5GEB32B1型交流牽引電機故障轉(zhuǎn)子修復(fù)工藝研究

李靜波

摘 要：5GEB32B1型交流牽引電機轉(zhuǎn)子發(fā)生導(dǎo)條脫焊故障后導(dǎo)致電機接地，通過分析故障產(chǎn)生原因，編制故障轉(zhuǎn)子修復(fù)方案并設(shè)計制作相應(yīng)工裝設(shè)備，最終實現(xiàn)了故障轉(zhuǎn)子修復(fù)。HXN5型內(nèi)燃機車牽引電機選用的是5GEB32B1型三相鼠籠式交流異步電機，由通用電氣（GE）公司設(shè)計。該型號電機轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、鼠籠組成。截止到2015年7月30日，戚墅堰公司共完成前300號HXN5機車二年檢177臺車，共有157只牽引電機發(fā)生故障，直接損失達1 800多萬元。為降低損失，盡快修復(fù)故障電機，該文針對故障電機轉(zhuǎn)子修復(fù)難點進行逐一分析并進行工藝研究攻關(guān)，最終實現(xiàn)了該型電機故障轉(zhuǎn)子的修復(fù)。

關(guān)鍵詞：5GEB32B1 交流牽引電機 導(dǎo)條脫焊 修復(fù)工藝

中圖分類號：R197.39 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（b）-0044-02

HXN5型大功率交流傳動內(nèi)燃機車是中國鐵路的干線客、貨運柴油機車，由中車戚墅堰機車有限公司制造。HXN5型內(nèi)燃機車牽引電機選用的是5GEB32B1型三相鼠籠式交流異步電機，由通用電氣（GE）公司設(shè)計。該型號電機轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、鼠籠組成。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸采用齒輪與轉(zhuǎn)軸一體的結(jié)構(gòu)，鼠籠由導(dǎo)條和轉(zhuǎn)子鐵芯裝配一體后焊接端環(huán)而成，然后熱套入轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸非傳動端具有防脫落的鎖緊螺母及墊圈結(jié)構(gòu)。

截止到2015年7月30日，戚墅堰公司共完成前300號HXN5機車兩年檢177臺車，共有157只牽引電機發(fā)生故障，直接損失達1 800多萬元。為降低損失，盡快修復(fù)故障電機，該文針對故障電機轉(zhuǎn)子修復(fù)難點進行逐一分析并進行工藝研究攻關(guān)，最終實現(xiàn)了該型電機故障轉(zhuǎn)子的修復(fù)。

1 故障統(tǒng)計與分析

1.1 故障統(tǒng)計

電機電器公司對返回的故障電機拆解56只，其中發(fā)現(xiàn)49只發(fā)生導(dǎo)條脫焊故障。

1.2 故障分析

根據(jù)對導(dǎo)條開焊信息進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)目前導(dǎo)條斷裂的轉(zhuǎn)子均是GE公司生產(chǎn)的，而中車成都電機公司生產(chǎn)的轉(zhuǎn)子暫未發(fā)生該故障。根據(jù)了解，對于導(dǎo)條焊接，GE公司采用人工火焰釬焊，而成都公司采用中頻感應(yīng)焊，焊接工藝可能是導(dǎo)條斷裂故障的原因之一。

該型電機轉(zhuǎn)子原設(shè)計對9根導(dǎo)條進行了漲緊處理。相鄰3根一組，共3處按120°機械角度分布。目前所有導(dǎo)條斷裂故障均發(fā)生在未漲緊的導(dǎo)條上。據(jù)調(diào)查，目前國產(chǎn)化交流牽引電機采用所有導(dǎo)條進行了漲緊處理。GE公司通過對導(dǎo)條脫焊轉(zhuǎn)子進行失效分析，也提出了對所有導(dǎo)條進行了漲緊處理的補救方案。導(dǎo)條漲緊數(shù)量設(shè)計也可能是導(dǎo)條斷裂故障的原因之一。

2 可行性分析

2.1 工藝分析

2.1.1 故障轉(zhuǎn)子拆卸

對發(fā)生導(dǎo)條脫焊的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸進行檢測，對于轉(zhuǎn)軸狀態(tài)良好的轉(zhuǎn)子可拆除鼠籠并保留轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸可重新使用。

2.1.2 鼠籠壓裝

結(jié)合電機電器公司在DF系列直流傳動機車直流牽引電機、交流主發(fā)電機轉(zhuǎn)子換軸方面的經(jīng)驗，使用熱對流式烘箱以及四柱油壓機，對故障轉(zhuǎn)子保留的轉(zhuǎn)軸壓裝新鼠籠。

2.1.3 導(dǎo)條漲緊

對壓裝完新鼠籠的轉(zhuǎn)子的所有導(dǎo)條進行漲緊操作，避免再次發(fā)生導(dǎo)條脫焊。

2.1.4 轉(zhuǎn)子動平衡

對導(dǎo)條漲緊完的轉(zhuǎn)子進行動平衡試驗，使其達到要求的平衡量之內(nèi)，符合電機設(shè)計要求。

2.2 工裝分析

2.2.1 鼠籠壓裝工裝

電機電器公司現(xiàn)有電機轉(zhuǎn)子換軸工裝在尺寸及裝配需求上均不能滿足該型電機轉(zhuǎn)子鼠籠壓裝需求，因此需專門設(shè)計制作專用壓裝工裝。

2.2.2 導(dǎo)條漲緊工裝

由于交直流電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)原理的不同，電機電器公司無交流牽引電機轉(zhuǎn)子導(dǎo)條漲緊工裝，無法對壓裝新鼠籠后的轉(zhuǎn)子進行漲緊，因此需制作導(dǎo)條漲緊工裝。

3 解決方案

3.1 設(shè)計制作工裝

3.1.1 鼠籠壓裝工裝

根據(jù)鼠籠、轉(zhuǎn)軸尺寸，結(jié)合直流電機轉(zhuǎn)子更換轉(zhuǎn)軸工藝，設(shè)計制作鼠籠壓裝工裝，整套工裝包括底座、壓頭、緊固套、銷鍵、連接銷。

3.1.2 導(dǎo)條漲緊工裝

借鑒轉(zhuǎn)子原有漲緊工藝方案以及國內(nèi)外電機新造廠家對于交流電機轉(zhuǎn)子導(dǎo)條漲緊方案，設(shè)計制作導(dǎo)條漲緊工裝，整套工裝包括沖頭導(dǎo)向座、聯(lián)接桿、定位塊、沖頭、M12雙頭螺栓。

3.2 修復(fù)方案

3.2.1 鼠籠壓裝

（1）將底座固定在油壓機平車上，轉(zhuǎn)軸以非傳動端向上豎直插入在底座內(nèi)。

（2）將新鼠籠放至烘箱加熱至360 ℃并保溫4 h后垂直套入轉(zhuǎn)軸，并迅速安裝鎖緊螺母。

（3）放置緊固套使銷鍵對應(yīng)卡住鎖緊螺母，再套壓頭，開始加壓并保壓1 h（80 t），配合使用連接銷與扭力扳手，上緊螺母至410 N·m，測量鼠籠和軸間間隙小于0.05 mm。

（4）在1 h以內(nèi)，每10 min上緊螺母至410 N·m，1～4 h以內(nèi)，每30 min上緊螺母至41 N·m，停止保壓并泄壓，再次上緊螺母至410 N·m，鼠籠自然冷卻，自然冷卻至常溫后拆除工藝壓板。

3.2.2 導(dǎo)條漲緊

（1）將鼠籠水平放置在橡膠墊上，沖頭導(dǎo)向座放置鼠籠表面并與導(dǎo)條卡住，調(diào)節(jié)定位塊，新的漲緊位置處于距離轉(zhuǎn)子中心線6.35 mm。

（2）為了保證漲緊的位置是正確的，首先將工具的安裝導(dǎo)塊與轉(zhuǎn)子端環(huán)的外端面貼緊，然后將固定座放在轉(zhuǎn)子上面，并確保其中心對準導(dǎo)條槽；然后使用兩個棘輪帶收緊固定座，并且調(diào)節(jié)帶子緊緊地固定住座子，最后將沖子放入座口，并且小心對準導(dǎo)條槽；使用銅錘敲擊沖子頭部，直到?jīng)_子不能下沉為止。每次漲緊盡可能少地錘擊使得沖子緊貼固定座，并且需要垂直錘擊，完成漲緊后，需要測量漲緊深度一致并達到大約5.2 mm；旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子180°，工具放在同一側(cè)漲緊鼠籠上相對應(yīng)的導(dǎo)條，然后將固定座上安裝導(dǎo)塊卡在另一端的端環(huán)，將漲緊工具移到下一個導(dǎo)條并且漲緊，記住漲緊必須在交替位置，并且每一個漲緊步驟都應(yīng)該旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子的另一邊，使得整個轉(zhuǎn)子受力平衡。

（3）依次進行漲緊，需要將所有的60個導(dǎo)條進行漲緊，確保所有導(dǎo)條均漲緊一次，導(dǎo)條漲緊完成。

4 結(jié)語

該文從工藝以及工裝這兩個難點出發(fā)，編制了故障轉(zhuǎn)子修復(fù)工藝，并設(shè)計制作了配套工裝，順利使公司實現(xiàn)了5GEB32B1型交流牽引電機導(dǎo)條脫焊故障轉(zhuǎn)子的修復(fù)。修復(fù)后的轉(zhuǎn)子與定子組裝進行整機試驗性能全部達到設(shè)計要求，電機經(jīng)批量交付機務(wù)段使用，截至目前段方反饋電機使用狀況良好。

參考文獻

[1] 中車成都機車車輛有限公司.5GEB32B1交流牽引電動機用戶手冊[Z].2013.

[2] 中車戚墅堰機車有限公司.HXN5型機車牽引電機解體作業(yè)指導(dǎo)書5GEB32B1-GY74Z001[Z].

[3] 中車戚墅堰機車有限公司.HXN5型機車牽引電機轉(zhuǎn)子檢修作業(yè)指導(dǎo)書5GEB32B1-GYZ4Z004[Z].