На электропоездах ЭР2 установлены тяговые двигатели УРТ-110Б; на ЭР2Р— 1 ДТ.003.4У1; на ЭР2Т— 1 ДТ.003.5У1,1 ДТ.003.6У1 и 1ДТ.003.7У1; на ЭД2Т— 1ДТ.003.8У1.

Основными частями тягового двигателя (рис. 2.19) являются остов 24, главные полюсы (сердечники 75 и катушки 14), добавочные полюсы (сердечники 21 и катушки 23), якорь, щеткодержатели 41 с кронштейнами 43 и два подшипниковых щита 8 и 26. Подшипниковые щиты установлены в горловинах торцевых сторон остова 24. В них запрессованы наружные обоймы роликовых подшипников 6 и 29. Внутренние кольца подшипников напрессованы на вал якоря 2. Для смазки подшипников в крышках 7 и 28 имеются трубки, закрытые пробками. Радиально-упорный подшипник со стороны коллектора не позволяет валу 2 перемещаться в продольном направлении. Радиальный подшипник со стороны вентилятора допускает осевое перемещение при температурных изменениях длины вала.

Рис. 2.19. Продольный (а) и поперечный (б) разрезы тягового двигателя 1ДТ.003.8У1: 1 — втулка якоря; 2 — вал; 3 — стопорная шайба; 4 — диск; 5 — кольцо подшипника; 6, 29 — роликовые подшипники; 7, 28— крышки подшипников; 8, 26 — подшипниковые щиты; 9 — нажимной конус; 10 — коллектор; 11 — втулка коллектора; 12 — катушка якорной обмотки; 13 — уравнители обмотки; 14 — катушка главного полюса; 15—сердечник главного полюса; 16 — стержень сердечника; 17,19 — болты крепления полюсов; 18—якорь; 20 — диамагнитная прокладка; 21 — сердечник добавочного полюса; 22 — планка; 23 — катушка добавочного полюса; 24 — остов; 25 — бандаж; 27 — обмоткодержатель; 30 — втулка; 31 — наружное кольцо подшипника; 32, 37 — маслоподводящие трубки; 33, 38 — скобы; 34 — заглушка; 35 — болт отверстия слива конденсата; 36, 44, 48 — крышки коллекторных люков; 39 — лапа для подвески двигателя; 40 — заглушка воздухоподводящего люка; 41 — щеткодержатель; 42—щетка; 43—кронштейн щеткодержателя; 45—выводной кабель; 46—стопорная планка болтов главного полюса; 47—клинья обмотки

Остов. В остове двигателя укреплены главные и добавочные полюсы, т.е. магнитная система двигателя, подшипниковые щиты, которые фиксируют положение вала якоря, и щеткодержатели с кронштейнами. Остов служит не только несущей конструкцией машины, но и является магнитопроводом, по которому замыкается рабочий магнитный поток. Поэтому материал остова должен обладать хорошими магнитными свойствами, которые зависят от качества стали.

Верхняя часть остова прочно притягивается к раме тележки двумя лапами 39, а нижняя — двумя болтами М36. С противоположной стороны остова (напротив оси колесной пары) имеются выступы, предохраняющие двигатель от падения на путь в случае нарушения его подвески.

Со стороны коллектора остов имеет три смотровых люка (сверху, снизу и сбоку), которые закрыты крышками с резиновыми уплотнителями, вверху имеется вентиляционный люк для забора воздуха. Теплый воздух выбрасывается через отверстия со стороны вентилятора. Для крепления каждого полюса в остове просверлены по три отверстия для болтов, имеются также отверстия и для выводных кабелей двигателя. Чтобы предохранить их от перетирания и повреждения о кромки остова, а также предотвратить попадание влаги в двигатель, устанавливают резиновые втулки, которые плотно охватывают кабели. К кабелям хомутами прикреплены защитные рукава.

Полюсы. Главные полюсы создают основной рабочий магнитный поток (в рассматриваемых тяговых двигателях их четыре). Каждый полюс состоит из сердечника, катушки и выводных кабелей. Сердечники главных полюсов набирают из листов электротехнической стали толщиной 2 мм, которые спрессовывают в пакет и закрепляют заклепками. Внутри пакета вдоль полюса проходит стержень, в отверстия которого ввертывают три болта, крепящие полюс к остову. Ослабление болтов не допускается, поэтому с наружной стороны остова их заливают компаундной массой, контролирующей самоотворачивание болтов.

Катушки главных полюсов, выполненные из шинной меди, наматывают плашмя в два слоя. Межвитковой изоляцией служит асбестовая бумага, корпусной изоляцией — пять слоев липкой стеклоэскапоновой ленты и один слой каперной ленты. Межкатушечные соединения полюсов выполнены из провода ПМУ. Чтобы в эксплуатации не ослабло крепление катушек (изоляция пересыхает в процессе перегрева), катушки прижимают к остову прижимными фланцами.

Добавочные полюсы создают магнитный поток в коммутационной зоне для улучшения коммутации двигателя (уменьшения искрения). Устанавливают их между главными полюсами. Обмотку добавочных полюсов соединяют с якорной обмоткой. Сердечники добавочных полюсов — литые, их прикрепляют к остову тремя болтами. Между сердечником и остовом проложены диамагнитные прокладки для уменьшения рассеяния магнитного потока.

Катушки добавочных полюсов наматывают из шинной меди, их изоляция не отличается от изоляции катушек главных полюсов. После их изолирования для придания им монолитности и создания лучшего теплообмена катушки пропитывают в компаунде и покрывают изоляционным лаком. Чтобы избежать ослабления крепления катушек (так же как и на главных полюсах), применяют пружинные фланцы, прижимающие катушки к остову.

Якорь. Подвижная часть тягового двигателя (якорь) передает вращающий момент двигателя на колесную пару моторного вагона, а также тормозной момент во время рекуперативно-реостатного торможения. Якорь состоит из сердечника, обмотки, коллектора и вала. Его конструкция, как и его обмотка, в значительной степени определяют мощность электрической машины.

Все части якоря собирают на валу, который вращается в подшипниках, установленных в подшипниковых щитах. Сердечник якоря 18 представляет собой цилиндр, собранный из листов электротехнической стали, он зафиксирован на валу обмоткодержателями 11 и 27. Коллектор является наиболее сложной и ответственной конструкцией, его набирают из медных пластин, изолированных друг от друга и от вала якоря коллекторным миканитом. Пластины зажаты восемью болтами между нажимным конусом 9 и втулкой коллектора 11, от которых они изолированы манжетой.

Валы якоря тяговых двигателей испытывают значительные усилия вращающих моментов и реакции зубчатой передачи. Часто меняющаяся нагрузка с мгновенными толчками во время пуска и торможения, динамическая нагрузка от неровностей пути создают очень тяжелые условия работы вала. Поэтому его поверхность обрабатывают с высокой точностью, переходы от одного диаметра к другому делают плавными, на валу не нарезают резьбу и стараются не протачивать шпоночные канавки. Валы изготавливают из высококачественной хромоникелевой стали 12ХН3А, которая проходит термообработку для повышения механических свойств.

Втулка якоря 1 напрессовывается на вал (без шпонки) усилием 600… 1100 кН. Она несет на себе сердечник якоря с нажимными шайбами (обмоткодержателями), коллектор и вентилятор. Втулка представляет собой трубу с буртом для упора вентиляторного колеса. Обмоткодержатель 27 отливают как одно целое с вентилятором и насаживают на втулку до упора в бурт, втулку коллектора запирают специальной гайкой. Между обмоткодержателем 27 и втулкой коллектора 11 зажат сердечник якоря, который вместе с втулкой коллектора и обмоткодержателем фиксируется шпонками.

Сердечник якоря — вращающаяся часть магнитной системы двигателя. Чтобы уменьшить потери от вихревых токов и перемагничивания, якорь набирают из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Листы с обеих сторон покрывают изоляционным лаком. Через каждые 50 мм прокладывают лист электрокартона. На наружной поверхности каждого листа штампуют клиновидные вырезы, которые при наборе листов в пакет образуют пазы. В них укладывают обмотку якоря и закрепляют текстолитовыми клиньями. Для охлаждения якоря внутри листов сердечника делают вентиляционные отверстия диаметром 20…30 мм.

Обмотка якоря двигателя УРТ-110Б — волновая, двигателя 1ДТ.003 всех модификаций — петлевая. При такой обмотке и увеличении коллекторных пластин значительно уменьшаются межламельное напряжение и реактивная эдс, что повышает коммутационную надежность двигателя. Межвитковую изоляцию обмоток выполняют из стеклоткани, корпусную — из стеклослюдинитовой ленты, намотанной в шесть слоев вполуперекрыщу, поверх которой наматывают один слой стеклоленты.

Со стороны коллектора концы секций укладывают на обмоткодержатель, вставляя проводники в шлицы коллекторных пластин, и припаивают к пластинам. К каждой пластине присоединяют по два проводника. На лобовых частях обмотку закрепляют стеклобандажами, активные части обмотки в пазах — текстолитовыми клиньями. Для повышения электрической и механической прочности якорь пропитывают в лаке вакуумно-нагревательным способом.

При вращении коллектора изменяется направление тока в проводниках обмотки якоря при их переходе под главные полюсы разной полярности. Коллектор набирают из медных клиновидных пластин, в шлицы которых впаивают концы якорных катушек. Нижняя часть пластины имеет форму ласточкина хвоста, благодаря чему пластины зажимаются между коллекторной втулкой 11 и нажимным конусом 9. Коллекторная втулка и нажимной конус стягиваются восемью болтами, что прочно удерживает пластины. Для изоляции пластин друг от друга используют коллекторный миканит. Его износостойкость выше меди, поэтому изоляцию между пластинами продораживают на глубину 0,8…1,5 мм.

Условия работы коллектора очень тяжелые, он подвергается большим механическим и электрическим нагрузкам. За счет прохождения больших токов и трения щеток на его поверхности выделяется много тепла. Это, а также наличие открытых, находящихся под высоким напряжением, деталей щеточно-коллекторного аппарата (пластины, щетки, щеткодержатели), близко расположенная «земля» (например, остов двигателя или вал якоря), возможное искрение под щетками вызывают ионизацию воздуха вокруг коллектора. Подобное требует интенсивной вентиляции.

Вентиляция двигателя. Недопустимый нагрев двигателя приводит к потерям электроэнергии и мощности, ухудшает работу электрической машины. На электропоездах применяется система самовентиляции тяговых двигателей. Воздух засасывается вентилятором двигателя через специальные жалюзи на крыше вагона (кроме электропоездов серии ЭД). Далее воздух проходит через очистительные фильтры, отстойные камеры и по вентиляционным каналам, гибким патрубкам подводится к двигателю. Через двигатель он проходит двумя потоками: один охлаждает внешние поверхности якоря и полюсов, второй попадает в вентиляционные каналы сердечника якоря и охлаждает сердечник изнутри. Затем через каналы в нажимной шайбе воздух поступает к лопаткам вентилятора и выбрасывается наружу через вентиляционные сетки.

На электропоездах ЭД2Т мощность двигателей увеличена, что потребовало более интенсивного обдува, а традиционные вертикальные вентиляционные каналы оказались малы. Чтобы их увеличить, потребовалась бы перепланировка пассажирского помещения. Поэтому жалюзи для забора воздуха установили в нижней части боковой стены кузова.

Щеткодержатели и подшипниковые щиты. Щеткодержатель является токопроводящим узлом. Его устанавливают на изолированном пластмассовом кронштейне, который крепится к внутренней торцевой стенке остова. Щеткодержатель состоит из корпуса с гнездами для щеток и нажимных пружинных устройств. Кронштейн изготовлен из пластмассы АГ-4В. В него армированы стальные втулки с резьбой для крепления двумя болтами к остову. Соединение кронштейна с корпусом щеткодержателя выполнено в виде рифленой гребенки для предотвращения смещения щеткодержателя. Отверстие под болт, крепящий щеткодержатель к кронштейну, имеет овальную форму, что позволяет регулировать зазор между коллектором и щеткодержателем.

Нажимное устройство состоит из нажимного пальца и пружины. Оно собрано на оси, которую закрепляют шплинтом в отверстии корпуса щеткодержателя. Винтовая пружина поддерживает постоянное нажатие на щетку по мере ее износа. В оттянутом положении нажимной палец фиксируют, что облегчает смену щеток. Чтобы ток не проходил по стальным пружинам щеткодержателя, не нагревал их, щетки, установленные в окна, соединяют с корпусом медными шунтами.

Подшипниковые щиты 8 и 26 закрывают торцевые горловины остова. Диаметр посадочных поверхностей щитов строго соответствует диаметру посадочной поверхности горловин остова, щиты плотно пригоняют и укрепляют болтами. На подшипниковых щитах имеются камеры для смазки подшипников, крышки, закрывающие эти камеры, 7 и 28, уплотняющие лабиринтные устройства.

В двигателях применяют однорядные подшипники с цилиндрическими роликами. Они должны выдерживать большие динамические нагрузки. Наружные кольца устанавливают в гнезда подшипниковых щитов, внутренние насаживают на вал в горячем состоянии. Лабиринтные канавки на щитах не позволяют смазке проникать внутрь двигателя. Наружные кольца обоих подшипников запираются крышками. Со стороны коллектора двигатель не имеет выступающего вала, поэтому крышку изготавливают глухой, лабиринтные уплотнения отсутствуют. Глухая крышка препятствует вытеканию смазки.

Крышка 28 на противоположной стороне имеет отверстие для выхода вала якоря. На ее внутренней поверхности проточены кольцевые канавки (лабиринтные уплотнения). Для запрессовки смазки в подшипники имеются патрубки, закрытые пробками с резьбой. Подшипники заполняют консистентной смазкой ЖРО на 2/3 объема подшипниковой камеры.

К качеству смазки предъявляют повышенные требования: не допускаются даже следы грязи, так как это может привести к износу колец, роликов и выходу их из строя. Из-за недостатка смазки в подшипниках возникает повышенный нагрев, меняется твердость металла деталей подшипника и наступает разрушение подшипника. Это обычно приводит к заклиниванию вала якоря после остывания. Излишек смазки тоже вреден, так как приводит к нагреву подшипника, разжижению смазки, выдавливанию ее через лабиринтные уплотнения и попаданию на электрические части двигателя.

Неисправности тяговых двигателей приведены в табл. 2.

Таблица 2. Неисправности тяговых двигателей

Технические данные тяговых двигателей