Ремонт сердечников, валов, вентиляторов и станин

Сердечники — базовая часть электрических машин. Листы пакетов сердечников изготовляют из специальной электротехнической стали, обладающей благодаря присадке кремния низкими удельными потерями. Для уменьшения потерь на вихревые токи пакеты сердечников статоров, роторов и якорей набирают из отдельных изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Сердечники - магнитопроводы, в их пазах размещают и укрепляют обмотки.

При длительной работе электрических машин возникают чаще всего следующие неисправности сердечников: ослабление прессовки пакетов и посадки пакетов стали; распушение крайних (торцевых) пакетов стали (образование «веера»); оплавле­ние отдельных участков стали и нарушение межлистовой изоляции. Эти неисправности устраняют ремонтом.

Ослабление прессовки пакетов происходит преимущественно в сердечниках электрических машин старых конструкций, у которых листы стали изолированы тонкой (папиросной) бумагой.

При разборке машины перед ремонтом и осмотре состояния активной стали ослабленную прессовку выявляют наличием ржавых пятен на ее поверхности. Ржавые пятна появляются только на участках с пониженной прессовкой. Они результат так называемой контактной коррозии, которой подвержены поверхности стальных листов и деталей, перемещающихся одна относительно другой.

Ослабление прессовки вызывает специфический шум, а иногда и вибрацию машины. Вибрация машины и отдельных листов сердечника приводит к разрушению межлистовой изоляции и поломке незажатых стальных листов, смежных с вентиляционными каналами. Отломанные части зубцов могут повредить изоляцию и активную сталь статора. Значительная вибрация стали в зубцовой зоне представляет особую опасность для изоляции обмотки ротора и статора, поскольку может вызвать истирание ее в местах, прилегающих к вибрирующим участкам. Чрезмерная прессовка сердечника также нежелательна так как при этом возрастают механические напряжения в крепежных деталях и устройствах, что может вызвать их деформацию и поломку. Степень прессовки определяют (приближенно) с помощью контрольного ножа с лезвием толщиной 0,1...0,2 мм. При удовлетворительной запрессовке стали лезвие ножа при сильном нажатии рукой не должно входить между листами более чем на 1...3 мм.

Ослабление прессовки чаще всего наблюдают в зубцовой зоне роторов и статоров, поэтому в места с ослабленной прессовкой достаточно плотно забить текстолитовые или гетинаксовые уплотняющие клинья, размеры которых соответствуют размерам зубца. При забивке клинья заглубляют на 2...3 мм ниже поверхности стали. Во избежание выпадания клинья предварительно покрывают клеящим лаком или клеем БФ-2 и отгибают на них края смежных листов стали. После забивки уплотняющих клиньев соответствую­щий участок сердечника покрывают масляно-битумным лаком БТ-99 воздушной сушки.

Прессовка листов стали может быть ослаблена не только на отдельных участках, но и во всем сердечнике ротора или якоря. В этом случае удаляют нажимную плиту сердечника, удерживаемую сваркой или закладными шпонками, устанавливают в торце сердечника листы текстолита или асбеста, вырезанные по форме листов стали, вновь накладывают нажимную шайбу, прессуют сердечник и закрепляют шайбу.

Распушение торцевых пакетов стали. Ремонт торцевых пакетов роторов и якорей, зубцы которых расходятся как «веер», проводят преимущественно установкой дополнительной зажимной шайбы с зубцами.

Оплавление отдельных участков стали. При повреждении обмоток, а также при попадании в расточку посторонних металлических предметов нередко оказываются оплавленными небольшие участки активной стали сердечника. Повреждение устраняют ремонтом, при котором вырубают участок поврежденных оплавлением листов стали так, чтобы не было сплавленных между собой листов, а затем вливают в образовавшуюся щель лак БТ-99, закладывают между листами пластинки из слюды толщиной 0,05 мм и покрывают лаком БТ-99.

Валы. Повреждение валов - явление довольно частое в практике эксплуатации электрических машин. Повреждаются преимущественно валы электрических машин, работающих часто при недопустимых перегрузках. Причинами их повреждений могут быть повышенная вибрация машины, вызванная нарушением соосности ее вала с валом приводимого в движение агрегата, проседание вала вследствие износа слоя баббита в подшипниках скольжения и др. Для валов электрических машин наиболее характерны следующие виды повреждений: износ посадочных поверхностей шеек валов, искривление и поломка.

Повреждения посадочных поверхностей валов под сопряженными деталями (вмятины, забоины, задиры) составляют свыше 50 % общего числа повреждений валов ремонтируемых электрических машин. Они возникают из-за частых съемов и посадок различных деталей и делают вал непригодным для нормальной посадки на его посадочной поверхности многих передаточных и соединительных деталей, в первую очередь подшипников и полумуфт.

Дефекты на посадочных поверхностях вызывают нарушение концентричности и перпендикулярности посадки насаживаемых деталей, что приводит к появлению биения, вибрации двигателя, быстрому износу посадочных поверхностей под подшипники качения и резкому сокращению срока их службы. Поэтому дефекты валов надо устранять своевременно, при первом же ремонте электрической машины.

Для устранения дефектов посадочных поверхностей валов применяют шлифовку, электронаплавку металла и металлизацию.

Если общая площадь вмятин, забоин и задиров не превышает 20 % посадочной поверхности, выступающие места следует со- шлифовать на шлифовальном или токарном станке (шлифовальным прибором) или аккуратно сточить острым резцом, а затем зашлифовать шлифовальной шкуркой.

При площади вмятин, забоин или задиров более 20 % посадочной поверхности снятие выступающих мест нецелесообразно из- за сильного уменьшения площади посадки. В этом случае применяют: переточку вала на меньший диаметр, электронаплавку слоя металла с последующей обработкой его до требуемого размера на токарном станке или наращивание на дефектной поверхности слоя металла способом металлизации с последующей обработкой.

Переточка вала на меньший диаметр - наиболее простой способ ремонта поврежденных посадочных поверхностей вала. Но он вызывает ряд нежелательных последствий, в том числе уменьшение прочности вала, необходимость изменения размеров посадочных поверхностей у вала и у насаживаемых на него деталей, невозможность подгона диаметра вала под стандартный размер. Последнее важно с точки зрения унификации размеров валов и сопрягаемых с ними деталей. Диаметр цилиндрического конца вала допустимо уменьшать на 4...6 % первоначального диаметра с наиболее нагруженной стороны и до 7... 10 % на малонагруженных участках (со стороны коллектора, контактных колец). Однако при уменьшении диаметра вала на 5 % снижается его прочность на 15 %, а при уменьшении диаметра на 10 % — почти на 30 %.

Наиболее эффективные способы ремонта поврежденных посадочных поверхностей валов — электронаплавка металла и нанесение его способом металлизации. Затраты на изго­товление нового вала для электрических машин мощностью до 100 кВт сравнительно невелики. Сложные и дорогие операции - это выпрессовка поврежденного и запрессовка нового вала.

Искривление валов. Искривляются (деформируются) чаще всего валы электрических машин мощностью до 60 кВт с частотой вращения 1500...3000 мин^-1. Правку искривленного вала осуществляют с помощью валоправочного стенда в несколько приемов. Слабо искривленный вал можно выправить с точностью до 0,05 мм на 1000 мм его длины. Правка валов значительно облегчается при отсутствии насаженных деталей.

Поломка валов. У электрических машин старых конструкций валы ломаются довольно часто, поскольку при их расчете, изготовлении и ремонте не всегда учитывают явления усталости металла. Причиной поломки могут быть также безрадиусные переходы от одного диаметра вала к другому. Поломка вала чаще всего происходит на той его ступени, на которую насаживают шкив или муфту. Сломанный вал восстанавливают приваркой надставки или напрессовкой отломившейся части вала.

Вентиляторы. Длительная нормальная работа электрической машины в значительной мере зависит от интенсивности отвода теплоты от его нагревающих частей. Условия охлаждения определяют нагрузочную способность машины, поскольку повышение температуры нагрева обмоток и других ее частей сверх нормы — главная причина, ограничивающая мощность машины при длительных и кратковременных нагрузках. Чрезмерные нагревы и большие перепады температуры между отдельными частями машины — основные причины старения и повреждения изоляции. Охлаждение электрических машин осуществляют литыми, клепаными или сварными вентиляторами.

Вентиляторы, литые из алюминиевых сплавов, надежнее клепаных, поскольку у них переходы от диска к лопастям скруглены и поэтому обладают повышенной прочностью. Повреждение литого вентилятора происходит не в процессе работы, а чаще всего из-за небрежного обращения при разборке и сборке машины во время ремонта. У клепаных вентиляторов наиболее частой причиной выхода из строя является нарушение прочности клепочных соединений в результате действия на лопасти вибрационных нагрузок. При ремонте клепаных вентиляторов повреждение устраняют дополнительным привариванием лопастей.

Отремонтированные и особенно вновь изготовленные вентиляторы, прежде чем насадить на вал ротора (якоря), проверяют на отсутствие сверхдопустимого биения в осевом и радиальном направлениях. При ремонте и замене вентилятора его центр тя­жести может сместиться с оси вращения, вследствие чего нарушится балансировка ротора и машина при работе будет вибрировать. Причиной смещения центра тяжести может быть различная толщина стенок литых вентиляторов, неодинаковая толщина стальных листов и лопастей клепаных вентиляторов или различная высота сварных швов в сварных вентиляторах. Перед установкой вентилятора на ротор его балансируют. Отремонтированные и вновь изготовленные вентиляторы защищают от коррозии, покрывая предварительно очищенную их поверхность двумя слоями лака.

Станины и подшипниковые щиты. Ремонт станин и подшипниковых щитов заключается в заварке трещин, приварке отломанных деталей и восстановлении изношенных посадочных поверхностей.

Трещины в чугуне заваривают биметаллическими электродами и преимущественно в горячем состоянии ацетиленокислородным пламенем. Детали разогревают в печи до 700...800 °С, заваривают трещину и дают ей медленно остыть вместе с печью в течение3 суток (в зависимости от размеров и массы детали). Если толщи­на треснувшей стенки больше 5 мм, перед сваркой скашивают ее кромки по всей длине трещины ручным или пневматическим зубилом под углом 45.. .60°. Начало и конец трещины засверливают, чтобы она не увеличивалась. Трещины в чугуне можно заваривать и в холодном состоянии медным или биметаллическим электродом, а также сваркой стальным электродом стальных шпилек, ввернутых в чугун на резьбе.

В связи с внедрением единых серий электрических машин объем ремонта механических деталей сократился. Число разновидностей подшипниковых щитов и крышек подшипников в единых сериях сократилось во много раз, что позволяет электроремонтным заводам заменять большинство поврежденных деталей новыми, полученными с завода-изготовителя или выполненными по его чертежам, а это упрощает процесс ремонта и повышает его качество.

Изношенные посадочные поверхности подшипниковых щитов чаще всего приходится восстанавливать в местах посадки подшипников качения. Используют метод расточки. Подшипниковый щит растачивают до большего диаметра и запрессовывают в него стальную втулку, которую затем растачивают до требуемого размера. Если невозможно расточить место посадки подшипника в подшипниковом щите до требуемого размера, изношенные посадочные поверхности восстанавливают методом металлизации. В подобных случаях при ремонте для увеличения диаметра подшипника до размера расточки в подшипниковом щите иногда прибегают кметоду наплавки на его наружное кольцо слоя металла необходимой толщины, однако пользоваться этим способом не рекомендуется, поскольку при неумелом его выполнении можно повредить дорогостоящий подшипник.

В станинах рекомендуемых электрических машин нередко бывает повреждение резьбы отверстий, в которые ввертывают болты, крепящие подшипниковый щит к ртанине машины. При срыве резьбы в отверстии станины его рассверливают, увеличивая диаметр, а затем нарезают и ввертывают в него резьбовую пробку с внутренней резьбой требуемого диаметра и шага.

Подшипники — важнейшие детали всякой электрической машины. Работа подшипников происходит в тяжелых условиях вследствие перегревов, значительных нагрузок и трещин, а также электрической эрозии и возникновения одностороннего притяжения при смещении ротора относительно геометрической оси машины.

В электрических машинах применяют конструктивно отличающиеся друг от друга подшипники двух видов: качения и скольжения. В современных машинах используют главным образом шариковые и роликовые подшипники качения, которые просты в эксплуатации, износоустойчивы и легко заменяемы при повреждении. Подшипники скольжения, применявшиеся в машинах старых конструкций, используют сейчас в современных крупных электрических машинах, а также при необходимости работы машин с низким уровнем производимого шума.

При поступлении в ремонт электрических машин с подшипниками качения (шариковыми или роликовыми) проверяют только их состояние и степень износа. В процессе ремонта электрической машины с подшипниками качения обычно ограничиваются осмотром и промывкой подшипников и закладкой в них новой пор­ции смазки или их заменой.

Однако нередко у подшипников качения оказываются поврежденными поверхности шариков или роликов и дорожек качения. Повреждение выражается в износе или усталостном выкрашивании металла. Износ дорожек качения подшипников вызывается абразивным истиранием вследствие попадания в него мелких твердых частиц. Рабочая поверхность таких подшипников принимает характерный матовый оттенок. Усталостное выкрашивание металла на дорожках качения и поверхностях шариков или роликов происходит также из-за работы в ненормальном режиме нагрузки или в течение недопустимого для данного подшипника длительного времени. Степень износа подшипников качения определяют измерением радиальных и аксиальных (осевых) зазоров. В том случае, когда степень износа превышает допустимые нормы [1], подшипники заменяют на новые.

Контрольные вопросы и задания

1.Какие требования необходимо соблюдать при ремонте электрических ма­шин? 2. Опишите схему технологического процесса ремонта электрических ма­шин. 3. Какие повреждения электрических машин относят к механическим, а ка­кие к электрическим? 4. Какие операции по выявлению неисправностей относят к предремонтным? 5. Опишите порядок разборки и сборки электрических машин. 6. Как и какими способами можно удалить старую обмотку электрической маши­ны? 7. Опишите технологию ремонта обмоток. 8. Как можно отремонтировать сер­дечник статора или ротора? 9. Какие неисправности сердечников статора или ро­тора вы знаете? 10. Расскажите о методике ремонта валов электрических машин.

Глава 16

Дата добавления: 2014-12-25