Совершенствование и развитие обмоточного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

План электрификации страны предусматривает рост количества электростанций, электрических сетей, промышленных предприятий. Особое внимание уделяется развитию электротехнической промышленности. Электромашиностроение является основной отраслью электротехнической промышленности, изготовляющей генераторы и электродвигатели для народного хозяйства. Электромашиностроительные заводы должны увеличить количество выпускаемых машин и добиться повышения их качества, что достигается разработкой новых серий электрических машин, применением более совершенных материалов и строгим соблюдением установленных технологических процессов (это особенно относится к процессам изолировки, пропитки обмоток и укладки их в пазы).

Обмотка является одной из наиболее важных частей электрической машины. Надежность машин в эксплуатации в основном определяется качеством обмоток, так как в большинстве ремонтируемых электрических машин исправлениям или замене подвергаются их обмотки. К обмоткам предъявляются требования электрической и механической прочности, нагревостойкости, влагостойкости и др. Эти требования повышаются по мере развития электромашиностроения, увеличения мощности, напряжения машин, допустимой температуры нагрева обмоток. Обмоточное производство разделяется на две области: изготовление обмоток и укладка их в пазы. Процессы изготовления обмоток отличаются высокой степенью механизации. Укладку обмоток, за исключением роторов и статоров машин малой мощности, производят вручную, применяя простейшие инструменты и приспособления. Трудоемкость обмоточных работ составляет 20-40% общей трудоемкости изготовления электрических машин; она повышается с увеличением напряжения машины. Трудоемкость обмоточных работ по сравнению с трудоемкостью изготовления остальных деталей электрических машин за последние 20-30 лет выросла в 1,3-1,5 раза. Это объясняется механизацией и автоматизацией изготовления механических деталей, и повышением сложности выполнения обмоток. За тот же период в области обмоточного производства произошли решающие изменения. Переход от однослойных обмоток к двухслойным, замена гильзовой изоляции непрерывной, щипаной слюды слюдинитами, применение кремнийорганической, полиэфирной и других видов изоляции, водоэмульсионных лаков, печатных обмоток, обмоток с полыми проводами, замена ленточной изоляции покрытием обмоток специальными изоляционными составами неузнаваемо изменили производственные процессы и повысили надежность обмоток в эксплуатации. Наибольшей эффективности удалось добиться путем коренного изменения технологии и конструкции обмоток.

Широкое развитие получили однофазные асинхронные двигатели. Для этих двигателей разработаны специальные типы обмоток: обмотки вразвалку с четным и нечетным числом пазов на полюс, обмотки с встроенными сопротивлениями в виде бифилярных витков, обмотки с катушками, намотанными непрерывным проводом с переворачиванием катушек перед укладкой их в пазы. Для этих обмоток широкое применение нашли полуавтоматические намоточные станки.

Дальнейшее совершенствование и развитие обмоточного производства в ближайшие годы должно идти по следующим направлениям: механизация обмоточных работ путем введения новых более производительных станков и приспособлений; разработка и внедрение полуавтоматических станков для обмотки роторов и статоров машин малой мощности массового производства; замена дорогих и дефицитных изоляционных материалов без снижения качества обмоток; экономия меди в результате большего уточнения размеров намоточных шаблонов и уменьшения длины выводных концов секций; замена меди алюминием в обмотках; замена пайки мягкими припоями твердой пайкой и сваркой; разработка и внедрение новых изоляционных материалов; повышение коэффициента заполнения паза проводами за счет уменьшения толщины изоляции; повышение надежности обмоток в эксплуатации; разработка и внедрение новых методов контроля обмоток в процессе производства; внедрение обмоток с полыми проводами для непосредственного охлаждения; освоение и широкое внедрение обмоток с печатными схемами; механизация и автоматизация процессов пропитки обмоток. Успешно реализовать намеченные мероприятия можно лишь при совместной работе конструкторов, технологов и обмотчиков-новаторов производства. Чтобы изготовлять сложные обмотки, которые применяют в современных электрических машинах, надо не только уметь выполнять те или иные производственные процессы, но и знать теорию обмоток, их схемы, изоляцию и назначение.

1. Спецтехнология

ИЗОЛЯЦИЯ ОБМОТОК (основные виды обмоток)

Обмотки электрических машин состоят из катушек. Катушкой называют комплект проводов, которому придана соответствующая форма для укладки в пазы сердечника. Катушки разделяют на мягкие, намотанные из круглого провода, и жесткие-из прямоугольного провода. Обмотки, состоящие из полувитков (стержней), называются стержневыми.

Рис. 1. Формы пазов: а-закрытый, б-полузакрытый, в-полуоткрытый, г-открытый с бандажом, д-открытый с клином.

С точки зрения технологии изготовления основными факторами для классификации обмоток являются число витков и сечение провода. Технология изготовления одновитковых и многовитковых обмоток совершенно различна и по производственным операциям, и по оборудованию. Способы укладки обмоток в пазы зависят от формы паза. Пазы электрических машин имеют одну из следующих форм (рис. 1):закрытый паз, в который провода вставляют с торца сердечника (рис. 1а);полузакрытый паз, в который провода катушки всыпают по одному через узкую прорезь паза (рис. 1б);полуоткрытый паз, в который вкладывают жесткие катушки, разделенные в каждом слое на две (рис. 1в);открытый паз, в который вкладывают жесткие катушки и удерживают их в пазах якоря проволочными бандажами (рис.1г);открытый паз, в который вкладывают жесткие катушки и удерживают их в пазах якоря или статора клиньями из дерева или иного изоляционного материала (рис. 1д).Обмотки, в которых сторона катушки занимает весь паз, называются однослойными, а обмотки лежащие в пазах в два слоя - двухслойными.

2. Междувитковая и корпусная изоляция

Все провода обмотки должны быть изолированы друг от друга и от корпуса машины. В низковольтных электрических машинах роль междувитковой изоляции играет изоляция самого провода. В обмотках из голых проводов, а также в высоковольтных машинах для создания или усиления междувитковой изоляции каждый провод обматывают изоляционными материалами. Конструкция корпусной изоляции зависит от формы паза и напряжения обмотки. Для всыпных обмоток (рис. 1б) корпусная изоляция состоит из нескольких слоев изоляционных материалов, образующих пазовую гильзу.

В стержневых обмотках ротора, вкладываемых в паз с торца сердечника (рис. 1а), пазовую часть стержня обертывают несколькими слоями изоляционного материала. Ширина полосы материала равна длине изолируемой части стержня, а длина полосы-периметру сечения стержня, умноженному на число слоев изоляции. Такая изоляция называется гильзовой. В статорных и якорных обмотках для образования корпусной изоляции оплетают катушки или стержни по всей длине несколькими слоями изоляционной ленты. Такая изоляция называется непрерывной (рис. 1в, г, д). Для защиты корпусной изоляции в пазы вкладывают гильзы из одного слоя электрокартона в форме коробочки, верхний конец которой после укладки обмотки загибают внутрь паза. Обматывание лентой можно выполнить с разной степенью перекрытия ее слоев, зависящей от угла наклона ленты по отношению к изолируемому участку. Число слоев ленты определяется нормалями и зависит от напряжения машины и условий ее работы. Обматывание лентой в разбежку(рис. 2а) не создает изоляционного слоя, поэтому применяется только для стягивания витков катушки или удерживания ранее намотанных слоев изоляции. Обматывание лентой встык (рис. 2б) также не создает непрерывного слоя изоляции, так как в местах стыков могут быть оголенные участки катушки. Поэтому изолировку ленты встык используют для защиты лежащих под ней слоев изоляции. При обматывании лентой внахлестку (рис. 2в) создается основная изоляция стержня или катушки. Обматывание лентой внахлестку производят в пере крышку предыдущего витка ленты на 1/3, 1/2или 2/3ее ширины. Чаще всего применяют перекрытие на 1/2ширины ленты. При этом действительная толщина изоляции получается вдвое больше расчетной. Например, если по расчету на пробой необходимо два слоя ленты, то обходят контур катушки при изолировке два раза внахлестку и с каждой стороны катушки получаются четыре слоя ленты.

Рис. 2. Способы изолировки: а-в разбежку, б-встык, в-внахлестку, г-11/2оборота, д-в 21/4, оборота.

Когда обертывают полосой изоляционного материала, ширина которой равна длине изолируемого участка, то общая толщина изоляции получается меньше, чем при изолировке лентой. Например, если по расчету достаточно одного слоя изоляции, то делают перекрытие по двум сторонам сечения (рис.2г), чтобы закрепить начало полосы. При большем числе слоев можно ограничиться перекрытием по одной стороне сечения, которое не сказывается на ширине паза (рис. 2д). Обертывание широкой полосой изоляционного материала значительно производительнее, чем лентой, особенно при механизированной заготовке изоляции. Но изолировать широкой полосой можно только прямолинейные участки, поэтому изолировка лентой лобовых частей обмоток сохраняется во всех электрических машинах. Кроме витковой и корпусной изоляции катушек, в обмотках применяют целый ряд дополнительных изоляционных прокладок. К ним относятся прокладки на дно паза, между слоями обмоток, изоляция под проволочные бандажи, изоляция между слоями лобовых частей, изоляция обмоткодержателей. Эти прокладки для машин с изоляцией класса А выполняют из электрокартона, лакоткани и изоляционных пленок, а для машин с изоляцией классов В, F, Н-из стеклолакоткани, микафолия, гибкого миканита, слюдинитофолия и др. При выполнении обмоточных работ приходится не только наносить изоляцию на провода, но и снимать ее в местах соединений. При использовании проводов с высокопрочной эмалевой изоляцией это довольно трудно. Обычно для этой цели служат специальные станки, в которые вставляют концы проводов. Изоляция снимается с них вращающимися проволочными щетками. Для удаления пыли станки оборудованы вытяжной вентиляцией.

3. Резание изоляционных материалов

Заготовка изоляционных деталей обычно производится на заготовительных участках, откуда эти детали в скомплектованном виде поступают в цех укладки обмоток в пазы. Наличие заготовительного участка способствует лучшему использованию оборудования, более экономному раскрою листовых изоляционных материалов и более точному учету расхода материалов на единицу изделия. В обмоточных цехах освобождение обмотчиков от вспомогательных операций значительно повышает производительность труда на основных операциях. Раскрой изоляционных материалов на специальных участках обеспечивает: высокую производительность труда в результате того, что прокладки нарезают в больших количествах и по определенной технологии; точность размеров, особенно для пазовых прокладок, размеры которых ограничены шириной паза; чистоту кромок, отсутствие заусенцев и вмятин. Ручные рычажные ножницы по производительности могут удовлетворить требованиям лишь мелкосерийного производства. Их механизируют, пристраивая кривошипную передачу рычага от электродвигателя. Для резания изоляционных материалов на Рижском электромашиностроительном заводе применяют гильотинный штамп (рис. 3), установленный на 25-тонном эксцентриковом прессе. В процессе резания материал планкой 2, прикрепленной к верхней плите 3, прижимается к столу. 1. Материал подается до упора 4. Положение его регулируется в зависимости от требуемой ширины полосы, которая может достигать 700 мм. Угол наклона ножей 2°. Конструкция штампа предусматривает быструю замену ножей. Штамп удобен в работе, прост в наладке и обеспечивает хорошее качество резания. При больших масштабах производства требуется нарезать полоски пазовой изоляции из электрокартона, миканита или электронита в массовых количествах. Для этой цели применяют ножницы с механическим приводом и автоматической подачей полосы изоляционного материала (рис. 4). Электродвигатель мощностью 1кВт через клиноременную передачу вращает шкив-звездочку 1, которая велосипедной цепью 10 соединена с другой звездочкой 11, насаженной на конец вала 16. На концах вала установлены кривошипы, сообщающие через шатуны 9 и тяги 5 возвратно-поступательные движения подвижному ножу 4, который передвигается в направляющих 15. Полосу режут подвижный нож 4 и неподвижный 14, привинченный к станине 3 ножниц. Валики 12 и 13 автоматически подают полосу изоляционного материала. Прерывистые вращательные движения валику 13 сообщаются от вала 16 через зубчатую передачу, тягу 8 и серьгу 7 в момент, когда подвижный нож 4 находится в верхнем положении. Для увеличения сцепления с полосой валик 13покрыт резиной. Заготовку изоляционного материала кладут на стол 2, а нарезанные полоски падают в лоток. Во избежание несчастных случаев все зубчатые передачи закрыты щитками 6.

Рис. 3. Гильотинный штамп на эксцентриковом прессе.

Рис. 4. Ножницы для резки изоляционных материалов.

Эти ножницы имеют высокую производительность, делая 147 двойных ходов в минуту, просты в изготовлении и наладке в работе. Внедрение их снизило трудоемкость резки изоляции на 50%. Во многих электрических машинах применяют в небольших количествах круглые детали из листового материала. Такими деталями являются изоляционные торцовые листы сердечников якоря и ротора, стальные крайние листы разных диаметров, образующие ступенчатые зубцы по торцам ротора, изоляционные прокладки между пакетами сердечника ротора. Делать для них штампы нецелесообразно из-за малого количества деталей и большого их разнообразия. Вырезают круглые детали как из электрокартона, так и из электротехнической стали на круговых ножницах. Заготовка зажимается в центре, а режущими инструментами являются два ролика. При ручных механизмах зажима заготовки и подвода приводного ролика круговые ножницы малопроизводительны.

Рис. 5. Круговые ножницы с пневматическим управлением.

На рис. 5 показаны круговые ножницы с пневматическим управлением. Заготовка зажимается пневматической диафрагменной камерой (узел I) со штоком 2, на конце которого закреплен прижимной центр 1. Шток возвращается в исходное положение пружиной 3. Подвижной нож подводится и отводится с помощью второй диафрагменной камеры (узел II). Давление от диафрагмы верхней части через вспомогательный грибовидный шток 4с диском 5, диск 6и диафрагму нижней части передается на шток 8с регулировочным каленым упором 9на конце. При заполнении камеры сжатым воздухом шток 8 перемещается и передает усилие на шпиндель подвижного ножа, который опускается и режет материал. Когда воздух удаляется из камеры, шток 8 поднимается и нож со шпинделем под действием пружины 7 возвращается в исходное положение. Управление ножницами производится одним трехпозиционным краном. Ножницы рассчитаны на резание кружков диаметром до 900 мм. Использование пневматики на круговых ножницах резко сокращает вспомогательное время и облегчает условия труда. Если нужно прорезать отверстия, то при помощи рукоятки 11 поворачивают валик 12, имеющий эксцентриковые шейки. Резец 6 поднимается и среднюю часть заготовки вводят в зону резания. После этого при включенном двигателе постепенно опускают резец 6. Валик 12 фиксируется в верхнем и нижнем положении.

При помощи вибрационных ножниц можно вырезать детали как из металлов, так и из изоляционных материалов. Во всяком производстве имеются детали, применяемые в малых количествах (одна-две на машину), для которых нерационально делать специальную технологическую оснастку. Такие детали вырезают на вибрационных ножницах (рис. 6). Электродвигатель жесткой муфтой соединен с головкой 1 шатуна 2, являющейся эксцентриком. Вторая головка 3 шатуна шарнирно соединена с системой ломающихся рычагов 4, передающих колебания на шток 5. На конце его в цанге закреплен резец 6. Весь вибрирующий механизм помещен в коробку, в которую подается смазка шестеренчатым насосом. Шток с резцом совершает 1410 двойных ходов в минуту. На нижней части станины 10 установлен нижний резцедержатель 7 с закрепленным в нем резцом. При помощи маховичка можно регулировать зазор между резцами в зависимости от толщины и вырезаемого материала.

Рис. 6. Вибрационные ножницы.

Угол раствора резцов 28°, а угол заточки 14°, что обеспечивает втягивание материала в зону резания. Для вырезки круглых деталей заготовку устанавливают на центр 8 и поджимают винтом 9. Одновременно заменяют ножи, что не занимает много времени. Такие изоляционные материалы, как микалента, стеклолента, лакоткань, поступают в виде рулонов и разрезаются на ленты требуемой ширины на роликовых ножницах. Режущие валки состоят из дисковых ножей, которые набраны с промежуточными втулками на валики. Ширина ножей равна ширине разрезаемых лент. Валки вращаются в подшипниках стойки и сжимаются болтом. Нижний валок приводится во вращение от электродвигателя через шестеренчатый редуктор клиновым ремнем. Разрезаемый рулон изоляционного материала надевают на свободно вращающуюся оправку, опирающуюся на подшипники стойки. Полоса разрезаемого материала через направляющий ролик и решетку подается к режущим валкам. Разрезанные ленты наматываются на приемные валки стойки, состоящие из текстолитовых втулок и перегородок. Когда приемные валки заполняются лентой, их снимают и ставят новые. Разбирают приемные валки вне станка. Вращение нижнему приемному валку сообщается от редуктора через роликовую цепь. Между собой приемные валки также соединены роликовой цепью. Для удаления выделяемой при резании пыли станок снабжен отсасывающей вентиляцией. Роликовые ножницы обладают высокой производительностью, и работать на них легко. Для лучшего облегания обмоток лента из лакоткани должна быть нарезана так, чтобы основа ткани была расположена под углом к кромке ленты. Поэтому обычно кусок лакоткани разрезали на ленты в диагональном направлении, что препятствовало внедрению механизации и создавало большие отходы в углах куска. В настоящее время вырабатывают лакоткани, у которых основа расположена под углом к кромке куска, что позволяет механизировать резание и исключить отходы материала.

4. Изолировка пазов

Заготовки для пазовых гильз, нарезанные на ножницах, нельзя сразу вставлять в пазы сердечника, так как они не будут облегать весь контур паза и углы его не будут заполнены проводами. Поэтому гильзы подвергают предварительной формовке, при которой их изгибают в штампах по линиям, приходящимся против углов паза. В некоторых машинах для предохранения гильз от разрывов их при этом отбортовывают в местах выхода из паза. Для повышения производительности гибку гильз объединяют с процессом резания заготовок, таким образом, из предварительно нарезанных полос электрокартона получают готовые гильзы, которые вручную вставляют в пазы. При массовом производстве машин применяют полуавтоматические станки, в которые вставляют сердечник статора или ротора и заправляют ролик электрокартона, предварительно нарезанный на роликовых ножницах. Все остальные операции станок выполняет по автоматическому циклу и выдает готовый к обмотке изолированный сердечник. На рис. 8 показана кинематическая схема изолировочного полуавтомата, спроектированного Всесоюзным научно-исследовательским институтом технологии электромашино- и аппаратостроения (ВНИИТэлектромаш). Он предназначен для изолировки пазов статора асинхронных электродвигателей единой серии 3 и 4габаритов. Для изолировки статоров других размеров полуавтомат снабжен сменными головками. Лента 2 изоляционного материала поступает с рулонов 1. Ширина рулона равна длине сердечника статора плюс четырехкратная длина прямолинейного выступа ленты из паза. Края ленты, выступающие из паза, получают отбортовку 3 для увеличения механической прочности пазовых гильз. Затем ножами 7 от ленты отрезается заготовка гильзы 4, длина которой равна развернутой ширине пазовой гильзы. Подача и отбортовка ленты осуществляется профилированными роликами 6. Заготовка гильзы 4 пуансоном формовочного штампа 8 вдвигается в канал матрицы, где из нее выгибается гильза 5, которая механизмом 11 вдвигается в паз статора 10, установленного на стакане головки 9. Головка периодически поворачивается на одно пазовое деление, поочередно переводя в зону канала матрицы все пазы статора. После окончания изолировки пазов станок автоматически останавливается. Производительность полуавтомата-100 пазов в минуту.

Пазы якоря изолируют на полуавтоматических станках, повышающих производительность труда в 5-6 раз. Для якорей малых диаметров с тонкими зубцами изолировку производят непрерывной лентой, которая огибает контуры пазов и коронки зубцов. Это исключает попадание проводов между пазовой гильзой и стенкой паза. После обмотки якоря изоляцию на зубцах разрезают, и края гильз загибают в пазы. При широких коронках зубцов якоря изолировка непрерывной лентой приводит к большому расходу изоляции, поэтому каждый паз изолируют отдельной гильзой, края которой выступают из паза на 3-4 мм. На рис. 7 показана кинематическая схема изолировочного станка типа 004"Электрозавода". Привод станка осуществляется от электродвигателя 1 через ременную передачу 2 с натяжным роликом 4 и муфту сцепления 5 на вал с четырьмя кулачками.

Рис. 7. Кинематическая схема станка для изолировки пазов статора.

Рис. 8. Кинематическая схема станка для изолировки пазов якоря.

При наладке станка муфту 5 расцепляют педалью 3, а вал 6 поворачивают маховичком 23. Кроме того, муфта 5 имеет автоматическое управление через тягу 8 и кулису 7 для остановки станка после изолировки всех пазов якоря 31. Лента 14 электрокартона подается к якорю с рулона роликами 15 и16, которые связаны с валом 6 клиноременной передачей 22. Кулачок 10 через тягу11 с роликом на конце управляет механизмом 27 зажима и подачи ленты. Вслед за ним кулачок 19 через тягу 17 с роликом 18 вводит в паз пуансон 29, который расправляет и прижимает ленту к стенкам паза. Пружина 26 возвращает пуансон в исходное положение. После этого кулачок 13 через тягу 9 с роликом 12 приводит в действие нож 28, перерезающий ленту. Якорь 31 поворачивается на одно зубцовое деление собачкой 30, приводимой в действие тягой с роликом 20 от звездочки 21, имеющей число впадин, равное числу пазов якоря. После изолировки всех пазов кулачок 25 нажимает на ролик 24, который через тягу 8 и кулису 7 расцепляет муфту 5 и останавливает станок.

5. Общие сведения о чертежах

Производство каждой новой машины начинается с ее конструирования, в процессе которого выполняют расчеты машины, разрабатывают конструкцию и изготовляют рабочие чертежи со спецификациями. Конструкторской подготовкой производства на заводе занимается отдел главного конструктора (ОГК), состоящий из расчетного и конструкторского бюро.

Конструкторская подготовка производства новой машины состоит из следующих этапов: составление технического задания; выполнение технического проекта; изготовление рабочих чертежей; изготовление опытного образца машины.

Техническое задание на новую машину включает ее номинальные данные (мощность, скорость вращения, напряжение), а также форму исполнения, способ защиты, особые требования и т. п. Технический проект содержит расчеты машины и проектные чертежи общих видов. Рабочие чертежи разделяют на чертежи общих видов, сборочные и чертежи деталей. Чертежи выполняют на прозрачной бумаге. Они являются основными чертежами (оригиналами) и хранятся в архиве. Для работы в производственных цехах и отделах с них снимают копии методом светокопирования или фотографирования.

Чертежи выполняют линиями разной толщины и разных видов. Контур детали и видимые линии переходов проводят сплошными линиями, толщину которых берут в зависимости от величины детали и сложности изображения. Линии невидимого контура, находящегося с противоположной стороны детали или внутри ее, выполняют штриховыми линиями. Осевые и центровые линии проводят штрихпунктирными тонкими линиями. Линии обрыва проводят волнистыми сплошными линиями. Чтобы лучше показать внутреннее устройство полых деталей, пользуются разрезами. Разрезом называется условное изображение предмета, мысленно рассеченного плоскостью. На разрезе часть предмета, расположенную между наблюдателем и секущей плоскостью, условно удаляют и вычерчивают то, что лежит в секущей плоскости (сечение), и то, что расположено за ней. При выполнении разрезов сечения выделяют штриховкой.

Размеры на чертежах указывают размерными линиями и размерными числами. Размерные линии оканчиваются стрелками, упирающимися в выносные и контурные линии. Над размерными линиями пишут числа, выражающие размеры в миллиметрах для линейных размеров и в градусах, минутах и секундах для угловых размеров. Размерное число показывает так называемый номинальный размер детали.

При сборке сопрягаемые детали должны подходить одна к другой без дополнительной обработки. Такая взаимозаменяемость деталей достигается получением совершенно одинаковых размеров деталей, а выполнением этих размеров с отклонениями в заданных пределах. Разность между наибольшим и наименьшим предельным размером детали называется допуском.

Допуски указывают на чертежах около номинальных размеров. Не всегда предмет может быть изображен на чертеже в натуральную величину. Иногда он настолько мал, что при таком изображении трудно было бы рассмотреть на чертеже его форму и проставить все необходимые размеры, а иногда так велик, что для его изображения потребовался бы слишком большой чертеж, неудобный для пользования в производстве. Такие предметы изображают с увеличением или уменьшением по сравнению с их действительными размерами и на чертежах обозначают масштабы.

Масштаб-это отношение линейных размеров изображения на чертеже к размерам самого предмета. Наиболее употребительными являются масштабы уменьшения M1: 2, M1: 5 и масштабы увеличения М2: 1, М5: 1. Если предмет вычерчен в натуральную величину, то на чертеже обозначают масштаб M1: 1. Масштаб чертежа указывают в специальной графе основной надписи чертежа. Иногда отдельные изображения вычерчивают в разных масштабах. Тогда около каждого такого изображения проставляют масштаб, в котором он выполнен. Независимо от масштабов чертежа размерные числа выражают действительные, а не уменьшенные или увеличенные размеры детали.

Для изготовления изделия нужны не только размеры детали, но и другие данные, определяющие качество изделия, например, материал, из которого деталь должна быть изготовлена, его термообработка, шероховатость поверхности детали, гальванические и другие покрытия. Материал детали указывают в спецификации чертежа, остальные требования обозначают словами или условными знаками на чертеже. Для обозначения шероховатости поверхности установлены классы чистоты. Чем выше номер класса, тем более ровной и гладкой должна быть поверхность детали. Знак чистоты поверхности, указываемый на чертеже, представляет собой треугольник, опирающийся вершиной на поверхность детали или линию, служащую продолжением контура детали. Около треугольника справа пишут число, обозначающее класс чистоты. Если все поверхности детали должны иметь одинаковую чистоту, то знак ставят в правом верхнем углу чертежа вместо обозначений на поверхности детали.

Сложные изделия подразделяют на несколько составных частей, собранных из отдельных деталей. Такие части называются узлами. В состав сложного изделия могут входить более крупные части, называемые группами, которые объединяют несколько узлов, составляя таким образом одну из основных частей изделия. Чертежи, изображающие изделия, группы или узлы в собранном виде и содержащие необходимые данные для их комплектования, сборки, обработки и контроля, называются сборочными.

Каждый сборочный чертеж должен иметь спецификацию, помещенную над основной надписью. Спецификация содержит перечень всех деталей (позиций), из которых должны быть собраны узел, группа или изделие, а также данные, необходимые для их комплектования. Около каждой детали, изображенной на сборочном чертеже, наносят ее порядковый номер, указанный в первой графе спецификации. Это дает возможность сопоставлять данные спецификации с изображениями на сборочном чертеже. Строки спецификации нумеруют снизу вверх, чтобы можно было вносить в нее новые позиции, обозначив их следующими по порядку номерами. Каждому чертежу присваивают номер, по которому можно получить чертеж в техническом архиве. Чертежи нумеруют по стандартной десятичной схеме. Введение единой стандартной системы чертежей имеет важное значение, так как это позволяет передавать чертежи с одного завода на другой. Категорически запрещается самовольно делать на чертежах, находящихся в производстве, какие-либо надписи или вносить в них исправления, даже если в чертеже обнаружена ошибка. Всякие изменения в чертежах допускаются по специальным разрешениям и выполняются конструкторами. Об изменении чертежа вносят запись в специальную табличку слева от основной надписи.

В обмоточном производстве чертежи отдельных деталей (пазовые клинья, соединительные скобочки и др.) имеют ограниченное применение. Чертеж катушки или стержня обмотки является уже узловым чертежом, так как в его спецификацию входят несколько позиций: медная шина, ее изоляция, состоящая из нескольких материалов, и вспомогательные материалы, служащие для закрепления изоляции. Что касается чертежей обмотанного статора или якоря, то это уже чертежи групп электрической машины, так как в их спецификации входят более мелкие узлы, как например, сердечник статора, коллектор, якорь необмотанный и др.Чертежи обмоток в основном выполняют по общим правилам прямоугольного проектирования, однако в них имеются некоторые особенности, которые надо знать, чтобы правильно читать и понимать их. Так, например, на разрезах пазов, которые всегда выполняют в увеличенном масштабе, для упрощения вычерчивания окружность статора или ротора изображают отрезком прямой линии.

Ввиду того, что толщина изоляции мала по сравнению с размерами медных шин, слои изоляции не разделяют линиями, а изображают одной полоской. Линиями отделяют только разные изоляционные материалы, и то лишь в чертежах, начерченных в крупном масштабе. Число слоев изоляции на чертежах указывают словами. В обмотках с большим числом витков тонкого сечения разрезы обмотки штрихуют в виде прямоугольной частой сетки без изображения витков обмоточного провода. При небольшом числе проводов в разрезах обмотки указывают их расположение. Имеются и другие особенности, которые будут рассмотрены при разборе чертежей.

Ни в коем случае не разрешается определять размеры изделия по масштабу, прикладывая к чертежу линейку с делениями, так как изображение на чертеже может быть неточным. Для этого имеются размерные числа на чертеже. Также нельзя определять число витков, пересчитывая их на сечении катушки по чертежу, так как легко можно ошибиться ввиду наличия в катушках переходных витков. Действительное число витков, марку и размеры провода и изоляционных материалов указывают в специальной таблице и в спецификации чертежа. На полях чертежа приводят технические требования по изготовлению и контролю катушек.

Катушка состоит из пяти секций, как показывает число выводных концов. На чертеже показаны четыре изображения катушки: в середине чертежа-вид на катушку сверху, на правом изображении-вид на торец катушки со стороны коллектора, на левом-вид со стороны привода и вверху-продольный разрез якоря с уложенной на нем обмоткой. На чертеже есть все размеры, необходимые для изготовления катушки. Как видно на правом и левом изображениях, это двухслойная обмотка, так как одна сторона катушки занимает нижнюю половину паза якоря, а другая-верхнюю. Для унификации намоточных шаблонов и растяжных станков все катушки на данном заводе выполняют с одинаковым расположением сторон катушек в пазах. Как видно на правом изображении, у этой катушки на дне паза расположена правая сторона, если смотреть со стороны коллектора. На центральном изображении показаны две соседние катушки. Пазовые части катушек удалены одна от другой на толщину зубца якоря, а лобовые части вплотную прилегают друг к другу. Чем короче будет вылет лобовых частей, тем теснее они будут прилегать. Величину вылета определяют по расчету обмотки. Слева на центральном изображении показаны размеры ширины катушки не в согнутом, а в плоском виде. Такой она получается на станке для растяжки (см. рис. 9). На чертеже видно, что верхняя сторона катушки имеет ширину 88,7 мм, а нижняя 68,6 мм. Это объясняется тем, что верхняя сторона лежит на цилиндрической поверхности с большим радиусом. Поэтому под этими размерами поставлены диаметры окружностей, по которым производился расчет размеров плоской катушки.

Рис. 9. Чертеж катушки обмотки якоря.

При создании серии электрических машин в целях унификации деталей и технологической оснастки два или несколько типов машин, близких по мощности, проектируют с одинаковыми диаметрами, но с разными длинами сердечников статора и ротора. Благодаря этому для всех машин данного габарита (диаметра) применяют одни и те же штампы для листов статора и ротора, одинаковые подшипниковые узлы и другие детали. Это способствует уменьшению количества типоразмеров, укрупнению партий обрабатываемых деталей и повышению производительности труда. Чтобы уменьшить число узловых и сборочных чертежей, для двигателей всех длин данного габарита выпускают один общий чертеж и на нем помещают таблицу, в которой указывают технические данные для каждого двигателя. Асинхронные двигатели единой серии имеют следующие обозначения типов. Буквой А обозначают вентилируемые продуваемые двигатели, буквами АО-закрытые обдуваемые снаружи двигатели, буквами АК-двигатели с фазным ротором и контактными кольцами. В новой серии асинхронных двигателей к обозначению типа добавляется цифра 2, например, А2, А02,АК2. После обозначения типа двигателя следуют цифры, из которых первые одна или две обозначают порядковый номер габарита, последняя-условный номер длины сердечников в данном габарите. Затем через тире пишут цифру, показывающую число полюсов обмотки статора.

На рис. 9 показан чертеж обмотанного статора, который служит для статоров всех трех длин двухполюсных закрытых обдуваемых электродвигателей 10 габарита. В правом нижнем углу чертежа помещена основная надпись. В ней обозначено название чертежа (статор), а слева от него-табличка для внесения изменений и подписи лиц, ответственных за правильность чертежа. Выпуск чертежа в производство является очень важным делом, так как в случае ошибки в чертеже все изготовленные по нему детали будут браком и часто неисправимым. Поэтому чертеж подписывает конструктор, который его разработал, затем проверяет и подписывает ведущий конструктор. Подпись технолога означает, что на эту деталь или узел разработана технологическая оснастка. Подпись контролера бюро нормализации означает, что в чертеже учтены заводские нормали и общесоюзные стандарты. После этого чертеж утверждают начальник бюро и главный конструктор.

Справа от названия чертежа в основной надписи поставлен номер чертежа, по которому его можно получить в архиве и раздаточных. В нумерации чертежей первая цифра указывает класс изделия, где' цифрой 5 обозначают группы и узлы изделия, а цифрой 8-детали. На втором и третьем местах поставлены буквы БА, представляющие собой условный индекс завода, на котором этот чертеж разработан.

Классы изделия делят на секторы, секторы на виды, а виды на разновидности, номера которых определяют по классификатору. Они занимают четвертое, пятое и шестое места в номере чертежа. Данный чертеж относится к шестому сектору, седьмому виду и нулевой разновидности. Последние три цифры указывают порядковый регистрационный номер чертежа. Поскольку данный чертеж одновременно содержит в себе данные трех статоров, он занимает три номера (122, 123и 124). Эти же девятизначные номера присваивают изделиям, изготовленным по этим чертежам.

Над основной надписью расположена спецификация, в которой каждая деталь или узел занимают одну позицию. Для одних позиций, например, 3, 4,5, в спецификации даны исчерпывающие данные о материале и его количестве. Для других в графе"Обозначение"указан номер чертежа, по которому эта деталь или узел изготовлены, например, позиции 13, 14. Наконец, для третьих позиций в этой же графе написано"см. табл.". Это относится к тем деталям или узлам, которые зависят от длины сердечника. Технические данные их внесены в таблицу, расположенную над спецификацией. Там же указаны некоторые размеры, обозначенные на чертеже буквами, сопротивления обмоток и веса узлов и деталей. Нет необходимости давать на сборочном чертеже большое количество изображений, так как детали на сборку поступают готовыми. Поэтому на нем дан только один продольный разрез, три дополнительных вида и разрез паза. Шаг катушек и соединения между ними показывают на схеме обмотки на отдельном чертеже.

При чтении чертежа находят ту или иную позицию на чертеже, смотрят в соответствующую номеру позиции строку спецификации, а если в ней имеется ссылка на таблицу, то в соответствующую строку таблицы. Приведем несколько примеров пользования чертежом. В спецификации позиции 1 и 2 обозначают катушки обмотки статора. В этих строках спецификации указано: см. табл. В таблице под позициями 1 и 2 для двигателя АО101-2 стоят обозначения катушек 5БА.524.340 и 5БА.524.337. По этим номерам можно выписать катушки со склада. Если бы обматывали статор двигателя второй длины (тип АО102-2), то нужно было бы получить катушки с обозначениями 5БА.524.341 и 5БА.524.338. При этом изменились бы и другие номера чертежей или размеры деталей, указанные в таблице, например, для позиций 8, 17, 18, 19. Статоры всех трех двигателей этого габарита имеют 48 пазов. При двухслойной обмотке для статора требуется 48 катушек. Между тем в спецификации указано: 6 катушек в позиции 1 и 42 катушки в позиции 2. Это сделано потому, что крайние катушки фаз отличаются выводными концами и имеют свои обозначения. В позиции 3 спецификации указан шнур для привязки лобовых частей к бандажным кольцам. Размеры этого шнура не зависят от длины статора, поэтому в спецификации нет ссылки на таблицу. Чтобы лучше показать изоляцию нажимных шайб на чертеже, вынесен узел 1. На нем имеются позиции 25 и 26. В спецификации указано, что это полоски картона марки ЭВ толщиной 1 и 0,2 мм; их ставят по шесть штук с каждой стороны статора.

Рис. 10. Чертеж обмотанного статора.

На виде А изображены лобовые части катушек, если на них смотреть со стороны станины. На этом виде показано крепление распорок между катушками, расстояние между ними, число витков шнура и т. п. На отдельном изображении показано крепление меж катушечных соединений при помощи шнура 15 и прокладок 31. На разрезе Б-Б паза можно увидеть, что статор имеет полуоткрытые пазы. Из спецификации узнаем, что пазовая гильза (позиции 18, 19 и 20) состоит из двух полосок картона и одной полоски гибкого миканита, размеры которых приведены в таблице. В каждый паз забивают по два клина. Из таблицы видно, что на три длины статора имеется две длины клиньев. У короткого статора забивают в паз два коротких клина, у длинного-два длинных, а у среднего-один длинный и один короткий. Для всех материалов, указанных в спецификации, приведены подробные данные об их размерах, сорте, ГОСТ. Это позволяет точно подсчитать расход материалов на двигатель и определить его заводскую себестоимость.

На чертежах можно изобразить только отдельные части обмоток, например, катушки, их укладку в пазы и укладку лобовых частей на обмоткодержателях. На общих видах машин показывают расположение обмоток и их выводы. Что касается соединений между катушками, обмоткой якоря и коллектором, соединений между полюсными катушками, то их нельзя изобразить на чертежах. Для этой цели служат схемы обмоток.

Схема отличается от чертежа тем, что на ней элементы обмотки изображают условными линиями или обозначениями. Все детали, кроме проводов обмотки, обычно на схеме не показывают, чтобы не загромождать ее лишними изображениями, затрудняющими чтение схемы. Исключение составляют лишь такие детали, как выводные зажимы, контактные кольца, пластины коллектора, к которым присоединяют концы обмотки. Эти детали изображают на схеме условными знаками. Изображение их часто требуется для указания того места в машине, от которого обмотка должна начинаться.

При составлении схем допускают еще больше условностей, чем в чертежах обмоток. Например, если катушка намотана в несколько параллельных проводов, то на схеме ее изображают одной линией, как и катушку, намотанную одним проводом. Обычно катушка имеет несколько витков, на схеме же ее изображают одной линией в виде замкнутой фигуры, напоминающей по форме катушку, от которой ответвляются только выводы. Схемы обычно изображают в одной проекции, а отличительные особенности верхних и нижних сторон катушек в пазах-различными линиями; например, верхние стороны проводят сплошными линиями, а нижние-штриховыми. В обмотках машин трехфазного тока провода фаз также изображают различными линиями - сплошной, штриховой и штрихпунктирной. Обозначение выводов обмоток, идущих на дощечку зажимов, установлены ГОСТ 183-66.

Трехфазная обмотка статора имеет следующие обозначения выводов:

С1-начало первой фазы, С4-конец первой фазы

С2-начало второй фазы, С5-конец второй фазы

С3-начало третьей фазы, С6-конец третьей фазы

У старых типов электрических машин начала фаз обозначались латинскими буквами X, Y, Z, а концы фаз-соответственно U, V, W; или начала фаз-буквами А, В, С, а концы фаз-соответственно X, Y, Z.

Рис. 11. Развернутая схема концентрической обмотки.

Трехфазная обмотка ротора имеет следующие обозначения выводов, подводимых к контактным кольцам:

Р1-от первой фазы

Р2-от второй фазы

Р3-от третьей фазы

Существуют два основных вида схем обмоток-развернутые и торцовые.

На рис. 11 показана развернутая схема концентрической трехфазной однослойной обмотки статора. На этой схеме видны п провода, лежащие в пазах, и лобовые соединения с обеих сторон статора. Некоторое затруднение для чтения развернутой схемы заключается в том, что начало и конец развертки, которые на статоре лежат рядом, на развернутой схеме получаются удаленными друг от друга на всю длину схемы, а соединения лобовых частей обмотки оказываются при этом разрезанными. При чтении схемы приходится мысленно прослеживать соединения от конца схемы к началу, подобно тому, как при чтении книги переходят от конца одной строки к началу следующей. При составлении схемы надо выбрать место разреза таким образом, чтобы наименьшее количество лобовых соединений оказалось разрезанным, а по отношению к катушкам, чтобы линия разреза располагалась симметрично. На схеме катушки трех фаз изображены разными линиями.

Пазы статора показаны вертикальными черточками. В разрывах черточек проставлены номера пазов. Каждая катушка изображена замкнутым прямоугольником, а переходы между катушками-косыми черточками. На схеме видно, что катушечная группа состоит из четырех катушек, которые концентрически охватывают одна другую. Следовательно, это концентрическая обмотка. Для сравнения на рис. 11 показана торцовая схема этой же обмотки без соединений между катушечными группами. Здесь каждый паз статора изображен в виде черной точки, а лобовые соединения-в виде дуг. Торцовые схемы наглядно показывают размещение катушечных групп на статоре, но на них трудно показать соединения между группами.

Для двухслойных обмоток машин переменного тока в заводской практике пользуются упрощенными схемами. В крупных машинах при большом числе пазов и упрощенные схемы сложны для пользования, так как в них много пересекающихся соединений. Особенно усложняются схемы обмоток, если в них есть параллельные ветви. Поэтому в производстве электромашиностроительных заводов распространены обмоточные таблицы. В таблицах нет никаких изображений обмотки, а номера соединяемых проводов или пазов, в которых провода расположены, обозначены числами, написанными через тире. Поскольку таблицы лишены наглядности, по ним нельзя изучать разные типы обмоток. Пользоваться таблицами, а тем более составлять их, можно, только изучив правила соединений в данном типе обмотки. В целях лучшего усвоения схем рекомендуется не только рассматривать готовые схемы, но и вычерчивать их самостоятельно.

Рис. 12. Торцовая схема концентрической обмотки.

Рис. 13. Соединение фаз трехфазной обмотки: а-в треугольник, б-в звезду.

Почти все асинхронные двигатели выпускаются на два напряжения трехфазной сети, например 127/220 или 220/380В. Такие двигатели всегда имеют шесть выводов от обмотки статора, из которых три являются началами, а другие три-концами фаз. Обычно все шесть выводов присоединяют к зажимам на специальной дощечке или выводят гибкими проводами с резиновой изоляцией, на которые надевают бирки с обозначениями выводов согласно ГОСТ 183-66. Чтобы присоединить обмотку к трехфазной сети, надо шесть выводов обмотки соединить в звезду или треугольник. Соединение фаз обмотки зависит от напряжения сети. Например, если двигатель изготовлен на напряжение 220/380В, то для присоединения к сети напряжением 220В фазы обмотки должны быть соединены в треугольник (рис. 13). Тогда на зажимах фазы обмотки будет напряжение 220В, как и в линии. Если же двигатель должен быть присоединен к трехфазной сети напряжением 380В, то фазы обмотки должны быть соединены в звезду (рис. 13). При этом напряжение на зажимах фазы обмотки будет: 380/1,73 = 220В, т.е. напряжение фазы обмотки сохранится прежним. Переключение обмотки со звезды на треугольник производится путем перестановки перемычек между контактными болтами на дощечке зажимов. На рис. 14 показано положение перемычек при соединении схемы обмотки в треугольник и звезду. При этом концы фаз подключены к контактным болтам в порядке следования номеров фаз, а начала фаз передвинуты так, что над концом третьей фазы расположено начало первой, над концом второй-начало третьей и над концом первой-начало второй фазы.

6. Паяние и сварка соединений в обмотках. Мягкие и твердые припои

К соединениям в обмотках предъявляют следующие требования: не окисляемость, низкое переходное сопротивление контакта, виброустойчивость, механическая прочность, нагревостойкость и др. Выбор способа соединения зависит от условий работы машины, класса нагревостойкости изоляции, конструкции мест соединения. Наиболее распространенным способом соединения является паяние мягкими и твердыми припоями.

В машинах старых типов единственным способом соединения было паяние мягкими оловянно-свинцовыми припоями, из которых чаще всего применялся так называемый третник, состоящий из двух частей олова и одной части свинца. Это сплав, который переходит из жидкого состояния непосредственно в твердое, минуя промежуточную стадию тестообразного состояния. Однако не для всех соединений этот припой является наилучшим. В соответствии с ГОСТ 1499-54 применяют следующие марки оловянно-свинцовых припоев: ПОС-90, ПОС-61, ПОС -50, ПОС-40, ПОС-30 и ПОС-18. Буквы обозначают сокращенное название припоя (припой оловянно-свинцовый), цифры-процентное содержание в нем олова. При выборе марки припоя необходимо руководствоваться как технологическими, так и экономическими соображениями. С увеличением содержания олова растет стоимость припоя, но зато повышается его жидкотекучесть. В соединениях с узкими глубокими щелями, например, в соединении стержневых обмоток с петушками коллектора, используют припои с более высоким содержанием олова, а в ответственных машинах-иногда и чистое олово. В соединениях с широкими щелями и для лужения применяют малооловянистые припои. Паяние мягкими припоями используют для соединений обмотки якоря с пластинами коллектора, соединения головок стержневых обмоток, межфазовых и межкатушечных перемычек, кабельных наконечников и др. Оловянно-свинцовый припой не удовлетворяет требованию нагревостойкости. В электрических машинах старых типов нагрев обмоток обычно не превышал температуру 100°С, и работали они в продолжительном режиме или в повторно-кратковременном с малым числом пусков. Но температура размягчения мягких припоев ниже рабочих температур обмоток двигателей с частыми пусками. В результате этого стали применять паяние твердыми припоями, температура плавления которых выше 600°С. Из твердых припоев в обмотках электрических машин наибольшее распространение получили меднофосфористые припоиПМФ7 и ПМФ9. Первый имеет температуру плавления 850°С, второй 780°С. Цифры в обозначениях марок припоев показывают процентное содержание фосфора. Меднофосфористые припои имеют низкую стоимость и не требуют драгоценных металлов и флюсов при паянии меди. Они обладают хорошими технологическими свойствами, высокой прочностью и электропроводностью соединения. Успешное применение меднофосфористых припоев в электропромышленности свидетельствует о целесообразности дальнейшей замены этими припоями оловянно-свинцовых. В некоторых случаях при этом требуется изменение конструкции соединений. Меднофосфористые припои не пригодны для паяния черных металлов, так как они их не смачивают. Отрицательной особенностью меднофосфористых припоев является также низкая пластичность соединения, поэтому в соединениях, работающих на удар и изгиб, их заменяют хотя и более дорогими, но более пригодными для этих условий серебряными припоями. Так, например, для паяния коллекторов наилучшим является припой ПСр-71, содержащий 71% серебра, 28% меди и 1% фосфора. Прочность соединения, спаянного этим припоем, превышает прочность меди. Припой обладает высокой электропроводностью, жидкотекучестью и позволяет применять импульсное паяние.

Чтобы получить хорошее паяное соединение, припой должен смачивать соединяемые поверхности, растекаться по ним и затекать в тончайшие зазоры между ними. Для этого соединяемые поверхности должны быть совершенно чистыми, без окислов, жира, грязи. Очистить поверхности можно механическим путем-стальными щетками, напильниками, шаберами и стеклянной бумагой. Но этого недостаточно. В процессе нагрева очищенные поверхности покрываются тонким слоем различных окислов, препятствующих паянию. Для исключения вредного влияния окислов применяют особые вещества, называемые флюсами. Они должны сплавлять и удалять окислы с поверхности соединяемых металлов и предохранять их от окисления в процессе паяния; предохранять от окисления расплавленный припой; снижать поверхностное натяжение припоя и улучшать его смачиваемость и растекаемость.