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. При ремонте вала приваркой надставки сначала изготовляют надставку, соответствующую по своим размерам отломанной части вала, но с небольшим (2—3 мм) припуском на сторону под последующую обработку после сварки. Привариваемые концы вала и надставки предварительно обрабатывают на конус. Приваривать надставку нужно с соблюдением ранее указанных условий электронаплавки на вал. Во избежание коробления участок сварки следует охлаждать предельно медленно (примерно от 30 до 90 мин в зависимости от диаметра вала и температуры окружающей среды).
Ремонт поломанного вала напрессовкой надставки (рис. 11) называют также способом протезирования и применяют из-за его большой сложности только при поломке валов 0 40 мм и более и в случаях, когда другие способы устранения дефекта неприменимы.
Для восстановления вала из конструкционной стали изготовляют надставку («протез») с припуском 2—3 мм на сторону под последующую обработку. Отверстие в надставке растачивают с допуском под горячую посадку. Надставку нагревают до 250— 300°С и насаживают ее на вал до упора в заточку.
При ремонте валов 0 60 мм (и более) в целях повышения прочности сопряжения вала и надставки место стыка вала дополнительно приваривают в нескольких точках, равномерно расположенных по окружности стыка, или сплошным швом по его окружности.
По окончании насадки и сварки надставленную часть обрабатывают на токарном станке и одновременно выверяют правильность положения надставки по отношению к основной части вала. Вал является наиболее естественной и точной деталью электрической машины. Большинство его сопрягаемых поверхностей обрабатывают по высокому классу точности.
5.3. Вентиляторы.
Длительная нормальная работа электрической машины в значительной мере зависит от интенсивности отвода теплоты от его нагревающихся 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. Электрические машины охлаждают литыми, клепаными или сварными вентиляторами.
Вентиляторы, отлитые из алюминиевых сплавов, надежнее клепаных, поскольку у них переходы от диска к лопастям округлены и поэтому обладают повышенной прочностью. Повреждение литого вентилятора происходит не в работе, а чаще всего из-за небрежного обращения при разборке и сборке машины в процессе ремонта.
У клепаных вентиляторов слабым местом являются участки изгиба лопастей, особенно при наличии диска. При реверсировании машины вследствие инерции диска лопасти вентилятора изгибаются то в одном, то в другом направлении, что обычно служит причиной появления трещин и разрушения вентилятора. Если при ремонте машины эти трещины не будут устранены, лопасти вентилятора могут оторваться от диска и повредить обмотки и сердечники машины.
Наиболее частой причиной выхода из строя клепаных вентиляторов является также нарушение прочности клепочных соединений в результате действия на лопасти вибрационных нагрузок. При ремонте клепаных вентиляторов повреждение устраняют дополнительным привариванием лопастей.
В ряде случаев вентиляторы могут оказаться настолько поврежденными, что ремонтировать их невозможно, поэтому изготовляют новые вентиляторы, по возможности улучшая их конструкцию.
Отремонтированные и 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. Для статической балансировки вентилятор надевают на оправку, цилиндрические концы которой устанавливают на горизонтальные линейки. Добавляя балансировочные грузы разной массы, добиваются такого снижения дисбаланса, при котором остановленный в любом положении вентилятор не перекатывается на линейках. Балансировочные грузы надежно закрепляют, чтобы они не оторвались при вращении вентилятора в машине. Если вентилятор не ремонтировался, его при сборке устанавливают в то же положение, в каком он был до разборки. В некоторых машинах для этого имеется специальный штифт, ввернутый в нажимную шайбу ротора, а в диске вентилятора для него просверливают отверстие.
Эффективность работы вентилятора в значительной степени зависит от качества обработки его деталей, вдоль которых проходят струи воздуха. Малейшие неровности и даже выступающие головки заклепок затрудняют движение воздуха и создают завихрения в вентиляционных Каналах.
Вентиляторы нередко повреждаются при небрежной разборке и сборке машины, а также вследствие неправильного хранения роторов и якорей с установленными на них вентиляторами. Во избежание повреждения вентилятора при разборке необходимо соблюдать следующие правила.
Нельзя захватывать съемником тонкий диск вентилятора. Обычно на втулке вентилятора имеются кольцевые углубления для захвата съемником или в ее торце нарезаны отверстия, в которые ввертывают шпильки винтового съемника. При насадке на вал литых алюминиевых вентиляторов нельзя сильно ударять по ним, иначе вентиляторы могут отделиться от стальной втулки. Кроме того, удары передаются подшипникам машины.
Вентиляторы, установленные внутри машины, при разборке остаются на роторе. Вынув ротор из статора, его кладут на специальные стеллажи так, чтобы вентилятор не опирался на верстак и не погнулся. Вентиляторы, предназначенные для наружного обдува статора, снимают при каждой разборке двигателя, иначе нельзя снять подшипниковый щит со стороны вентилятора. Их насаживают на вал с требуемым натягом. От перемещений по валу вентиляторы предохраняют стопорным винтом или разрезной втулкой, которую после насадки вентилятора на вал стягивают болтом. Благодаря этому посадочная поверхность втулки вентилятора при сборке и разборке не изнашивается.
Отремонтированные и вновь изготовленные вентиляторы защищают от коррозии, предварительно покрывая их очищенную поверхность двумя слоями лака.
6.Балансировка роторов, якорей и испытаниеэлектрических машин
После ремонта роторы электрических машин в сборе с вентиляторами и другими вращающимися частями подвергают статической или динамической балансировке на специальных балансировочных станках. Эти станки служат для выявления неуравновешенности массы ротора, являющейся основной причиной возникновения вибрации при работе машины. Вибрация, вызванная центробежными силами, достигающими при большой частоте вращения несбалансированного ротора значительных величин, может стать причиной разрушения фундамента и аварийного выхода машины из строя.
Для статической балансировки роторов и якорей служит станок (рис. 12, а), представляющий собой опорную конструкцию из профильной стали и установленными на ней призмами трапециевидной формы. Длина призм должна быть такой, чтобы ротор мог сделать на них не менее двух оборотов.
Ширину рабочей поверхности призм станков для балансировки роторов массой до 1 т принимают равной 3—5 мм. Рабочая поверхность призм должна быть хорошо отшлифована и способна, не деформируясь, выдерживать массу балансируемого ротора.
Статическую балансировку ротора на станке производят в такой последовательности. Ротор укладывают шейками вала на рабочие поверхности призм. При этом ротор, перекатываясь на призмах, займет такое положение, при котором его наиболее тяжелая частьокажется внизу.
Для определения точки окружности, в которой должен быть установлен балансирующий груз, ротор 5—6 раз перекатывают и после каждого останова отвечают мелом нижнюю «тяжелую» точку. После этого на небольшой части окружности ротора окажется пять меловых черточек.
Отметив середину расстояния между крайними меловыми отметками, определяют точку установки уравновешивающего груза: она находится в месте, диаметрально противоположном средней «тяжелой» точке. В этой точке устанавливают уравновешивающий груз, массу которого подбирают опытным путем до тех пор, пока ротор не перестанет перекатываться, будучи оставлен в любом произвольном положении. Правильно сбалансированный ротор после перекатывания в одном и другом направлениях должен во всех положениях находиться в состоянии безразличного равновесия.
При необходимости более полного обнаружения и устранения оставшегося небаланса, окружность ротора делят на шесть равных частей. Затем, укладывая ротор на призмах так, чтобы каждая из отметок поочередно находилась на горизонтальном диаметре, в каждую из шести точек поочередно навешивают небольшие грузы до тех пор, пока ротор не выйдет из состояния покоя. Массы грузов для каждой из шести точек будут различными. Наименьшая масса будет в «тяжелой» точке, наибольшая — в диаметрально противоположной точке ротора.