2.7 Ремонт сердечников, валов, вентиляторов и станин

Сердечники. Базовой частью электрических машин являются сердечники. 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 являются магнитопроводами, 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 ослабленная прессовка выявляется наличием ржавых пятен на ее поверхности. Ржавые пятна появляются только на участках с пониженной прессовкой и являются ре­зультатом так называемой контактной коррозии, которой под­вергаются 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 не зажатых 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 наблюдается 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. Ремонт торцевых па­кетов роторов и якорей, зубцы которых расходятся как "веер", производят преимущественно установкой дополнительной за­жимной шайбы с зубцами.

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 сошлифовать 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.

Ремонт поврежденных посадочных поверхностей вала пере­точкой его на меньший диаметр является наиболее простым. 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 эффективными способами ремонта поврежденных посадочных поверхностей валов являются электронаплавка ме­талла или нанесение его способом металлизации. Затраты на из­готовление нового вала для электрических машин мощностью до 100 кВт сравнительно невелики, сложными и дорогими являются операции выпрессовки поврежденного и запрессовки нового вала.

Искривляются (деформируются) чаще всего валы электричес­ких машин мощностью до 60 кВт с частотой вращения 1500-3000 об/мин. Правку искривленного вала производят с помощью валоправочного стенда, ее осуществляют 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.

У электрических машин старых конструкций валы ломаются довольно часто, поскольку при их расчете, изготовлении и ре­монте не всегда учитывали явления усталости металла. Причи­ной поломки являлись 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 ее нагревающих частей. Условиями охлаждения оп­ределяется и нагрузочная способность машины, поскольку по­вышение температуры нагрева обмоток и других ее частей сверх нормы является главной причиной, ограничивающей 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 осуще­ствляется 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 является⁴ 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 течение 1-3 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. 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 к методу наплавки на его наружное кольцо слоя металла необхо­димой толщины, однако пользоваться этим способом не реко мендуется, поскольку при неумелом его выполнении можно по­вредить дорогостоящий подшипник.

В станинах рекомендуемых электрических машин нередко бывает повреждена резьба отверстий, в которые ввертывают болты, крепящие подшипниковый щит к станине 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. 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 заменяются 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 иди роликовыми) производят только проверку их состояния и степени 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 дня данного подшип­ника длительного времени. Степень износа подшипников качения определяют измерением радиальных и аксиальных (осевых) за­зоров. В том случае, когда степень износа превышает допусти­мые нормы (см. табл. 2.7.1), подшипники заменяют на новые.

Таблица 2.7.1 – Данные для дефектации подшипников качения

Диаметр вала, мм	Высота оси вращения	Номер подшипника	Радиальный зазор в подшип­нике, мм
			нормальный предельно допустимый
12	56	180501	0,003. .0,018 0,04...0,05
15	63	| 180502	0,04...0,08

Продолжение таблицы 2.7.1

20	71	180204	0,005...0,020
25	80, 90	180205
30	100	180306, 180606
40	112	180607	0,006...0,023 0;05...0,
50	132	180609
55	160	310	1
60	180	312	0ДЮ8..Д028 О,О9...О,
65	2С	313
70	225	314
85	250, 280	317	о,О12...о,озб о,п...с ;
95	315	319
110	355	322

Примечание. Большее значение предельно допустимого значения радиального зазора относится к электродвигателю с частотой враще­ния 3000 об/мин, а меньшее значение относится к электродвигателям с частотами вращения <1500 об/мин.

Список используемой литературы

1. Левина М.Д. Эксплуатация силовых трансформаторов. Учебное пособие. Издательский центр «Академия». 2000-383с.

2. Техническая документация по электроснабжению котельной

3. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования/ А. А. Пястолов, А. А. Мешков, А. Л. Вахрамеев. – М.: Колос, 1981. – 335 с., ил. – (учебники и учеб. пособие для высш. с/х учеб. заведений).

48