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第二章 牵引电动机的一般概念
一、 牵引电动机的传动与悬挂方式
牵引电机的安装和一般常见的电机不同，不是用地脚螺丝钉固定在基础上，而是用悬挂的方式安装在机车上，并通过齿轮传动装置驱动机车轮对使机车行驶。因此，必须考虑到机车结构特点和运输要求，合理的选择传动和悬挂方式。同时传动和悬挂方式也对牵引电动机的总体结构和外形尺寸起着制约作用。 牵引电动机的传动方式通常可分为个别传动和组合传动两种。 1.个别传动
个别传动是目前国内外应用最广泛的传动方式。所谓个别传动是指一台牵
引电动机只驱动一个轮对，它是借助电机轴上的小齿轮驱动轮对轴上的大齿轮来
实现机车牵引运行的。个别传动有抱轴式悬挂、架承式悬挂两种悬挂方式 1抱轴式悬挂 ○
抱轴式悬挂是指牵引电动机一侧通过滑动轴承抱在机车动轴承上，另一侧通过弹性缓冲装置悬挂在机车转向架的横梁上。这种悬挂的牵引电动机，其重量约 般是直接压在机车动轮轴上，称为簧下重量；另一半通过转向架经轴箱弹簧压在轮轴上，称为簧上重量。故这种悬挂方式有时也称为半悬挂。
抱轴式悬挂结构简单、检修方便、成本较低。但由于这种悬挂方式牵引电动机一般重量直接压在机车动轮轴上，呈刚性连接，使机车与钢轨之间的动力作用直接传到牵引电动机，影响牵引电动机的正常工作。此外齿轮传动比由于受电机轴和轮轴之间中心距离的限制，使电机尺寸也不能任意选择，限制了机车功率和速度的提高，一般适用于速度不超过120km的客、货两用机车 2架承式悬挂 ○
所谓架乘式悬挂就是将牵引电动机完全固定在转向架上，这样，牵引电动机的全部重量都成为转向机减震弹簧上的重量。因此线路动力作用对牵引电动机工作的不良影响将大大减少，克服了抱轴式悬挂的缺点。但这种悬挂方式由于牵引电动机是簧上部分，在机车运行过程中牵引电动机的转轴中心线与机车动轮轴中心线会产生较大的相对移动。为此必须改变传动结构，牵引电动机转轴和机车动轮轴之间装置弹性的或联轴节式的传动构件。通常不再将小齿轮（主动齿轮）直接装在电机转轴上，而是通过两个滚柱轴承装在齿轮箱上，并与装在机车动轮轴上的大齿轮相啮合。这时，牵引电动机的转轴和小齿轮之间必须采用联轴节传动
1 采用球面齿式连接轴的架乘式悬挂
采用球面齿式连接轴的架乘式悬挂这种传动方式应用在我国地铁电动车辆上。牵引电动机全部悬挂在机车转向架上，他是在牵引电动机机座一侧的上方有两个悬臂，下方有一个支承，均用螺钉固定在转向架上，呈三边半悬挂，牵引电动机转轴传动端与球面齿式联轴节相连，及电机转轴上安装球面齿轮，该球面齿轮传动联轴节内齿圈，内齿圈又传动小齿轮轮轴上得球面齿轮，再传动小齿轮（装在齿轮箱内），最后传动大齿轮以驱动机车行驶。这种传动方式的优点不仅仅解决了机车运行过程中牵引电动机的转轴相对于机车动轮轴有位面移动的问题，同时由于小齿轮不直接装在电机转轴上，故小齿轮和它的轴可以做成一个整体，从而减少小齿轮的齿数以提高机车的速度和减轻电动机的重量
这种传动方式的缺点是由于联轴节占用了空间使电机轴向尺寸缩短，故不适用于
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大功率干线机车中的牵引电动机。 2.采用空心轴传动的架乘式悬挂
大功率牵引电动机可采用空心轴传动的架乘式悬挂，空心轴传动可分为电枢空心轴和动轮空心轴两类。
采联轴节用电枢空心轴传动的架乘式悬挂方式是将电动机的转轴做成空心的，该空心轴通过球面齿式与动轮轴相连，传动轴穿过空心轴的内腔，将转矩传给小齿轮（装在齿轮箱内）。由于利用了电机空心轴内腔的空间，节省了联轴节所占据的电机轴向空间，故电机可以充分利用轴向长度尺寸，以提高牵引电动机的功率。
电枢空心轴传动方式适用于车速不超过160km的准高速客运机车。
采用轮轴空心轴传动的架乘式悬挂方式由套在轮轴外的空心轴及两端的六连杆万向节组成，牵引电动机是全悬挂，安装在转向架横向中线线上，小齿轮热套在电机轮轴上，大齿轮通过滚动轴承装在空心轴的轮套上。电动机的转矩传送到大齿轮上后，由万向节1通过空心轴和万向节2传递给车轮2，再经车轴传给车轮1，驱动机车行驶。
这种传动装置结构复杂，但传动功率大，工作可靠。由于传动齿轮箱支承在转向架构架上，簧上重量显著减轻。轮轴空心轴传动方式适用于车速在220~250km的高速客运机车
个别传动的主要特点是当一台牵引电动机发生故障时，可以单独切除，不会影响其他电机工作，而且充分利用了机车下部空间，所以得到广泛应用。但是，由于各轮轴间没有直接的机械联系，个别轮对容易空转，从而使机车的黏着牵引力降低。 2 组合传动
组合传动就是每个转向架上只安装一台牵引电动机（这种转向架称为单电机转向架），通过变速齿轮装置驱动该转向架的每一根动轮轴，组合传动装置的结构比个别传动装置复杂，但由于组合传动具有其特点而受到重视，干线电力机车随着铁路运输重载高速的不断发展，充分要求利用机车每一轮对的黏着重量，以实现最大的黏着牵引力，在这种情况下，就倾向采用组合传动。组合传动还有利于降低牵引电机单位功率的重量，因此组合传动相当于把几个轮对上的较小功率的牵引电动机合并为一台大功率的牵引电机，电机功率越大，其重量指标（即每kw功率的重量）越低，在相同容量下，电机的造价也将降低。此外，采用组合传动还可以将传动齿轮进行不同的搭配来改变传动比，这样就可以实现同一台机车既可以成为高速客运列车，也可以作为牵引力大的低速货运机车，使机车和牵引电机具有通用性。
二、 牵引电动机的工作特点
直流和脉流牵引电动机的工作原理和普通直流电动机是一致的，其基本机构也相似。但是。牵引电动机的工作条件与直流电动机相比则有很大区别，因此牵引电动机在设计、机构、材料、绝缘、工艺等方面都要特别慎重。牵引电动机工作的主要特点是：
1 使用环境恶劣
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由于牵引电机安装在车体下面，直接受到雨、雪、潮气的影响，机车运行中掀起的尘土也容易侵入电机内部。此外，由于季节和负载的变化，还经常受到温度和湿度变化的影响。因此，电机绝缘容易受潮、受污，对其性能和寿命产生极为不良的影响。所以，牵引电机的绝缘材料和绝缘结构应具有较好的防潮，防尘性能及良好的通风、散热条件。
2 外形尺寸受限制
牵引电动机悬挂在车体下面，其安装空间受到很大的限制，轴向尺寸受轨距限制，径向尺寸受动轮直径的限制。为了获得尽可能大的功率，要求牵引电机结构必须紧凑，并采用较高等级的绝缘材料和性能较好的导电、导磁材料。
3 动作力大
机车运行通过钢轨不平顺处，因撞击而产生的动力作用会传递给牵引电动机，使牵引电动机承受很大的冲击和振动。
4 换向困难
直、脉流牵引电机换向困难的原因除了受机械振动力方面的影响外，还有电器方面的原因，如牵引电动机经常启动、制动，此时电流可达额定电流的两倍；当机车在长大坡道上运行时，电动机将长时间处于过电流状态；当机车高速运行时，采用深的磁场削弱使气隙磁场畸变增大；电网电压波动使电动机端电压升高等，这些都将造成牵引电动机换向困难。
脉流牵引电机的电流为脉动电流，除了直流分量外，还有一定的交流分量，电磁交流分量的存在将使电机换向更为困难，致使换向火花增大甚至环火。
5 负载分配不均匀
牵引电机与普通电机的另一个不同之处是：在同一机车上的数台牵引电机，不论是在电方面还是在机械方面都是连接在一起的。在电的方面，各电机之间是并联连接；在机械方面，各电机通过车轮与钢轨间的黏着作用相互耦合在一起。因此，由于同一台机车上牵引电机特性有差异，各动轮直径不等或个别轮对发生“空转” 、“滑行”等原因，都有可能造成各电机的负载分配不均，有的电机处于过载运行，有的电机处于欠载运行，从而使机车牵引力不能充分发挥。
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第三章 ZD105A型牵引电动机的维护保养
牵引电动机的工作条件十分恶劣，主要表现在：负载变化大；承受来自轮轨的冲击力。使用环境恶劣；由单向整流器供电，电流是脉动的。因此要使电机在运行过程中保持良好质量状态，必须进行咸亨却的操作和维护保养，才可减少电机的故障，延长使用寿命和获得机车的高运转率。
一、牵引电动机的检查与维护 1 换向器的维护保养
换向器是直流电机的重要部件，它在高速旋转时的机械稳定性以及其表面氧化膜的状态对电机换向器性能的影响很大。
(1)应经常注意观察换向器工作表面。许多牵引电动机的故障在尚未造成前，可以根据换向器表面的异常状态早作诊断，找出故障原因和部件，及时进行处理。
(2)经常用干燥的压缩空气吹扫换向器表面，如有油垢，可用浸有少量酒精或丙酮的无毛抹布擦拭干净，并注意不要用油垢的或不干净的手去触摸换向器表面或更换电刷；如换向器表面有较明显烧损痕迹而用无毛抹布擦拭无效时，可用0号玻璃砂布进行清擦。
(3)检查换向器V形云母环伸出部分的 表面状态，应经常保持该部分清洁，如有烧痕，应用玻璃砂布把烧损处打磨干净后，图以绝缘漆。
2 电刷装置的维护保养
刷架装置是电机的重要部件之一，其质量的好坏直接影响电机的换向性能，因此，必须对它有足够的重视并经常进行维护保养。
(1)检查耍握及连线紧固螺栓是否松动，特别是刷架连线接头是否接触良好。 (2)常将电刷在刷盒孔上下移动几次，除去碳粉及其他杂物，以保持电刷活动自如。并用塞尺检查电刷与刷盒孔间的间隙是否在限度范围内。注意检查刷辫不要碰上换向器的升高片，以及检查电刷是否破损，刷辫是否脱落，若有应及时更换。
(3)用电刷压力测试仪检查电刷压力是否在规定范围内，同一刷盒其电刷压力不应相差3N。
(4)检查所使用的电刷牌号和制造厂家规定应一致，更换电刷时同一电机应使用同一厂家同一牌号的电刷；同一电机所使用电刷的高度差及同一电刷的双分裂电刷的高度差不应超过规定数值，否则应进行更换。
(5)检查刷盒底面相对换向片的平行度符合技术要求，刷盒底面与换向器表面距离应在2～4mm范围内。
(6)换电刷前，应先打磨电刷接触面，使其与换向器圆弧面贴合，以保证良好的换向。
(7)检查并调整刷盒，以保证刷盒上的电刷在电枢窜动范围内都在换向器工作面上。
(8)经常应用干燥的高压空气吹扫刷握，用干净布擦拭绝缘刷杆外表面的油垢及污物。
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(9)锉掉连线接头和刷盒上因飞弧而造成的铜瘤或铜毛刺。 (10)换损坏刷杆时，应重校刷杆等分度。若在机车上更换同一刷握的两个刷杆，应先更换一个刷杆，紧固定位后再更换另一个刷杆，并做好刷杆位置标记。不允许两只刷杆同时拆下更换，更换会影响刷盒的中位性。 (11)检查刷架圈定位销及撑紧装置的固定情况。
3 电枢轴承的维护保养
轴承是电机中比较关键的部件，电枢轴承烧损，会使转子固死、造成机破。 (1)经常检查电枢轴承的温升
(2)检查电枢轴承和抱轴轴承的密封情况是否良好
(3)电枢轴承用3号锂基脂润滑，轴承室内润滑脂不能太多或太少，否则会引起轴承发热。
二．牵引电动机的常见故障原因及其处理办法
1 轴承故障
这是发生在机械方面最主要的故障，而且问题往往较复杂，还导致了别的故障发生。由于牵引电机的工作条件恶劣，其轴承常见故障症状有保持架铆钉松动、断裂或外围挡边偏磨，滚性及滚道剥离、灼痕、拉伤、裂纹、歪磨或径向间隙增大，内圈松动或咬死，轴电流电蚀及润滑脂变质，轴承甩油箱松动变形等。因此往往引起振动及噪声增大，导致小齿轮碰撞磨损、绕组绝缘损伤、联接线断裂、换向不良、引起接地或环火、甚至发生转子咬死难于转动而裂轴等恶性事故。
（1）轴承损坏。更换轴承。
（2）轴承与轴配合过松或过紧。过松时在轴承上镶套，过紧时重新加工轴到标准尺寸。
（3）电机两端端盖或轴承未装平。将端盖或轴承止口装平，旋紧螺栓
2 主附极和补偿绕组接地
原因：机座内面尖棱、焊瘤、凸台及线圈护罩和弹簧垫板压伤绝缘，更多的情况是主附极线圈在运行过程中受到频繁的振动冲击，致使线圈或紧固螺栓松动，引起绝缘磨损及绕组短路。有时还发生线圈联线绝缘卡破接地，少数情况也有因定子绝缘受潮油污或过热老化损坏绝缘所致。对补偿绕组主要是端部或联线固定不牢，受振动冲击力和过载磁拉力产生变化后，可能使绝缘破损接地。除开明显是绕组低电位接地外，发生绕组接地故障后，要暂时切除该电动机。
处理：认真清理机座安装线圈的凸台面，并对整个线圈加装环氧酚醛玻璃布垫。各线圈压弧时和装配时，都要注意做到不损伤线圈绝缘。对线圈引线头和铁芯间的间隙要用绝缘板垫紧。由于加装了弹簧垫板还不能从根本上解决主附极绕组的接地问题；宜取消线圈护罩和弹簧垫板，实行环氧树脂浇注或上胶聚酯纤维毡压绝缘结构一体化，特别是环氧树脂浇注一体化能很好地提高主附极绕组的耐振、耐潮、导热和电气性能，或采取填充泥固化成一体。对补偿绕组，除槽部特别是槽口应保障绝缘良好外，在两端应加装绝缘绑扎箍环防止端部变形。将补偿槽由向心槽改为平行槽后，则补偿线圈可采用预制成型的连续绝缘，能明显提高补偿绕组绝缘能力和有利造修。此外，应注意固定和保护联线绝缘，特别注意卡
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