新型TDYZ-4单元制动器、单边直挂齿刚性齿轮传动，使得转向架具有较高的黏着利用率和较好的动力学性能。牵引电机采用ZD115型6极串励脉流牵引电机，在加速过程中可以发挥最大功率5400KW，持续运行用时功率留有较大的裕量，加速性能好。车体是整体承载结构，能承受1960KN的纵向静载荷且无永久性变形。牵引电动机是进行机械能和电能相互转换的重要部件。它安装在机车转向架上，通过传动装置与轮对项链。机车在牵引状态时，牵引电动机将电能转换成机械能，驱动机车运行。当机车在电气制动状态时，牵引电动机将列车的机械能转化为电能，产生的制动力。一、SS9牵引电机牵引电动机是驱动机车车辆动论主电动机。是电传动机车、车辆的主要部件之一。牵引电动机的主要基本特性与同类型的普通电动机大体相同，但是为了满足牵引电动机特殊使用条件，在设计参数选择和结构形式上不同于普通电动机，

而成为电动机的一个单独类型。为了满足运输生产的需要，对牵引电动机提出了一定要求，如：能生产足够大的牵引力，能方便和广泛的调节速度，有较强的过载能力，具备先进的经济技术指标等。对机车牵引性能的要求，很大程度就是对牵引电动机性能的要求。1.参数用途铁路干线，客车牵引电流制单相交流50HZ额定值25KV最高值29KV最低值19KV轴式C0 C0机车整备重量126T，允许相对差-1%-+3%轴荷重21T电传动方式交-直电传动机车持续制功率4800KW最大功率5400KW机车持续牵引力169KN机车持续额定速度99KM/H机车最高运行速度160KM/H（半磨耗轮）机车最高速度170KM/H（半磨耗轮）牵引特性恒功率速度范围99-160KM/H（半磨耗轮）功率因数不小于0.81机车总功率不小于0.82机车电制动方式加馈电阻制动轮周电制动方式不小于4000KW最大电制动力180KN加馈制动控制准恒速特性控制转动方式单边直齿转动转动比77/31=2.484空气制动机型式DK-1机车电空制动机主风缸容量不小于1200L轨距1435MM机车前后车钩中心距22216MM机车车底底架长度21300MM机车车体宽度机车全轴距机车转向架固定轴距砂箱总容量机车排障器距轨面高度2.结构3105MM15870MM2150+2150MM0.1m3X8110MM，允差土10MZD115型牵引电动机的结构如图1-1所示。主要是由定子、转子两个部分组成。定子的作用是产生磁场并从机械上支撑整个电机，它的主要零部件有主极、换相极、机座、补偿绕组、端盖和轴承等。电枢是用来感应电势和电磁转矩以实现能量转换的主要部件，它由电枢铁心、电枢绕组、换向器和转轴等组成。电枢绕组通过换向器和电刷装置与外部电路连接。ZD115型牵引电动机采用架承式悬挂，一端悬挂在转向架的构架上，另一端则固定在轮对的空心轴套上。图1-1牵引电动机纵剖面图图1-1牵引电动机纵剖面图1—机座；2-后端盖；3-后轴承盖；4-档环；5—油封；6-档盖7-转轴挡板；8-转轴；9-轴承；10-油封；11-内轴承盖;12-电枢铁心；13-电枢后支架；14-后支架绝缘；15-电枢线圈；16-补偿绕组；17-换向器绕组；18-定位锁销；19-均压线；20-前端盖；21-油杯；22-内轴承盖；23-油封；24-挡环；25-前端盖承盖；26-轴承挡板；27-轴承；28-换向器套筒；29-换向器压圈；30-换向器螺旋；31-云母套筒；32-云母环；33-刷架；34-主极绕组。（1）定子图1-2定子实物图电机定子的作用是产生磁场和作为电机的机械支撑。主要由机座、主磁极、换向极和电刷装置组成。1） 机座机座兼起机械支撑和导磁磁路两个作用。它既用来作为安装点及所有零件的外壳，又是联系各磁极的导磁铁觐。机座通常采用铸钢件，也有采用钢板焊接而成的。对于换向要求较高的电机，可采用叠片结构的机座。2） 主磁极牵引电动机的主磁极（简称主极）是用来产生主磁场的，它由主极铁芯和主极线圈两部分组成。3）换向极换向极又称附加极，由换向极铁心和换向极线圈两部分组成，它是用来产生换向磁场以改善牵引电动机的换向性能的，由换向极铁芯和换向极线圈两部分组成。换向极线圈也和主磁极线圈一样也是用圆铜线或扁铜线绕制而成，经绝缘处理后套在换向极铁芯上，最后用螺钉将换向极固定在机座内壁。4）补偿绕组为了改善牵引电动机的换向性能，提高电机运行的可靠性，大容量的牵引电动机设置有补偿绕组。（2）转子

图1-3转子实物图转子又称电枢，主要由转轴、电枢铁芯、电枢绕组和换向器等组成。1） 转轴转轴的作用是用来传递转矩，一般用合金刚锻压而成。2） 铁芯电枢铁芯是电机磁路的一部分，也是承受电磁力作用的部件。当电枢在磁场中旋转时在电枢铁芯中将产生涡流和磁滞损耗，为了减小这些损耗的影响，电枢铁芯通常用0.5MM厚的电工钢片叠压而成，电枢铁芯固定在转子支架或转轴上。电枢铁芯冲片沿铁芯外圈均匀地分布有槽，在槽内嵌放电枢绕组。3） 绕组电枢绕组的作用是产生感应电动势和通过电流产生电磁转矩，实现机电能量转换。它是电机的主要电路部分。电枢绕组通常都用圆形或矩形截面的导线绕制而成，再按一定规律放在电枢槽内，上下层之间以及电枢绕组与铁芯之间都要妥善的绝缘。为了防止离心力将绕组甩出槽外，槽口处需用槽楔将绕组压紧，伸出槽外的绕组端按部分用无纬玻璃丝带绑紧。绕组端头则按一定规律嵌放在换向器铜片的升高片槽内，并用锡焊或氯弧焊焊牢。4）换向器换向器的作用是机械整流，即在直流电机中，它将外加的直流电流逆变承绕组内的交流电流；在直流发电机中，它将绕组内的交流电动势整流成电刷两端的直流电动势。换向器许多换向片组成，换向片间用云母片绝缘。换向片凸起的一端称升高片，用以与电枢绕组端头相连，换向片下部做成燕尾形，利用换向器套筒，V形压圈及螺旋压圈将换向片，云母片紧固成一个整体。在换向片与换向器套筒，压圈之间用V形云母环绝缘，最后将换向器压装在转轴上。（3）电刷装置图1-4电刷装置图牵引电动机的换向器端装有电刷装置，其作用是将转动的电枢绕组与外电路连接起来。电刷装置由电刷、刷握、刷架、刷杆和刷架圈组成。电刷装置的结构和电刷的性能对牵引电动机的换向性能有很大的影响，为了保证良好的换向效果，电刷装置应满足下列要求：1） 电刷要有良好的集流性能和换向能力。2） 刷握在换向器轴向、径向和切线方向位置都能调节。轴向调节是为了保证电刷处在换向器中央部位，径向调节是为了保证刷盒底面与换向器表面道德距离；圆周方向调节是为了保证电刷准确的处在主极中心线上。3） 电刷和换向器工作表面应保持紧密和可靠的接触，电刷压力稳定并保持均匀不变。4） 电刷装置应具有较高的机械强度，并能承受振动和冲击。5） 刷杆等绝缘应具有较高的介电强度，不因受潮，受污而造成闪络或飞弧故障。（4）轴承牵引电动机的转子通过两个电枢轴承和端盖支撑在机座上，电枢轴承除了承受径向载荷外，还要承受机车在道岔及曲线上运行时由于电枢振动所产生的轴向荷。二、SS9型牵引电动机故障及分析牵引电动机产生环火环火指牵引电动机正负电刷之间被强烈的大电弧短路。环火发生时，电枢绕组处于短路状态，而电动机在惯性作用下继续转动切割磁力线，处于发电状态，因而会伴随很大响声，并会产生巨大的冲击振动。产生环火原因很多，主要有以下几点。（1） 在刷握、绝缘子、换向器、云母槽等处由于导电的碳粉、灰尘、油、水等污染物，使绝缘电阻下降而引起环火。（2） 由于某些原因导致电枢绕组绝缘受损，引起匝间短路、击穿而环火。（3） 绕组连线或刷架连线由于固定不良引起松动，绝缘磨损造成短路，引起环火。（4） 电刷脱辫、电刷缺损或电刷接触不良引起环火。（5） 由于电刷弹力不足，跳动而引起环火。（6） 高速或过载运行而引起环火。（7） 换向器表面电位特征过陡及局部片间电压过高引起环火。电刷产生裂痕当电刷负载分配不均，将使换向器表面出现电刷痕迹。其主要原因以下几点。（1） 各电刷接触压力悬殊，可能是压指弹簧本身压力不均，也可能是各电刷高度太大。（2） 同一台电机的电刷牌号不尽相同。（3） 个别电刷在刷盒内动作不灵或间隙太大。（4） 刷辫与刷体及刷盒的接触不良，表现为有过热变色及松动脱落，电刷侧面有电腐蚀现象。机车运行时轮对发生空转机车牵引电动机运行时轮对不与轨道接触，称空转。运行中某轮对发生空转时，将使该轮对对电机的转速急剧增加，整流子表面线速度增加，从而在电刷和整流子表面产生火花，严重时将损坏整流子表面，甚至引起环火接地。如果长时间这样高速旋转，电机更新换代将丧失牵引力，增加其他电机的负载，造成过载，甚至发生多轮对空转。因此，必须及时防止空转。轴承故障这是发生在机械方面最主要的故障，而且问题往往较复杂，还导致了别的故障发生。由于牵引电机的工作条件恶劣，其轴承常见故障症状有保持架铆钉松动、断裂或外围挡边磨，及滚道剥离灼痕、拉伤、裂纹、歪磨或径向间隙增大，内圈松动或咬死，轴电流电蚀及润滑脂变质，轴承甩油箱松动变形等。因此往往引起振动及噪声增大，导致小齿轮碰撞磨损、绕组绝缘损伤、联接线断裂、换向不良、引起接地或环火、甚至发生转子咬死难于转动而裂轴等恶性事故。轴承损坏。更换轴承。轴承与轴配合过松或过紧。过松时在轴承上镶套，过紧时重新加工轴到标准尺寸。电机两端端盖或轴承未装平。将端盖或轴承止口装平，旋紧螺栓。主附极和补偿绕组接地原因：机座内面尖棱、焊瘤、凸台及线圈护罩和弹簧垫板压伤绝缘，更多的情况是主附极在运行过程中受到频繁的振动冲击，致使线圈或紧固螺栓松动，引起绝缘磨损及绕组短路。有时还发生线圈联线绝缘卡破接地，少数情况也有因定子绝缘受潮油污或过热老化损坏绝缘所致。对补偿绕组主要是端部或联线固定不牢，受振动冲击力和过载磁拉力产生变化后，可能使绝缘破损接地。除开明显是绕组低电位接地外，发生绕组接地故障后，要暂时切除该电动机。处理：认真清理机座安装线圈的凸台面，并对整个线圈加装环氧酚醛玻璃布垫。各线圈压弧时和装配时，都要注意做到不损伤线圈绝缘。对线圈引线头和铁芯间的间隙要用绝缘板垫紧由于加装了弹簧垫板还不能从根本上解决主附极绕组的接地问题；宜取消线圈护罩和弹簧垫板实行环氧树脂浇注或上胶聚酯纤维毡压绝缘结构一体化，特别是环氧树脂浇注一体化能很好地提高主附极绕组的耐振、耐潮、导热和电气性能，或采取填充泥固化成一体。对补偿绕组，除槽部特别是槽口应保障绝缘良好外，在两端应加装绝缘绑扎箍环防止端部变形。将补偿由向心槽改为平行槽后，则补偿线圈可采用预制成型的连续绝缘，能明显提高补偿绕组绝缘能力和有利造修。此外，应注意固定和保护联线绝缘，特别注意卡子处不要损伤联线绝缘。对地绝缘应包扎均匀紧固，最后整个定子施用整体浸渍无溶剂漆以提高绝缘能力。并注意保护牵引电动机有足够的通风量和避免绝缘受潮油污。对于绕组及联线的活接地，则应细心加以判别。定子、转子铁芯故障检修定、转子都是由相互绝缘的硅钢片叠成，是电动机的磁路部分。定、转子铁芯的损坏变形主要由以下几个方面原因造成。（1） 轴承过度磨损或装配不良，造成定、转子相擦，使铁芯表面损伤，进而造成硅钢片间短路，电动机铁损增加，使电动机温升过高，这时应用细锉等工具去除毛刺，消除硅钢片短接，清除干净后涂上绝缘漆，并加热烘干。（2） 拆除旧绕组时用力过大，使倒槽歪斜向外张开。此时应用小嘴钳、木榔头等工具予以修整，使齿槽复位，并在不好复位的有缝隙的硅钢片间加入青壳纸、胶木板等硬质绝缘材料。（3） 因受潮等原因造成铁芯表面锈蚀，此时需用砂纸打磨干净，清理后涂上绝缘漆。电动机不能启动或带负载运行时转速低于额定值（1） 电源未接通。检查线路上的接头是否有油污，灰尘；接线头松脱时，须将螺栓旋紧；检查开关的的触点，如不能修复应更换新开关。（2） 熔断器的熔体熔断。按设备容量计算，更换新熔体。（3） 电压太低。室内外的绝缘导线太细，起动时电压降太大，可更换适当的较粗导线。（4） 过载保护设备动作。若因过载保护设备的选用调整不当，则可适当提高整定值；（5） 定子绕组中有一处断线。用万用表，绝缘电阻表等检查定子绕组的断路处。（6） 定子或转子绕组断路。当个别绕组发生局部短路时，电机还是能起动的，这时只能引起熔体熔断；如果短路严重，电动机的绕组很快冒烟，这时电机必须拆线重绕。（7） 轴承损坏。将转子拨动，用螺钉旋具尖端放在轴承盖处用耳听或用手摸，检查出来后更换新的轴承。三、SS9型牵引电机检修解体前检查解体前测量各绕组对地绝缘电阻值、换向器圆表面跳动量，电枢窜动量，并通点检查换向状态，轴承状态，电机运转震动情况。解体解体电动机，检查定子、电枢、刷架装置、端盖、轴承和齿轮。检修（1） 电枢检修1） 单次中修时，电枢应进行清洗、烘干、双次中修时，电枢须做清洗、烘干和浸漆处理。2） 检车电抠绕组后端部及换向器前段密封绝缘状态：检查螺栓、槽锲、无纬带、动平衡块紧固状态。3） 检测换向器工作面、电枢转轴各部分状态及轴承的配合尺寸、与油封的配合状态。转轴须探伤。4） 测量电枢对地绝缘电阻、片间电阻、轴承内圈和轴的接触电阻。检查匝问绝缘，并做对地直流或交流点耐压试验。5） 平衡块脱落或窜动、空转试验中电力振动过大、重新浸漆及诚信绑扎无纬带的电枢应进行平衡试验。（2） 定子检修1） 定子各部进行清洗、烘干和喷漆。双次中修时定子尚须今夕整体浸漆。2） 检查机座、铁心、让祖、补偿绕组、补偿绕组端箍、引出线及连线、接线端于及接线头绝缘紧固状态。3） 测量铁心安装尺寸。4） 车辆磁极线圈冷态直流电阻、对地绝缘电阻值，并做对地耐电阻试验:对磁极引出线及连线的连接状态进行检测。（3） 栓架装置检修1） 清扫各部：检查修杆及绝缘套管、刷盒及压指、压指弹簧、刷架圈定位装置状态。2） 更新刷架圈连线卡子绝缘及电刷。3） 测量电刷与刷盒的间隙、电刷压力、电刷接触面、刷握等分度。4） 测量刷架对地绝缘电阻值，并做对地耐电压试验。（4） 端盖、轴承、齿轮检修1） 分解端盖轴承并进行清洗。2） 检查轴承内图表面、轴承滚到及该主、保持架、柳钉状态：测量轴承内圈内径尺寸，轴承外径尺寸，轴承径向自由间隙。更新润滑脂。3） 检查端盖止口、均压孔、轴承盖、封环状态。4） 测量端口及轴承安装尺寸。5） 检修齿轮表面、维孔状态，测量四齿公法线长度、齿形偏差。6） 齿轮探伤（5） .牵引电动机组装、检修及试验1） 检查各紧固件状态：测量轴承组装间隙、电枢窜动量、电话与换向器接触面、刷握与换向器工作面的组装尺寸、换向器工作面的圆跳动量、补偿绕组对电枢距离；检查刷架圈转动及定位状态。2） 测量齿轮端面至轴端面尺寸和齿轮装入量；在工艺轮对上测量电枢轴向窜动量。3） 测量主极、换向极对地绝缘电阻值。4） 进行空载试验，观察空载电流，检查换向火花、电话接触面状态、运转状态和震动情况，测量轴承温升。5） 检查调整电刷中性线位置。6） 必要时进行换向试验，观察火花等级。7） 对电枢重新捆扎无纬带的电机须做超速试验。（6） 牵引电动机装到转向架后，检查其安装状况。1） 检查轴承牌号是否正确，加热温度不得大于120°C，装配中应保持清洁并操作正确。2） 检查轴承组装间隙，齿轮的装入量及电枢轴向窜动量均应符合限度要求。3） 电机外观检查。内外部清洁，各附件应齐全完整，紧固件不许有松动，防缓件作用良好。铭牌、标记，正确、清晰、安装牢固。4） 用1000V兆欧姆表测量绕组对地绝缘电阻值，并记录之。进行整机对地耐压电压试验，按50HZ,40000V,1min,绝缘不许有击穿或闪络。5） 在专用试验台上进行空载试验。接通低压直流电源，使电机在1300r/min下正、反转各30min检查轴承温升、运行状态和振动情况。用点温计测量轴承温升不超过55K。监听轴承运行应平稳、轻快，不许有不正常声音。换向器良好，不许有隔片发黑现象。如果在整个工作转速范围均能保持平均运行，则认为电机达到平衡要求。用百分比测量换向器径向园跳动值，应符合要求。6） 空载试验换向不良时须做换向试验。试验应在电机状态下，仅在最深削弱磁场下作正、反方向6个点，检查火花等级，须符合要求。7） 对经过处理凸片的电机或重新绑扎无纬带的电枢还应以2300r/min下空载超速试验2min，试验后不许有任何足以影响电机正常运行的损伤。8） 对更换定子和电枢绕组的电机还应按相应的大规修进行必要的例行试验。9）电动机与轮对组装后进行齿后试验，检查两抱轴承端面不许与从动齿轮座相靠贴，测量电枢轴向窜动量在1.6-5.0mm范围内。四、SS9型电力机车的日常维护换向器的维护与保养换向器是牵引电动机的关键部件。它是通过电刷使旋转中的交流电与静止的外电路中的直流电进行可逆变换。也就是说，当电枢绕组通过电刷短路后，从一个去路装换到另一个时，该短路元件电流由一个方向变换为另一个方向，这种电流的变化称换向。电机换向不好的外表现象就是在电刷下面产生火花。在标准允许下的火花对电机无害，但剧烈火花对电机造成破坏。良好的换向器表面薄膜其颜色应该是淡褐色至亮黑色并反射出光泽。如果颜色从铜色变成深棕色或深褐色，但薄膜稳定、均匀、光亮而且电刷运行良好，这种情况属于正常。。如果出现以下现象，就要引起注意并处理。（1） 换向器出现有规则分布黑片。（2） 换向器出现无规则发黑现象。（3） 换向器表面产生沟痕。刷架装置的维护（1） 检查刷握及连线坚固螺栓是否松动，特别是刷架连线接头是否接触良好。（2） 经常将电刷在刷盒孔内上下移动几次，除去碳粉及其他杂物，以保持电刷活动自如。（3） 使用的电刷牌号和是制造厂家应该一致。（4） 更换电刷前，应事先打磨电刷接触面，使其与换向器圆弧面贴合，以保证良好的换向。（5） 检查并调整刷盒，以保证刷盒三个电刷在电枢窜动范围内都在换向器工作面上。（6） 经常用干燥的高压风清扫刷握，用干净的布刷杆外油垢。（7） 搓掉联线接头盒刷盒上因飞弧而造成的铜瘤。电机轴承的维护和保养ZD105型牵引电动机轴承采用加强型滚子轴承，与一般轴承比较，在轴承外形尺寸不变的情况下内部尺寸有些变更，以容纳更多的滚子从而提高