牽引電機的機械質量控制

1．機械質量與電機運行可靠性

牽引電機工作在惡劣的運行條件和環境條件下，其運行可靠性較之一般工業用電機差距較大，具體表現為故障率高，檢修周期短，維修工作量大。作為一種重要的電氣設備，電機的制造和檢修工作具有較強的專業性和技術性，電氣絕緣被公認為電機結構中的薄弱環節，從業人員在致力于提高牽引電機電氣性能的同時，反而對其機械質量有所輕視，這種“重電不重機”的態度在設計、制造和檢修工作中都有不同程度的體現。事實上，真正因電氣絕緣老化所引起的電機故障很少，絕大部分電機故障都是機械故障或因機械故障引起的絕緣故障。由于電機具有復雜的機械結構和絕緣結構，二者相互關系密切，任何細小的機械故障都有可能造成故障迅速擴大，甚至造成整臺設備失效。因此，從制造和檢修的角度考慮，牽引電機更應該被看作是一種機械設備，其機械質量對于運行可靠性具有決定性意義。

2．金屬材料損傷

(1)引出線和連線斷。這是最常見的一種電機故障。在工作狀態下，引出線和連線除了受到振動和電磁力等外界應力作用外，其內部應力不容小視。制造安裝時的偏差、熱脹冷縮以及銅線與絕緣材料之間膨脹系數的不同，都將在銅線內部產生較大應力；內部應力是導致連線斷裂的主要原因，單純增加導線截面積與事無補，關鍵在于消除銅線內部應力。

(2)齒輪嚙合不良。振動是造成電機部件損傷的主要原因之一，軸伸根部、銅線轉角、支架等處的裂紋和刷架圈、軸承等部件磨損都與之有直接關系。

(3)部件拆卸時造成的機械損傷。不當的拆卸是造成電機部件損傷的另一個主要原因。牽引電機經過真空壓力浸漆處理，部件拆卸相對困難，不良的解體工藝很容易造成銅線裂傷、螺栓裂紋、配合面拉傷以及部件變形等嚴重后果。對此，一方面要改進電機解體工藝，盡可能的利用專用工藝裝備進行部件拆卸，避免摔、砸、撬等原始作業方法；另一方面要加強拆卸前、后部件的質量檢查，及時發現損傷部件，以便更換或修補。

(4)機械結構的焊修。對于檢修的電機，其機械結構會因長期運行而產生的變形、磨損、裂傷等現象，將對電機性能及可靠性產生明顯影響，必需恢復其原形，因此部件焊修是電機檢修的一個重要工序。由于大部分電機構件都具有較高的尺寸精度要求，需要完善的焊修工藝保證機座、轉軸等重要部件的焊修質量，防止焊接應力導致變形等現象發生，而不能作為一般的金屬結構件采用簡易的焊修工藝。

3．裝配質量

(1)互換性問題。相同型號的牽引電機具有一定的互換性，但是由于加工偏差的存在，部件互換還是會對電機性能產生一定影響。以牽引電動機為例，每臺電機的速率特性總是有一些差異，如果定子或磁極等部件互換，電機的速率特性往往會發生較大變化。再者，小齒輪、聯軸器、端蓋等具有配合尺寸的部件，也往往會因部件互換造成配合不良。因此，電機檢修應盡量堅持“原機原配”的原則，不要隨意互換重要零部件。

(2)牽引發電機定子鐵芯凸片。定子鐵芯由扇形片疊壓而成，由于扇形片松動凸起割破定子線圈所形成的定子接地故障時有發生，而且有日趨頻繁的趨勢。

(3)牽引發電機的軸向定位。牽引發電機自身無法軸向定位，完全依賴與柴油機傳動端的配合，也無法調整。實際安裝過程中，發電機定、轉子之間偏移時有發生，偏移量也大小不等。對于發電機自身而言，軸向定位偏差將導致定、轉子鐵芯對不齊，迷宮式油封軸向間隙過大等問題，其中定、轉子鐵芯不對齊引起的軸向電磁力，于機組運行十分不利，懷疑聯軸節螺栓斷裂與之有一定關系。建議在轉子與曲軸對輪連接處增設調整墊片，以便于安裝時對發電機軸向定位進行調整。

(4)過盈配合面的加工工藝。機車牽引電機及其它輔助電機的聯軸器或齒輪普遍采用無鍵錐度面過盈配合設計，由于機床加工精度滿足不了錐度面配合的精度要求，裝配前要對軸進行研磨或對錐孔進行刮配。

4．絕緣結構的機械性能

(1)電樞槽口部分設計改進建議。電機繞組槽口部位的絕緣容易受到損傷，接地、匝間短路故障多發于此。為了方便對槽口絕緣進行補強，建議電樞鐵芯兩端10mm左右的沖片采用大槽沖片，槽形尺寸比正常沖片單邊大1mm左右，鐵芯疊壓后在電樞槽口部位形成1mm左右的富余空間可以用來安置高強度的U型槽口絕緣襯套，相應地，槽楔設計和通槽工藝也要做一些修改。

(2)浸漬漆的脆裂問題。真空壓力浸漆對于提高電機電氣性能和機械性能有十分明顯的作用，但浸漬漆固化后其自身容易發生脆裂現象，影響電機的耐潮性和機械強度。無論在電機內部還是表面，漆層脆裂的主要原因在于浸漬漆與其它材料熱膨脹系數不同，此外與振動也有很大關系。

5．平衡與振動

(1)動平衡誤差校正。電機轉子動平衡精度不僅僅取決于動平衡試驗機的精度，其殘余不平衡量與工藝聯軸器或過渡法蘭的連接誤差有很大關系。連接誤差主要指工藝聯軸器的不對中和瓢偏，聯軸器法蘭面緊固螺栓緊力差別過大也會引起與瓢偏同樣的效果。

(2)軸系的平衡與對中。前面提到，軸系不平衡力除了轉子殘余不平衡量外，還與聯軸器的連接情況有關。以牽引發電機－柴油機系統為例，由于發電機端軸承位置無法調整，連接無所謂找正，只要止口吻合，擰緊螺栓就算完成連接。當出現螺栓吃力不均或止口松動的情況時，其效果相當于軸系連接瓢偏或不對中，容易引起機組大的振動。建議采用銷釘連接取代螺栓連接，對輪打表找正后，重新鉸孔，配銷釘，采用銷釘連接能夠從根本上解決螺栓吃力不均和止口松動的問題，雖然在工藝上麻煩了一些，但對于消除機組振動，減少聯軸節螺栓斷裂事故的發生有積極的作用。同樣，對于空壓機組、啟動發電機等各類中小型電機，也應考慮逐步以剛性連接取代目前的彈性連接。

6．結束語

提高牽引電機的產品質量，關鍵在于明確其問題所在。機械質量是牽引電機整體質量的基礎，機械質量問題表面看不大，不像電氣故障那樣立即造成電機失效，但是卻較多、較廣，正是這樣多而廣的“小問題”制約了牽引電機整體質量的提高。由此可以看出，電機產品整體質量不是孤立的，而是建立在良好的冷熱加工、先進的裝配和檢測手段以及優秀的配件質量基礎上，只有廣大工程技術人員兢兢業業，“勿以善小而不為”，認真對待每一個問題，深入研究其故障機理，牽引電機整體質量和運行可靠性才能不斷提高。