DF4B型内燃机车牵引电动机故障原因分析及防止措施.doc

DF4B型内燃机车牵引电动机故障原因分析及防止措施吉林铁道职业技术学院毕业设计（论文）任务书题目：DF4B型内燃机车牵引电动机故障原因分析及防止措施专业：铁道机车车辆姓名：栾金榜学号：070030133设计（论文）指导教师：臧丽娟发题日期：2010年月5日10毕业设计（论文）评议意见书1一、 设计题目及内容：设计题目：DF4B型内燃机车牵引电动机故障原因分析及防止措施内容：DF4B型内燃机车牵引电动机做为内燃机车实现电能转化为机械能的最重要的机车 部件，它状态的好坏直接影响着机车的安全运行由于直流电机由于具有换向设备：换向 器、电刷、刷握等装置，而增加了其检修保养的环节特别电刷是活动的磨损部件，需要 定期检查其活动间隙及磨损量，否则将引起换向不良，烧损换向器、主、附加极、电枢 等，造成电机大修，后果相当严重因此，直流电机的运用、保养及检修就显得更重要 T=本文简述了 DF4B型机车牵引电动机在运用中出现的故障和设计上的缺陷，指出了结 构设计、组装、操纵、保养、检修等方面所存在的问题，并提出了相应的解决措施，针对 环火、接地、断线、轴承及齿轮五种故障的原因提出了实际可行的防止措施，针对这些问 题总结出了一些经验和一系列的管理保障措施，以及对牵引电动机的改进。

2二、 基本要求：通过对运用高新技术在开行货运重载方面的革新，说明提高牵引电动机运用稳定性在铁 路安全运输中的重要作用在实际运用中发现的一系列问题：如环火、接地、断线、齿轮轴承故障等，进行分析说 明，对这些故障进行了具体可行的防范，减少了此类故障的发生在实际运用中应用TY仪、TZ仪、轴温报警分析防止接地、断线、轴承破损的有效措施 及实际操作过程对牵引电动机在设计上的缺陷加以改进三、 重点研究问题：1. 牵引电动机故障原因分析2. 解决牵引电动机故障的对策3. 探析对牵引电动机的日常管理3四、 主要技术指标：五、 应搜集的资料及参考文献：《电机学》浙江大学出版社《内燃机车》””””””””中国北车集团大连 机车研究所《电传动技术》”””””””””中国北车集团永济电机厂《内燃机车电传动》 ”””””””中国北车集团大连机车厂4六、进度计划：完成设计日期2009年5月15日答辩日期2009年 月曰七、附注：5目录序言 ”””””””””””””””””””””””7第一章牵引电动机环火故障原因及措施一分析环火产生的原因””””””””””””””8二外界因素造成环火”””””””””””””””10第二章牵引电动机主、换向极、电枢绕组 接地原因分析一环火烧损电机,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,二电机绝缘老化，击穿绝缘而接地”””””””””14三主极、换向极线圈变形、松动””””””””””15四采取措施”””””””””””””””””””16第二章牵引电动机轴承故障原因分析 ”””””””””””””””17第四章电机内部断线故障原因分析””””””””””””19第五章牵 引电机齿轮故障原因分析””””””””””””20第六章牵引电动机在管理上的建议(以哈尔滨机务段为例) ”””””””””””””””””””””””23 纟口 ””””””””””””””””””””””246DF4B型内燃机车牵引电动机故障原因分析及防止措施序言随着铁路运输事业的迅猛发展，提速重载成为铁路跨越式发展的主旋律。

牵引电动机接 地、环火、断线、电枢匝间短路、轴承破损、小齿轮断裂或脱落等故障明显上升，直接影 响机车的运用安全ZQDR—410型牵引电动机作为DF4B型内燃机车的主要电气设备之一， 其质量好坏对整个机车的安全走行起着至关重要的作用直流电机与交流电机相比，具有 故障率相当高的特点，运用保养质量的高低可以直接决定直流电机的使用寿命总结直流 电机在运用中出现的故障情况，采取正确的运用、保养及检修措施是减少和防止直流电机 故障的有效途径现以哈尔滨机务段ZQDR-410型牵引电动机的故障情况为例，来分析该 型牵引电动机的故障原因及在运用、保养及检修中应采取的措施表1哈尔滨机务段牵引电动机落修统计表DF4B型内燃机车的6台牵引电动机均安装在机车底部，不但启动停车频繁，运行中振动大而且安装空间狭小，又要承受风、沙、雨、雪及灰尘的7侵袭，运用条件非常恶劣，因而极易发生故障综合表1分析可知，该电机的主要故障 为：(1) 环火；(2) 主极、换向极绕组或电枢绕组接地；(3) 牵引电机内部断线故障；(4) 轴承故障；(5) 齿轮故障；现从五个方面具体分析DF4B型内燃机车牵引电动机的故障情况第一章牵引电动机环火故障原因及措施当牵引电机受到冲击负载，电枢电流急剧增加，换向元件中的电抗电动势也随之急剧增 加，但是由于换向极铁芯中涡流的阻尼作用，换向极磁场不能立即跟随电枢电流成正比的 增大，将形成严重的延迟换向，后刷边出现火花和电弧。

同时因换向器旋转以及电动力的 作用，电弧将沿着换向器的旋转方向被拉长此外，电枢电流急剧增加又引起强烈的电枢 反应，使气隙磁场发生严重畸变而出现电位差火花当电刷下的电弧被拉长到与电位差火 花汇合在一起时，便会引起换向器周围空气电离，将更进一步促使电弧的发生，最终形成 一股跨越正、负碳刷之间的电弧，即发生环火，电机在短时间内将被烧毁第一节从电机本身的结构性能分析环火的原因一电刷原始火花在较高的电位特性下会发展成环火，当最大片间电压瞬间大大超过允 许值时，电位火花会发展为环火由表2戚墅堰机车车辆厂1991年4月〜1992年3月间厂修电机的试验数据：表2厂修电机火花试验数据8可以看出大修出厂的部分电机本身换向就不是很好，这样机车投入运用之后，由于运用 条件恶劣，很容易出现换向器发黑，碳刷接触不良，过热灼烧刷握使之变形等现象，从而 加重换向火花，最终造成环火机车在长时间运用后，电机换向器的保养好坏，将直接影 响电机的质量因此运用中应及时检查电机，发现碳刷不良烧损，或刷握不良时应及时更 换整修这就要求乘务员在交接班时及机车进库整备时认真检查，定期抽检碳刷、刷盒， 将“事故苗子”消灭在萌芽状态一电刷是电机的关键部件，电刷不良、裂碎或固死，脱辫或烧损也易造成电机环火电机对碳刷的要求是：有良好的换向性能和机械性能；有足够的机械强度和耐磨性；有良好的成膜性能；对换向器的磨损要小等。

从现用的国产电刷来看，主要有如下缺陷：电刷耐磨性差、寿命短、换向性能差或者磨 损换向器，使之产生铜毛刺据有关资料介绍，国外牵引电动机电刷寿命一般为15〜20 万公里，最好的达20〜30万公里，而国产牵引电动机用的D374型电刷寿命为5〜6万公 里，最好的也不过7〜10万公里这不仅给检修带来了大量工作，而且在材料上也造成了巨大的浪费（一块新造的 D374型电刷总长度为60mm,其磨损的最低限度为35mm,带有铜辫的废旧电刷的价值几乎高于其原价值的二分之一），因此有必要研制和推广使用新型 耐磨高质量电刷在1987年，自DF4B型机车上线之后，曾一度出现过多台机车整流子异常磨损，电机云母槽内积碳多的情况，在更换了电刷并彻底清理了云母槽运用一段时间 之后逐渐好转，这说明其原因还是由于碳刷不良引起的因新造机车电机原装碳刷与哈机 使用的电刷并非同一厂家生产的，其硬度也就不同，因此，在同一台电机上使用就造成了 电机换向器的异常磨损9针对碳刷问题，采取以下措施：1严格把住材料进货关，要求材料室使用铁道部认可的正规厂家生产的质量信誉良好的 碳刷；2 H常要求乘务员及时检查碳刷磨损状态，机车入库时地勤人员检查机车时必须将牵引 电机碳刷状态做为重点，并跟踪碳刷磨损规律，发现整流子异常磨损必须进行提票处理；3机车小辅修时，必须检查碳刷在刷盒内安装状态，要求碳刷在刷盒内活动自如，不允 许有卡滞、偏磨、严重掉块、过热变色现象，同时检查刷辫状态，不允许出现过热变色等 不良状态，避免刷辫与升高片碰磨。

4更换碳刷时，首先要对碳刷接触面进行研磨，保证碳刷接触面不少于80%,必须遵循 同一电机使用同一厂家同一牌号的碳刷要求，如发现不符，必须更换整台电机的所有碳 刷，同一组刷握上的电刷应保持相同的长度二电枢匝间短路绕组与升高片、均压线与换向片开焊虚接，造成片间电压过高，引起牵引电机环火针对此故障，要求小辅修对牵引电机进行TY绝缘介电强度检测，中修及落修电机除进 行TY检测外必须进行TA匝间耐压检测，通过检测发现并及时处理消灭隐患例：2004年10月15日DF4B7323机车牵引38007次，5574吨，56辆，计 长66. 6, 运行在对青山〜里木店间上坡道时司机发现机车接地、过流同时动作，于23： 35分停于 35K220m处，停车后检查工况转换开关第二电机触头粘连，第二电机环火司机于23： 35 分停车后立即通知对青山及里木店车站请求救援，将第二电机甩掉后试验其它电机电流正 常0： 20分DF4B6488机车里木店方向来救援挂头，区间0： 26分开车，里木店车站0： 43分停车检查情况：机车第2动轮踏面擦伤110mm左右，动轮不能转动；解体齿轮箱后检查发现 牵引齿轮脆裂为2部分，齿轮备帽裂损为2部分并且有碾伤，防缓锁片变形，齿轮裂口处 有毛细裂纹；牵引电动机转子轴有压伤、颜色正常无拉伤及碾片；牵引电动机解体后发现 整流子换向片同极间烧损4片并且出现凸片现象；牵引电动机定子内部在齿侧有严重扫膛 现象；转子在齿侧的无纬带全部崩没，同侧的电枢绕组全部崩开；动轮从动齿轮有碾伤； 分析监控，乘务员在机车卸载后，连续3次加载。

10原因分析：电机电枢绕组内部有薄弱点，电枢齿侧无纬带机械强度存在薄弱点，运行时 大电流时匝间短路，电枢绕组崩开，瞬间大电流通过时使电枢轴过热后，造成牵引齿轮及 备帽受到应力而崩裂，崩裂的牵引齿轮下半部脱落在齿轮箱内，上半部分仍在转子轴上， 备帽崩裂的一部分落在牵引齿轮与从动齿轮间卡死，造成机车动轮不能转动乘务员在未 准确发现问题点的情况下，反复加载二次，也使故障情况不断扩大措施：牵引电动机备品组装时加强检测手段，检测时用木锤击打其检测部位，检测过程 由质检员、验收员进行监控，技术室再次对此项进行专项写实第二节外界因素造成环火一轮对空转造成瞬时过电压轮对空转在长大坡道较多的线路上出现概率较大，主要原因是机车功率不足加之线路原 因在哈尔滨机务段所担当的区段中，象哈一棋盘线上从周家到平房、东富到吉舒等都 是长大坡道，在这些区段上途停或进站停车再启动时，启动后电流都在4000A左右，并且 长时间低速大电流运行，很容易造成电机空转、电机环火放炮的几率也多乘务员操纵失误也能造成轮对空转，例如在2005年11月6日，哈机DF4B1081机车担 当哈一三间28005次货物列车牵引任务，哈南开10： 16,里木店13： 07待避，13： 37开 车，由于出站即千分之十一上坡道，乘务员提手柄过快，又没有及时采取撒砂措施，造成 1位轮对空转不止，出现主电路过流故障，检查发现1位牵引电机发生严重环火。

采取措施：合理配备机型，在运用中乘务员应正确操纵，提前撒沙，防止空转，重载长大坡道起车 时不可提转数过快，尽可能减少产生此类故障二操作过电压1过渡点不准确造成牵引电机环火2004年统计，56台机车出现自动过渡故障，出现自动过渡故障后，要求乘务员必须手 动过渡，由于乘务员操作不准确，过渡点选择时机不到位，会造成牵引电机的过电压从而 引发环火现在由于机车检修质量已大大提高，机车功率、过渡装置均采用自动调节，过 渡较平缓，此类故障已很少11发生采取措施：(1) 、。