HXN5型内燃机车交流牵引电机横装工艺探讨

【摘 要】HXN5型内燃机车的牵引电动机的型号是5GEB32，与与青藏线用内燃机车的配套电机5GEB32同属于一个系列。5GEB32交流牵引电动机为铸钢机座的6极异步电动机，悬挂为滚动抱轴承鼻式悬挂方式，采用齿轮轴单边直齿传动，传动轴承采用传动齿轮箱油。此类交流牵引电机一般采用竖装方式完成电机定转子的装配，本文基于直流电机的横装工艺基础之上探讨带齿轮轴的交流牵引电机的横装工艺的可行性，并在HXN5机车两年检的工艺上得到了实施验证，取得了良好的效果。

【关键词】HXN5型内燃机车；交流牵引电机；横装

1 问题的提出

2011年初南车戚墅堰机车有限公司与GE公司合作的HXN5型内燃机车开始进入二年检修程，由电机电器公司承接交流牵引电机的二年检工作。随着机车两年检项目的逐步深入，必须对牵引电机进行拆检电枢转子、更换轴承等，并再次进行组装。由于5GEB32型牵引电机是由成都机车车辆有限公司引进消化，我公司采购装车使用，因此公司当时不具备交流牵引电机的拆装能力。美国GE公司和成都机车车辆有限公司都采用的竖拆、竖装工艺，所用工艺装备制作费用高、周期长，短时间内满足不了二年检的生产需求。如电机发回成都公司检修，期间运费高，检修周期长，同时需要增加电机互换品，大大增加了检修成本。于是公司提出设想：将直流电机横装工艺推广到交流电机组装工艺上。此方法成本低，周期短，大大提高了电机的检修效率。

2 工艺分析

由于此型号的交流牵引电机转子齿轮轴为一体式结构，与以往齿轮与轴分体结构不同，因此需要解决转子横吊时必须保持水平的问题；同时还需要解决转子与定子装配时不能发生擦碰，避免定转子受损。

由于采用横装，转子零部件热套时容易发生轴向定位不到位，竖装则不纯在此问题，竖装时由于部件本身的重力因素，在加热套装后不需任何固定装置及导向结构即可保证套装到位。因此横装时需要解决零部件的轴向定位问题和套装时的导向问题。

3 解决措施

3.1 为了解决转子横吊的水平问题，从工艺角度分析了电机转子结构：由于电机齿轮与轴一体，与普通的锥面轴不同，无法通过锥度配合保证水平度。针对此问题，利用齿轮段平面作为定位基准，领用齿轮轴中心螺孔作为紧固力的受力点。最终转子的水平吊装工装及吊装图见图1、图2。

图1 图2

工装功能简介：

①工装的外形结构为L形，在横梁部分有两个基准点。一个基准点保证工装单独吊运时的水平度，一个基准点保证工装与转子一体吊运时的水平度。

②工装的与转子配合的内孔采用黄铜套，保护传动齿轮轴。

③工装内孔端面与工装横梁保持一定的垂直度，端面有一个轴向定位紧固螺孔，方面转子的的固定。

3.2 为了解决零部件的轴向定位问题和套装时的导向问题。根据零部件的结构特点，采用轴向定位套筒及轴向导向假轴解决此问题，见图3、图4。

图3 图4

工装功能简介：

①轴向定位套筒在热套零部件还未冷却前装配到转轴端部并用螺栓紧固，压紧零部件，起到固定作用，在零部件冷却过程中不会外逃，保证的轴向的定位精度。

②假轴有一定的锥度，与转轴端面装配后保证了同轴度，在套装轴承时起到一定的导向作用，不会发生偏心以至于发生轴承卡死套装不到位。

3.3 为了解决定转子装配时定子与转子之间不发生擦碰，制作了2个转子轴向装配时的导向杆，这2个导向杆一长一短，方便了转子横装时的定位，见图5、图6。

图5 图6

工装简介：转子水平吊装前，在CE轴承端装好两个导向杆，当定子与转子装配时，在转子端部进入定子内腔时，导向杆先穿过机座端盖的轴承螺孔，起到转子的轴向导向作用，避免了定转子的擦碰。

3 横装工艺优点

3.1 竖装工艺简介

图7

竖装示意图见图7，竖装流程如下：

竖装流程步骤：

①定子上翻转架：用行车将电机定子吊运到翻转架上。

②定子固定：用绑扎吊绳将定子固定在翻转架上。

③定子翻转至竖向放置：操作翻转架，将定子翻转90°至竖直放置。

④转子上翻转架：把转子吊运至另一个翻转架上。

⑤转子固定：用绑扎吊绳将转子固定在翻转架上。

⑥转子翻身：操作翻转架，将转子翻转90°至竖直放置。

⑦转子吊装：用行车竖直吊起转子，与定子组装。

⑧整机翻身平放：操作翻转架，是定转子横向放置。

⑨组装其他零部件。

3.2 横装工艺

图8

横装示意图见图8，横装流程如下

横装步骤：

①定子上平台

用行车将定子吊运至组装平台上。

②转子吊装

用横吊吊具将转子水平吊起，与电机定子进行组装（见横装示意图）

③组装其他零部件

横装工艺的优点：

GE公司以及南车成都机车车辆有限公司在对HXN5型机车牵引电机进行组装时均采用竖装工艺。竖装工艺是通过定子翻转台、转子翻转架来实现的。每组装一只电机，翻转台需要进行两次翻转，每次只能组装一只电机，一只电机所有组装工序完成后才能进行下一个电机组装，中间等待周期长；同时中间调运环节较多占用的时间较长，还增加了吊运过程产生的磕碰风险。横装工艺不仅可以满足此牵引电机的所有参数要求，而且只需使用专用吊具一次就可吊装电机，吊装后其他零部件可同时进行组装，减少了工装等待时间。

如果我公司也采用竖装工艺，要满足一天一台车的任务，至少需要购置2个定子翻转台和2个转子翻转架，大大增加了生产成本，同时需要占用天车的时间较长，将影响电机电器公司其他班组的正常生产。

4 实施效果：

大幅度缩短电机组装时间，GE公司以及成都公司采用竖装工艺组装6个电机至少需要一整天时间；电机电器车间采用的横装工艺，只需要半天的时间就可以实现6个电机的组装。

横装工艺大大减少了定子和转子吊运环节，从而减小磕碰风险，无形之中提高了组装质量。

减少了采购设备产生的费用，GE公司以及成都公司采用竖装工艺后采购了定子翻转台和转子翻转架，价格比较昂贵；而我公司电机电器车间自行设计制作了转子吊具、压紧帽、导向杆等工装，不仅经济可靠，而且维护方便。

电机电器公司在面对新产品的检修时，没有直接套用GE公司以及成都公司现有的工艺，而是从车间以及公司现有条件出发，在吃透GE公司以及成都公司现有工艺的基础上，积极进行创新，符合公司引进、消化、吸收、再创新的政策。

目前公司已经按照此工艺检修了数百台机车牵引电机，为发生因组装工艺问题导致的质量问题，目前此方法已正式申请国家专利并受理。

参考文献：

[1]HXN5二年检规程（审定稿）

[2]HXN5型大功率内燃机车