5GEB32B1型交流牽引電機故障轉子修復工藝研究

李靜波

摘 要：5GEB32B1型交流牽引電機轉子發生導條脫焊故障后導致電機接地，通過分析故障產生原因，編制故障轉子修復方案并設計制作相應工裝設備，最終實現了故障轉子修復。HXN5型內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）公司設計。該型號電機轉子由轉軸、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只牽引電機發生故障，直接損失達1 800多萬元。為降低損失，盡快修復故障電機，該文針對故障電機轉子修復難點進行逐一分析并進行工藝研究攻關，最終實現了該型電機故障轉子的修復。

關鍵詞：5GEB32B1 交流牽引電機 導條脫焊 修復工藝

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）公司設計。該型號電機轉子由轉軸、鼠籠組成。轉子轉軸采用齒輪與轉軸一體的結構，鼠籠由導條和轉子鐵芯裝配一體后焊接端環而成，然后熱套入轉軸，轉軸非傳動端具有防脫落的鎖緊螺母及墊圈結構。

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只牽引電機發生故障，直接損失達1 800多萬元。為降低損失，盡快修復故障電機，該文針對故障電機轉子修復難點進行逐一分析并進行工藝研究攻關，最終實現了該型電機故障轉子的修復。

1 故障統計與分析

1.1 故障統計

電機電器公司對返回的故障電機拆解56只，其中發現49只發生導條脫焊故障。

1.2 故障分析

根據對導條開焊信息進行統計，發現目前導條斷裂的轉子均是GE公司生產的，而中車成都電機公司生產的轉子暫未發生該故障。根據了解，對于導條焊接，GE公司采用人工火焰釬焊，而成都公司采用中頻感應焊，焊接工藝可能是導條斷裂故障的原因之一。

該型電機轉子原設計對9根導條進行了漲緊處理。相鄰3根一組，共3處按120°機械角度分布。目前所有導條斷裂故障均發生在未漲緊的導條上。據調查，目前國產化交流牽引電機采用所有導條進行了漲緊處理。GE公司通過對導條脫焊轉子進行失效分析，也提出了對所有導條進行了漲緊處理的補救方案。導條漲緊數量設計也可能是導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 故障轉子拆卸

對發生導條脫焊的轉子轉軸進行檢測，對于轉軸狀態良好的轉子可拆除鼠籠并保留轉軸，轉軸可重新使用。

2.1.2 鼠籠壓裝

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

2.1.3 導條漲緊

對壓裝完新鼠籠的轉子的所有導條進行漲緊操作，避免再次發生導條脫焊。

2.1.4 轉子動平衡

對導條漲緊完的轉子進行動平衡試驗，使其達到要求的平衡量之內，符合電機設計要求。

2.2 工裝分析

2.2.1 鼠籠壓裝工裝

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

2.2.2 導條漲緊工裝

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

3 解決方案

3.1 設計制作工裝

3.1.1 鼠籠壓裝工裝

根據鼠籠、轉軸尺寸，結合直流電機轉子更換轉軸工藝，設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 導條漲緊工裝

借鑒轉子原有漲緊工藝方案以及國內外電機新造廠家對于交流電機轉子導條漲緊方案，設計制作導條漲緊工裝，整套工裝包括沖頭導向座、聯接桿、定位塊、沖頭、M12雙頭螺栓。

3.2 修復方案

3.2.1 鼠籠壓裝

（1）將底座固定在油壓機平車上，轉軸以非傳動端向上豎直插入在底座內。

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

（3）放置緊固套使銷鍵對應卡住鎖緊螺母，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，每10 min上緊螺母至410 N·m，1～4 h以內，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 導條漲緊

（1）將鼠籠水平放置在橡膠墊上，沖頭導向座放置鼠籠表面并與導條卡住，調節定位塊，新的漲緊位置處于距離轉子中心線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塊與轉子端環的外端面貼緊，然后將固定座放在轉子上面，并確保其中心對準導條槽；然后使用兩個棘輪帶收緊固定座，并且調節帶子緊緊地固定住座子，最后將沖子放入座口，并且小心對準導條槽；使用銅錘敲擊沖子頭部，直到沖子不能下沉為止。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；旋轉轉子180°，工具放在同一側漲緊鼠籠上相對應的導條，然后將固定座上安裝導塊卡在另一端的端環，將漲緊工具移到下一個導條并且漲緊，記住漲緊必須在交替位置，并且每一個漲緊步驟都應該旋轉到轉子的另一邊，使得整個轉子受力平衡。

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

4 結語

該文從工藝以及工裝這兩個難點出發，編制了故障轉子修復工藝，并設計制作了配套工裝，順利使公司實現了5GEB32B1型交流牽引電機導條脫焊故障轉子的修復。修復后的轉子與定子組裝進行整機試驗性能全部達到設計要求，電機經批量交付機務段使用，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指導書5GEB32B1-GY74Z001[Z].

[3] 中車戚墅堰機車有限公司.HXN5型機車牽引電機轉子檢修作業指導書5GEB32B1-GYZ4Z004[Z].