文档介绍：第三章直流牵引电动机的特性
牵引电动机是驱动机车车辆动轮轴的主电动机,因此,在设计参数选择和结构形式上不同于普通电动机,而成为电动机的一个单独类型。为了满足运输生产的需要,必须对机车牵引性能提出一定要求,例如:能产生足够大的牵引力;能方便和广泛地调节速度;有较强的过载能力;具备先进的经济技术指标等。对机车牵引性能的要求,在很大程度上讲就是对牵引电动机性能的要求。
本章结合机车运行特点,介绍牵引电动机的一些特殊问题;分析直流牵引电动机的工作特性;比较各种励磁方式的直流牵引电动机应用于电力牵引时的优缺点;简述直流电动机常用的起动、调速和制动方法。
第一节牵引电动机的一般概念
一、牵引电动机的传动和悬挂方式
牵引电动机的安装和一般常见的电机不同,不是用地脚螺钉固定在基础上,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行要求,合理地选择传动方式和悬挂方式。同时,传动和悬挂方式也对牵引电动机的总体结构和外型尺寸起着制约作用。
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。
个别传动是目前国内外应用最广的传动方式。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轮轴上,另一侧通过弹性缓冲装置悬挂在机车转向架的横梁上,如图3-1所示。这种悬挂的牵引电动机,其重量约一半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约一半重量直接压在机车动轮轴上,呈刚性联接,使车轮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,
图3-1 抱轴式悬挂示意图
1-机车动轮;2-大齿轮;3-牵引电动机;4-小齿轮;
5-橡胶件;6-安全托板;7-枕梁;8-拉杆;9-橡胶件;10-轮轴。
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/h的客、货两用机车。
(二)架承式悬挂
对于构造速度较高的客运机车和电动车辆,抱轴式悬挂方式已不能适应运行要求,通常要采用架承式悬挂。所谓架承式悬挂就是将牵引电动机完全固定在转向架上,这样,牵引电动机全部重量都成为转向架减振弹簧以上的重量,即成为簧上重量。因此,线路动力作用对牵引电动机工作的不良影响将大为减少,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,在行车过程中,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相对移动。为此,必须改变传动结构,在牵引电动机转轴和机车动轮轴之间装置弹性的或联轴节的传动构件。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采用球面齿式联轴节的架承式悬挂
采用球面齿式联轴节的架承式悬挂,如图3—2所示。这种传动方式应用在我国地铁电动车辆上。它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,均用螺钉固定转向架上,呈三点半边悬挂。牵引电动机转轴传动端与球面齿式联轴节相连,即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轴上的球面齿轮,再传动小齿轮(装在齿轮箱内),最后传动大齿轮以动机车行驶。这种传动方式的优点不仅解决地车运行中牵引电动机转轴相对于机车动轮阿位移而影响传动的问题,同时由于小齿轮直接装在电机转轴上,放小齿轮和它的税由以作成一个整体,从血倾少小齿轮的前数以提局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,使电机轴尺寸缩短,故不适用于大功率干线机车中的牵引电动机。
图3—2 球面齿式联轴节的架承式悬挂
1-齿轮箱;2-动轮轴;3-内齿圈;4-球面齿轮;
5-电机轴;6-动轮;7-电动机;8-转向架。
②采用空心轴传动的架承式悬挂
大功率牵引电动机可采用空心轴传动方式。空心轴传动可分为电枢空心轴和动轮空心轴类。
采用电枢空心轴传动的架承式悬挂如图3—3所示。这种传动方式是将电动机的转轴作空心的,该空心轴通过球面齿式联轴节与动轮轴相连,传动轴穿过空心轴的内脏,将转矩传小齿轮(装在齿轮箱内)。由于利用了电机空心轴内脏的空间,节省了联轴节所占据的电机向空间,故电机可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/h的准高速