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交流牵引电机转子感应加热退轴工艺研究

发布时间:2018-09-14 22:07:03 文章来源:豆瓣东西    

章细福+邓苹

摘 要:交流牵引电机在结构上分成定子与转子,是轨道交通车辆的核心零部件。转子中转轴在牵引电机中扮演着传递动力的重要角色,是交流牵引电机重要零部件之一。在牵引电机制造行业,经常会出现转子转轴磕碰伤、锈蚀等情况。若仅因为转轴原因而导致整个电机转子报废,这将造成极大的浪费。因此对该类型转子,可以通过更换转轴来挽救转子铁心,降低生产制造成本。文章研究一种感应加热退轴工艺方法,在实现转子可靠退出报废转轴同时,保证转子铁心能够重复利用。

关键词:牵引电机;转子退轴;感应加热

前言

交流牵引电机是轨道交通车辆的核心零部件,在结构上分成定子(固定不动的部分)和转子(旋转的部分)两大部件[1]。当牵引电机定子与三相电源接通后,电机将产生旋转磁场,转子在该磁场作用下受力转动,转子中的转轴通过联轴节与车辆的轴联接起来,从而带动车辆轴随电机转子一起转动,进而实现轨道交通车辆的行驶[2]。因此转轴在牵引电机中扮演着传递动力的重要角色,是交流牵引电机重要零部件之一。在牵引电机制造行业,经常会出现转子转轴磕碰伤、锈蚀等情况。若仅因为转轴原因而导致整个电机转子报废,这将造成极大的浪费,因此对该类型转子,可以通过更换转轴来挽救转子铁心,减少浪费现象,降低生产制造成本[3]。要实现转子铁心的重复利用,则需要一种可靠的工艺方法将原报废转轴退出转子,同时保证在退轴过程中不影响转子铁心的使用性能。

1 转子退轴分析

1.1 基本工作原理

将待退轴转子放入感应加热退轴工装(缠绕了耐高温柔性电缆)内,当感应加热设备启动后,感应加热工装内的电缆将通入一定功率、频率的交变电流,感应加热退轴工装周围即产生交变磁场[4]。在交变磁场的电磁感应作用下,工装内的转子铁心产生封闭的感应电流(即涡流)。感应电流在转子截面上的分布很不均匀,表层电流密度很高,向内逐渐减小。由于转子铁心(硅钢片)自身带有电阻,转子表层高密度电流的电能将转变为热能,使表层的温度快速升高,从而实现外部的转子铁心加热[5]。

1.2 转子退轴加热温度理论计算

1.3 感应加热时间理论计算

上述例子转子铁心重量为125KG;根据1.2计算的加热温升,设定需加热温升200K;硅钢片的比热容C为0.46×103 J/(kg×K)。

根据能量公式Q=C×m×△t,转子铁心需要输入的热量为:

Q=C×m×△t=0.46×103×125×200=1.15×107 (J)

感应加热设备输出功率W=22kW,假设无能量损耗,则需要的加热时间:

t=Q/W=(1.15×107)/(22×103)=522.73(s)=8.71(min)

2 感应加热退轴验证实施

2.1 验证实施设备工装

本验证过程需要用到的设备工装仪器有:感应加热设备、油压机、感应加热退轴工装、D级贴片温度试纸、内径千分尺等。

2.2 感应加热退轴验证目标

本验证实施要实现将转子中报废转轴在感应加热条件下顺利退出,同时确保退轴后转子铁心内腔直径满足要求,转子铁心外表面无过热现象。因此需实现以下目标:

(1)感应加热9min后,报废转轴顺利退出转子。

(2)退轴后,转子铁心表面温度不超过300℃。

2.3 验证实施过程

分别选取3台电机转子,每台转子沿轴向在铁心表面传动端、中间位置、非传动端分别贴1张D级贴片温度试纸→将待退轴转子放置于油压机工作台位→将感应加热退轴工装放置于待退轴转子上→确认感应加热设备连接完好→启动感应加热设备→到达感应加热时间后关闭感应加热设备→启动油压机将报废转轴压出转子→将已退出废轴的转子铁心移出油压机工作台位→记录转子铁心表面温度(贴片温度试纸)→待转子铁心冷却到常温后,测量转子铁心内腔直径。

2.4 验证实施结果

根据实施过程进行感应加热退轴后,3台转子都顺利退出报废转轴,转子铁心内腔无拉伤情况;铁心表面颜色正常,无局部过热情况。

2.4.1 感应加热退轴后,转子铁心表面温度具体数据如表1。

2.4.2 感应加热退轴后,转子铁心内腔直径具体数据如表2。

2.5 测量数据分析

从表1数据可以看出,按要求感应加热后转子铁芯表面温度都在300℃以内,转子铁心表面無局部过热情况。

从表2数据可以看出,铁心内腔直径满足设计要求(),感应加热退轴过程没有对转子铁心造成拉伤情况,转子铁心可以重复利用。

3 结束语

结合交流牵引电机退轴加热温度及感应加热时间进行计算分析,并通过实际验证确认感应加热能够可靠的应用于牵引电机转子退轴中。通过对退轴后的转子铁心内腔直径进行检测,转子铁心表面温度检测确定感应加热退轴后的转子铁心满足要求,可以重复利用。

参考文献

[1]居志尧.牵引电动机检修技术[M].北京:化学工业出版社,2009.

[2]牛维扬,李祖明.电机学(第二版)[M].北京:中国电力出版社,2013.

[3]孙克军.中小微型电机使用与维修手册[M].北京:机械工业出版社,2011.

[4]潘天明.现代感应加热装置[M].北京:冶金工业出版社,1996.

[5]吴桔生.电涡流技术与应用[M].长沙:中南大学出版社,2014.

作者简介:章细福(1982,8-),男,民族:汉,籍贯:江西南城,学历:研究生,职称:工程师,毕业院校:哈尔滨工业大学。

科技创新与应用 2017年9期

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