SS4G型电力机车常见故障分析及其处理措施

西安铁路职业技术学院1SS4G型电力机车常见故障分析及其处理措施系别：牵引动力系专业：铁道机车车辆班级：16学生姓名：坤指导教师：杨会玲完成日期：2013年3月28日SS4G电力机车常见故障分析及其处理措施2摘要韶山4改进型电力机车，代号SS4G，是在SS4、SS5和SS6型电力机车的基础上，吸收了8K机车一些先进技术设计的。机车由各自独立的又互相联系的两节车组成，每一节车均为一完整的系统。它电路采用三段不等分半控调压整流电路。采用转向架独立供电方式，且每台转向架有相应独立的相控式主整流器，可提高粘着利用。电制动采用加馈制动，每台车四台牵引电机主极绕组串联，由一台励磁半桥式整流器供电。机车设有防空转防滑装置。每节车有两个B0-B0转向架，采用推挽式牵引方式，固定轴距较短，电机悬挂为抱轴式半悬挂，一系采用螺旋圆弹簧，二系为橡胶叠层簧。牵引力由牵引梁下部的斜杆直接传递到车体。空气制动机采用DK-1型制动机。机车功率持续6400kW，最大速度100km/h，车长2×15200mm，轴式2（B0-B0），电流制为单相工频交流。牵引电动机作为SS4G型电力机车主要电气设备之一，其质量的好坏对机车整体质量起着至关重要的影响。在铁路的发展历史中，牵引电动机是重要的组成部分之一。牵引电动机是有高可靠性、好精确度、快速响应的特点，与此同时，牵引电动机也具有故障率高和运用保养质量可以直接决定电动机的使用寿命的特点。虽然近年来，在制造厂家与各科研部门的共同努力下，牵引电动机基础质量得以不断提高；但由于受机车长交路、大提速恶劣环境以及超吨位等多种运用条件因素影响，对牵引电机使用性能提出更高的要求，因此落修率依然较高，给检修生产带来一定的压力。本文对造成牵引电机的主要惯性故障原因进行深入分析，提出在检修运用中相应的解决对策，希望能对牵引电机运用的可靠性和安全性起到积极作用。关键词牵引电机故障原因处理措施西安铁路职业技术学院3目录摘要……………………………………………………………………………………1前言……………………………………………………………………………………3一、牵引电动机概述……………………………………………………………………4（一）电力机车牵引电动机工作原理认知…………………………………………4（二）SS4G电力机车牵引电动机的结构组成………………………………………51.定子………………………………………………………………………………62.转子………………………………………………………………………………83.电刷装置……………………………………………………………………………94.电枢轴承和抱轴轴承………………………………………………………………9二、SS4G牵引电机的一般特性………………………………………………9一、牵引电动机的传动与悬挂方式1个别传动2组合传动二、牵引电动机的工作特点三、ZD105A型牵引电动机的维护保养…………………………………………10四、SS4G型电力机车常见故障处理办法……………………………………………14总结………………………………………………………………………………24致谢……………………………………………………………………………………26参考文献………………………………………………………………………………26SS4G电力机车常见故障分析及其处理措施4前言1821年英国科学家法拉第首先证明可以把电力转变为旋转运动。最先制成电动机的人，据说是德国的雅可比，他于1834年前后成了一种简单的装置：在两个U型电磁铁中间，装一六臂轮，每臂带两根棒型磁铁。通电后，棒型磁铁与U型磁铁之间产生相互吸引和排斥作用，带动轮轴转动。牵引电机，在机车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。牵引电动机有多种类型，如直流牵引电动机、交流异步牵引电动机和交流同步牵引电动机等。牵引电动机在机车或动车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。牵引电动机有多种类型，如直流牵引电动机、交流异步牵引电动机和交流同步牵引电动机等。直流牵引电动机，尤其是直流串励电动机有较好调速性能和工作特性，适应机车牵引特性的需要，获得广泛应用。牵引电动机的工作原理与一般直流电动机相同，但有特殊的工作条件：空间尺寸受到轨距和动轮直径的限制；在机车运行通过轨缝和道岔时要承受相当大的冲击振动；大、小齿轮啮合不良时电枢上会产生强烈的扭转振动;在恶劣环境中运用,雨、雪、灰沙容易侵入等。因此牵引电动机在设计和结构上也有许多要求，如要充分利用机体内部空间使结构紧凑，要采用较高级的绝缘材料和导磁材料，零部件需有较高的机械强度和刚度，整台电机需有良好的通风散热条件和防尘防潮能力，要采取特殊的措施以应付比较困难的“换向”条件以减少炭刷下的火花等。牵引电动机有两种悬挂方式。一种是牵引电动机和动轮轴连接的悬挂方式，称为抱轴式悬挂或半悬挂。采用这种悬挂方式时，动轮通过轨缝和道岔所产生的冲击振动会直接传给牵引电动机。抱轴式悬挂适用于结构速度低于120公里/小时的机车车辆。另一种是架承式悬挂(或称全悬挂)。采用这种悬挂方式时牵引电动机固定悬挂在转向架构架上，在牵引电动机轴端和小、大齿轮之间加入各种弹性连接元件，以减小冲击振动的影响。架承式悬挂适用于结构速度高于120公里/小时的机车车辆。机车在运行途中发生主回路接地跳主断路器，是SS4型电力机车较为常见的故障之一，而机车牵引电机工作环境较为恶劣，是主回路中最为薄弱的环节，且易发生接地，本论文着重讨论牵引电机的接地故障。西安铁路职业技术学院5第一章牵引电动机概述1.1电力机车牵引电动机工作原理认知直流电机是直流发电机和直流电动机的总称。直流电机具有可逆性，既可作直流发电机使用，也可作直流电动机使用。作直流发电机使用时，将机械能转换成直流电能输出；作直流电动机使用时，则将直流电能转换成机械能输出。图1-1所示为一台直流电机简单模型图。N、S为定子上固定不动的两个主磁极，主磁极可以采用永久磁铁，也可以采用电磁铁，在电磁铁的励磁线圈上通以方向不变的直流电流，便形成一定极性的磁极。图1-1直流发电机工作原理在两个主磁极N、S之间装有一个可以转动的、由铁磁材料制成的圆柱体，圆柱体表面嵌有一线圈（称为电枢绕组），线圈首末两端分别连接到两个弧形钢片（称为换向片）上。换向片之间用绝缘材料构成一整体，称为换向器，它固定在转轴上（但与转轴绝缘），随转轴一起转动，整个转动部分称为电枢。为了接通电枢内电路和外电路，在定子上装有两个固定不动的电刷A和B，并压在换向器上，与其滑动接触。1.2SS4G电力机车牵引电动机的结构组成脉流牵引电动机的结构与普通直流电机基本相同，主要由静止的定子和旋转的转子两大部分组成。定子的作用是产生磁场、提供磁路和作为牵引电动机的机械支撑，由机座、主磁极、换向极、端盖和轴承等部件组成；转子的作用是产生感应电势和电磁转矩，从而实现能量转换，由转轴、电枢铁心、电枢绕组和换向器等部件组成。转子通过电枢轴承与定于保持相对位置，使两者之间有一个间隙，称为空气院。此外，脉流牵引电动机还有一套电刷装置，电刷和换向器接触，以实现电枢电路与外电路的连接。脉流牵引电动机由于发热严重，换向困难，所以它的某些部件具有特殊的结构型式。图1-2所示为SS4型和SS4改型电力机车采用的ZD105型脉流牵引电动机的纵、横剖面图。SS4G电力机车常见故障分析及其处理措施6图1-2ZD105型牵引电动机结构图（a）纵剖面图;（b）横剖面图.1-电枢；2-油杯；3-刷架圈定位装置；4-油管夹；5-前端盖盖板；6-排油管；7-前端盖；8-轴承；9-前端轴承盖；10-前端外盖；11-封环；12-电枢支架；13-螺栓；14-弹簧垫圈；15-螺栓；16-弹性垫圈；17-螺栓；18-刷架装置；19-螺栓；20-弹簧垫圈；21-定子装配；22-后西安铁路职业技术学院7端盖网孔盖板；23-预成型后支架绝缘；24-后端盖；25-电枢支架；26-后端内轴承盖；27-封环；28-挡板；29-螺栓；30-止动垫圈；31-后端轴承盖；32-上抱轴瓦；33-下抱轴瓦；34-上观察孔盖；35-刷握装置；36-补偿绕组；37-轴；38-开口销；39-主极一体化装配；40-出线盒；41-接线板；42-绝缘板；43-螺栓；44-弹簧垫圈；45-油箱；46-键；47-换向极一体化装配；48-下观察孔盖；49-吊杆座；A-F级填充泥或硅橡胶密封胶。一、定子1.机座机座兼起机械支撑和导磁磁路两个作用。它即用来作为安装电机所有零件的外壳，又是联系各磁极的导磁铁轭。图1-3牵引电动机机座形状（a）方形机座；（b）圆形机座；（c）主极线圈压形后，空间利用较好的圆形机座2.主磁极脉流牵引电动机的主磁极（简称主极）是用来产生主磁场的，它由主极铁心和主极线圈两部分组成，如图1-4所示。图1-4主极结构1-主极铁心；2-铁心端板；3-主极线圈；4-铆钉；5-铁心心柱；6-补偿绕组槽；7-主极线圈接头。3.换向极脉流牵引电动机的换向极用来产生换向磁场以改善电机换向性能，由换向极铁心和换向极线圈两部分组成。4.补偿绕组为了改善脉流牵引电动机的换向，提高电机运行的可靠性，大容量的脉流牵引电动机设置了补偿绕组。补偿绕组跨嵌在相邻两个主极极靴槽内，其安装情况如图1-5所示。SS4G电力机车常见故障分析及其处理措施8图1-5补偿绕组1-主极铁心；2-补偿绕组；3-槽锲5.绕组接线为了便于调节牵引电动机的磁场和改变牵引电动机的旋转方向，总是将主极线圈单独接成一个电路，用电缆直接引出；换向极线圈、电枢绕组及补偿绕组串联成为另一个电路，另外用电缆引出，引出电缆的端头装有管形的铜接头。如图1-6所示。图1-6ZD105型牵引电动机绕组接线图（a）换向器端；（b）非换向器端。二、转子1.转轴转轴是牵引电动机中工作最困难的部件之一，因为它不仅要传递牵引电动机产生的巨大转矩，而且还要经常承受很大的冲击载荷（特别是抱轴式牵引电动机），此时转轴将利用弹性变形来吸收大部分的冲击力。其弹性变形虽然不大，但经常反复变形会使转轴的材料产生疲劳，甚至出现裂纹或折损。同时，转轴上还安装着电枢铁心、换向器、滚动轴承内圈和小齿轮等零部件，使转轴经常存在着内应力。所以，用来制造转轴的钢材必须具有很高的机械强度和足够的韧性。电力机车牵引电动机的转轴采用优质合金钢，如铬锰钢和铬铝钢等。2.电枢铁心电枢铁心是牵引电动机磁路的一部分，也是承受电磁力作用的部件。在电枢铁心圆周表面均匀开有电枢槽，槽内嵌装电枢绕组。由电枢铁心和电枢绕组构成西安铁路职业技术学院9了脉流牵引电动机的电枢，电枢绕组中流过电流，在磁场中受到电磁力的作用，使电枢旋转，把电能转换成机械能。可见它们是牵引电动机中实现能量转换的枢纽，因此称之为“电枢”。图1-7电枢冲片1-电枢槽；2-通风孔；3-标记孔；4-轴孔；5-键槽。3.电枢绕组电枢绕组是脉流牵引电动机实现能量转换的部件，把电枢线圈嵌放在电枢铁心圆周的电枢槽中，按一定规律与换向器连接起来就构成了电枢绕组。4.换向器换向器是直流和脉流牵引电动机特有的重要部件，其作用是在发电机状态下将电枢绕组中产生的交变电势整流成电刷间的直流电势；在电动机状态下将输人的直流电流逆变成电枢绕组中的交变电流，以产生单方向的电磁转矩。电机运行时，换向器既要通过很大的电流，又承受各种机械应力。换向器工作情况的好坏，直接影响着电机的运行性能。图1-8换向器结构1-换向片；2-绝缘套筒；3-云母片；4-升高片；5-V形云母环；6-换向器套筒；7-转轴；8-键；9-换向器螺栓；10-压圈。3、电刷装置脉流牵引电动机的换向器端装有电刷装置，其作用是使转动的电枢绕组与外电路连接起来。电刷装置由电刷、刷握、刷握架、刷杆和刷架圈等组成，如图1—88所示。电刷装置的结构和电刷的性能对牵引电动机换向性能影响很大，为了保证良好的换向效果，电刷装置应满足以下要求：1.电刷应有良好的集流性能和换向能力。SS4G电力机车常见故障分析及其处理措施102.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