李静波
摘 要：5GEB32B1型交流牵引电机转子发生导条脱焊故障后导致电机接地，通过分析故障产生原因，编制故障转子修复方案并设计制作相应工装设备，最终实现了故障转子修复。HXN5型内燃机车牵引电机选用的是5GEB32B1型三相鼠笼式交流异步电机，由通用电气（GE）公司设计。该型号电机转子由转轴、鼠笼组成。截止到2015年7月30日，戚墅堰公司共完成前300号HXN5机车二年检177台车，共有157只牵引电机发生故障，直接损失达1 800多万元。为降低损失，尽快修复故障电机，该文针对故障电机转子修复难点进行逐一分析并进行工艺研究攻关，最终实现了该型电机故障转子的修复。
关键词：5GEB32B1 交流牵引电机 导条脱焊 修复工艺
中图分类号：R197.39 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（b）-0044-02
HXN5型大功率交流传动内燃机车是中国铁路的干线客、货运柴油机车，由中车戚墅堰机车有限公司制造。HXN5型内燃机车牵引电机选用的是5GEB32B1型三相鼠笼式交流异步电机，由通用电气（GE）公司设计。该型号电机转子由转轴、鼠笼组成。转子转轴采用齿轮与转轴一体的结构，鼠笼由导条和转子铁芯装配一体后焊接端环而成，然后热套入转轴，转轴非传动端具有防脱落的锁紧螺母及垫圈结构。
截止到2015年7月30日，戚墅堰公司共完成前300号HXN5机车两年检177台车，共有157只牵引电机发生故障，直接损失达1 800多万元。为降低损失，尽快修复故障电机，该文针对故障电机转子修复难点进行逐一分析并进行工艺研究攻关，最终实现了该型电机故障转子的修复。
1 故障统计与分析
1.1 故障统计
电机电器公司对返回的故障电机拆解56只，其中发现49只发生导条脱焊故障。
1.2 故障分析
根据对导条开焊信息进行统计，发现目前导条断裂的转子均是GE公司生产的，而中车成都电机公司生产的转子暂未发生该故障。根据了解，对于导条焊接，GE公司采用人工火焰钎焊，而成都公司采用中频感应焊，焊接工艺可能是导条断裂故障的原因之一。
该型电机转子原设计对9根导条进行了涨紧处理。相邻3根一组，共3处按120°机械角度分布。目前所有导条断裂故障均发生在未涨紧的导条上。据调查，目前国产化交流牵引电机采用所有导条进行了涨紧处理。GE公司通过对导条脱焊转子进行失效分析，也提出了对所有导条进行了涨紧处理的补救方案。导条涨紧数量设计也可能是导条断裂故障的原因之一。
2 可行性分析
2.1 工艺分析
2.1.1 故障转子拆卸
对发生导条脱焊的转子转轴进行检测，对于转轴状态良好的转子可拆除鼠笼并保留转轴，转轴可重新使用。
2.1.2 鼠笼压装
结合电机电器公司在DF系列直流传动机车直流牵引电机、交流主发电机转子换轴方面的经验，使用热对流式烘箱以及四柱油压机，对故障转子保留的转轴压装新鼠笼。
2.1.3 导条涨紧
对压装完新鼠笼的转子的所有导条进行涨紧操作，避免再次发生导条脱焊。
2.1.4 转子动平衡
对导条涨紧完的转子进行动平衡试验，使其达到要求的平衡量之内，符合电机设计要求。
2.2 工装分析
2.2.1 鼠笼压装工装
电机电器公司现有电机转子换轴工装在尺寸及装配需求上均不能满足该型电机转子鼠笼压装需求，因此需专门设计制作专用压装工装。
2.2.2 导条涨紧工装
由于交直流电机转子结构原理的不同，电机电器公司无交流牵引电机转子导条涨紧工装，无法对压装新鼠笼后的转子进行涨紧，因此需制作导条涨紧工装。
3 解决方案
3.1 设计制作工装
3.1.1 鼠笼压装工装
根据鼠笼、转轴尺寸，结合直流电机转子更换转轴工艺，设计制作鼠笼压装工装，整套工装包括底座、压头、紧固套、销键、连接销。
3.1.2 导条涨紧工装
借鉴转子原有涨紧工艺方案以及国内外电机新造厂家对于交流电机转子导条涨紧方案，设计制作导条涨紧工装，整套工装包括冲头导向座、联接杆、定位块、冲头、M12双头螺栓。
3.2 修复方案
3.2.1 鼠笼压装
（1）将底座固定在油压机平车上，转轴以非传动端向上竖直插入在底座内。
（2）将新鼠笼放至烘箱加热至360 ℃并保温4 h后垂直套入转轴，并迅速安装锁紧螺母。
（3）放置紧固套使销键对应卡住锁紧螺母，再套压头，开始加压并保压1 h（80 t），配合使用连接销与扭力扳手，上紧螺母至410 N·m，测量鼠笼和轴间间隙小于0.05 mm。
（4）在1 h以内，每10 min上紧螺母至410 N·m，1～4 h以内，每30 min上紧螺母至41 N·m，停止保压并泄压，再次上紧螺母至410 N·m，鼠笼自然冷却，自然冷却至常温后拆除工艺压板。
3.2.2 导条涨紧
（1）将鼠笼水平放置在橡胶垫上，冲头导向座放置鼠笼表面并与导条卡住，调节定位块，新的涨紧位置处于距离转子中心线6.35 mm。
（2）为了保证涨紧的位置是正确的，首先将工具的安装导块与转子端环的外端面贴紧，然后将固定座放在转子上面，并确保其中心对准导条槽；然后使用两个棘轮带收紧固定座，并且调节带子紧紧地固定住座子，最后将冲子放入座口，并且小心对准导条槽；使用铜锤敲击冲子头部，直到冲子不能下沉为止。每次涨紧尽可能少地锤击使得冲子紧贴固定座，并且需要垂直锤击，完成涨紧后，需要测量涨紧深度一致并达到大约5.2 mm；旋转转子180°，工具放在同一侧涨紧鼠笼上相对应的导条，然后将固定座上安装导块卡在另一端的端环，将涨紧工具移到下一个导条并且涨紧，记住涨紧必须在交替位置，并且每一个涨紧步骤都应该旋转到转子的另一边，使得整个转子受力平衡。
（3）依次进行涨紧，需要将所有的60个导条进行涨紧，确保所有导条均涨紧一次，导条涨紧完成。
4 结语
该文从工艺以及工装这两个难点出发，编制了故障转子修复工艺，并设计制作了配套工装，顺利使公司实现了5GEB32B1型交流牵引电机导条脱焊故障转子的修复。修复后的转子与定子组装进行整机试验性能全部达到设计要求，电机经批量交付机务段使用，截至目前段方反馈电机使用状况良好。
参考文献
[1]中车成都机车车辆有限公司.5GEB32B1交流牵引电动机用户手册[Z].2013.
[2]中车戚墅堰机车有限公司.HXN5型机车牵引电机解体作业指导书5GEB32B1-GY74Z001[Z].
[3]中车戚墅堰机车有限公司.HXN5型机车牵引电机转子检修作业指导书5GEB32B1-GYZ4Z004[Z].
