На электропоезде ЭР1 установлены самовентилируемые тяговые двигатели последовательного возбуждения типа ДК-106Б (рис. 22 и 23). Изоляция этих двигателей, так же как и двигателей ДК-103Г выполнена по классу В. Сравнительные технические данные тяговых двигателей ДК-106Б и ДК-103Г приведены в табл. 4, а рабочие характеристики двигателя ДК-106Б— на рис. 24 и в табл. 5.
Рис. 22. продольный разрез двигателя ДК-106Б: 1 — остов; 2— якорь; 3—щеткодержатель; 4 —шайба упорная; 5 — передняя крышка; 6 — радиально-упорный роликоподшипник; 7 —передний подшипниковый щит; 8—катушка главного полюса; 9 — стержень главного полюса; 10 — сердечник главного полюса; 11 — пружинный фланец; 12 — задний подшипниковый щит; 13 —радиальный роликоподшипник; 14 — задняя крышка; 15 — катушка дополнительного полюса; 16—полюсный болт; 17 —сердечник дополнительного полюса
Рис. 23. Поперечный разрез двигателя ДК-106Б: 1 — латунные прокладки; 2 —крышка нижнего коллекторного люка; 3 — крышка бокового коллекторного люка; 4—крышка верхнего коллекторного люка; 5—выводные кабели
Таблица 4. Сравнительные технические данные тяговых двигателей ДК-106Б и ДК-103Г
| Параметры | ДК-106Б | ДК-103Г |
| Номинальное напряжение на коллекторе в В | 1 500 | 1 500 |
| Изоляция на напряжение в В | 3 300 | 3 300 |
| Полное (усиленное) поле* | ||
| Мощность в кВт | 197/145 | 162/115 |
| Ток в с | 146/105 | 120/85 |
| Скорость вращения в об/мин | 830/945 | 900/1 000 |
| К.п.д. на валу двигателя в % | 90,0/92 | 90,0/90,5 |
| Ослабленное (нормальное) поле* | ||
| Коэффициент ослабления поля в % | 50 | 53 |
| Мощность в кВт | 200/160 | 180/144 |
| Ток в А | 146/115 | 132/105 |
| Скорость вращения в об/мин | 1 140/1 320 | 1 130/1 260 |
| К.п.д. на валу двигателя в % | 91,5/92,5 | 91,0/91,5 |
| Максимальная скорость вращения в об/мин | 2 080 | 2 100 |
| Вес на единицу мощности в кг/кВт | 11 | 14,2 |
| Вес в кг | 2 200 | 2 550 |
* В числителе – часовой режим, в знаменателе – длительный режим.
Рис. 24 Характеристики тягового двигателя ДК-106Б на ободе колеса (DK= 1 050 мм; Uд= 1 500 В; μ=3,17)
Таблица 5. Рабочие характеристики двигателя ДК-106Б при Uд = 1 500 В
| I, А | Полное поле (100%) | Ослабленное поле (50%) | ||||
| V, км/ч | F, кг | V, км/ч | F, кг | |||
| 25 | 113 | 0,620 | 65 | — | — | — |
| 30 | 121 | 0,670 | 90 | — | — | — |
| 35 | 111 | 0,720 | 125 | — | — | — |
| 40 | 101 | 0,760 | 165 | — | — | — |
| 60 | 78 | 0,840 | 355 | 135,0 | 0,830 | 200 |
| 70 | — | — | — | 122,0 | 0,860 | 270 |
| 80 | 66,5 | 0,875 | 580 | 107,0 | 0,875 | 360 |
| 90 | — | — | — | 98,0 | 0,885 | 445 |
| 100 | 60,5 | 0,885 | 805 | 90,0 | 0,890 | 545 |
| 120 | 55,8 | 0,885 | 1 050 | 79,5 | 0,895 | 745 |
| 140 | 52,5 | 0,880 | 1 290 | 73,0 | 0,892 | 945 |
| 160 | 49,5 | 0,875 | 1 555 | 68,0 | 0,887 | 1 150 |
| 180 | 47,5 | 0,870 | 1 815 | 64,0 | 0,883 | 1 370 |
| 200 | 45,7 | 0,865 | 2 080 | 61,0 | 0,880 | 1 590 |
| 220 | 44,0 | 0,860 | 2 360 | 58,0 | 0,875 | 1 820 |
| 240 | 42,7 | 0,845 | 2 630 | 56,0 | 0,870 | 2 050 |
| 260 | 41,5 | 0,835 | 2 880 | 54,0 | 0,860 | 2 280 |
| 280 | 40,3 | 0,825 | 3 145 | 52,0 | 0,853 | 2 530 |
| 300 | 39,3 | 0,815 | 3 420 | 50,5 | 0,845 | 2 760 |
Двигатель ДК-106Б имеет опорно-рамную подвеску и, следовательно, полностью подрессорен. Резкое уменьшение ударной нагрузки должно благоприятно сказаться на механической прочности его отдельных узлов, в особенности на прочности медных проводников якорных катушек, и увеличить срок службы машины. Кроме того, уменьшается вес неподрессоренной массы, воздействующей на путь. Гибким звеном, компенсирующим перемещение двигателя относительно оси и передающим момент вращения на ось вагона, является кулачковая муфта, конструкция которой описана в главе III.
Двигатель устанавливается на раме тележки консольно при помощи имеющихся на остове приливов А (см. рис. 23), уступов Б и закрепляется болтами диаметром 36 мм, ввинчиваемыми в отверстия В. Приливы Г предохраняют его от падения на рельсы в случае поломки системы подвески. Наличие кулачковой муфты заставило сократить общую длину двигателя до 1004 мм (длина двигателя ДК-103Г 1306 мм).
Для прохода воздуха в машину служит вентиляционный патрубок размером 200 X 210 мм, соединяющий вентиляционные каналы кузова и остов двигателя со стороны коллектора. Три коллекторных люка (верхний, боковой и нижний) обеспечивают удобный доступ к коллектору и щеткодержателям. Крышки люков для предохранения от проникания в двигатель влаги уплотнены войлоком.
В настоящее время проводятся эксплуатационные испытания уплотнений из губчатой резины, которые должны улучшить герметизацию машины.
Рис. 25. Схема соединений обмоток (вид со стороны коллектора) и расположения выводных кабелей двигателя ДК-106Б: н — начало катушки; к—конец катушки; К, КК, Я, ЯЯ— маркировка выводных кабелей
Тяговый двигатель имеет четыре главных и четыре дополнительных полюса, каждый из которых крепится к станине тремя болтами диаметром 24 мм. Сердечник главного полюса собран из листовой стали толщиной 1,5—2 мм. Чтобы не производить нарезку в шихтованном сердечнике, в него запрессовывают стальной стержень 9 (см. рис. 22) с тремя отверстиями, имеющими резьбу М24. Сердечник дополнительного полюса изготовлен из стального литья.
Катушки главных полюсов двухслойные; они намотаны из шинной меди МГМ размером 1,81×22 мм (сечение меди 39,1 мм2), каждая катушка состоит из 78 витков, в том числе 44 в верхнем ряду и 34—в нижнем. Катушки дополнительных полюсов имеют 57 витков, намотанных на ребро, что обеспечивает хорошую монолитность катушек. Размер меди такой же, как и у главных катушек.
Изоляция главных и дополнительных катушек одинакова. Межвитковая изоляция состоит из одного слоя асбестовой бумаги толщиной 0,3 мм. Корпусная изоляция наматывается последовательно из одного слоя стеклоленты 0,1 х 25 мм, шести слоев микаленты марки ЛФЧ-2 0,13 X 30 мм, еще одного слоя стекло-ленты и, наконец, одного слоя киперной ленты 0,45 X 20 мм. Изоляция наложена в 1/2 перекрытия ширины ленты. Пустоты заполняются замазкой. Выводы выполнены из провода марки ПМУ сечением 35 мм2 и припаиваются тугоплавким меднофосфористым припоем. Катушки в процессе изготовления проходят двойную компаундировку. Готовые катушки испытываются на отсутствие межвитковых замыканий.
Рис. 26. Якорь двигателя ДК-106Б: 1 — сердечник якоря; 2—коллектор; 3 — гайка; 4 — передняя лабиринтовая втулка; 5 — втулка коллектора; 6 — коллекторный болт; 7 — нажимной конус; 8 — миканнтовые манжеты; 9 — бандаж; 10 —миканитовые полуцилиндры; 11 — клин; 12—секция обмотки якоря; 13—миканит; 14 — обмоткодержатель; 15 — втулка якоря; 16 — задняя лабиринтовая втулка
Зазор между главными полюсами и якорем равен под центром полюса 4,75 мм и увеличивается к краю до 12 мм, расчетный эффективный зазор составляет 6,5 мм. Зазор под серединой дополнительного полюса равен 6 мм. Между станиной и сердечником дополнительного полюса имеются две латунные прокладки 1 (см. рис. 23) толщиной по 2 мм; это создает второй магнитный зазор у станины, равный 4 мм.
Рис. 27. Схема обмотки якоря
Схема соединений обмоток показана на рис. 25. Катушки дополнительных полюсов соединяются со стороны коллектора, катушки главных—с противоположной. Надежное закрепление катушек на полюсах обеспечивается пружинными фланцами 11 (см. рис. 22).
Сердечник якоря имеет диаметр 520 мм — наибольший по условиям размещения двигателя в тележке и длину 300 мм. 48 вентиляционных каналов диаметром 22 мм равномерно расположены в три ряда. Листы якоря, изготовленные из динам-ной стали марки Э11 толщиной 0,5 мм и покрытые слоем бакелитового лака, собирают на втулку, запрессованную на вал, и закрепляют с одной стороны обмоткодержателем, а с другой— втулкой коллектора.
Якорь (рис. 26) имеет 47 пазов размером 13,5х43 мм, которые перед укладкой обмотки обрабатывают протяжкой. Крайние листы сердечника изготовлены с расширенными пазами. Обмотка якоря волновая (рис. 27). Шаг по пазам 1—12, шаг по коллектору 1—165, мертвых проводников нет. Число параллельных ветвей 2а=2.
Рис. 28. Секция обмотки якоря двигателя ДК-106Б: 1 – медь шинная 1,08×13,5 мм, 2 — микалента 0,08×20 мм (1 слой в полуперекрышу); 3 – микалента 0,13 х 25 мм (6 слоев в полуперекрышу); 4 — стеклолента 0,1×25 мм (1 слой в полуперекрышу); 5 — слюда-шаблонка 0,1 мм
Секция обмотки якоря (рис. 28) содержит семь проводников из меди МГМ размером 1,08х 13,5 мм (сечение 14,3 мм1), каждый из которых изолируется одним слоем микаленты ЛФЧ-1 размером 0,08х20мм. Общее число проводников якоря — 658. Корпусная изоляция секции в пазовой части состоит из шести слоев микаленты ЛФЧ-1 размером 0,13×25 мм и одного слоя стеклоленты размером 0,1 х 25 мм. На лобовых частях число слоев микаленты снижено до 5—3. Передняя и задняя лобовые части стягивают шелко-слюдяной лентой, а головки катушек дополнительно изолируют тафтяной лентой.
Витковая и корпусная изоляция наматывается в 1/2 перекрытия ширины ленты. В передней лобовой части, непосредственно у петушков коллектора, между проводниками катушек проложена слюда-шаблонка толщиной 0,1 мм. Дополнительной защитой от пробоя секции якоря на углах в месте выхода из паза служит V-образная изоляция из миканита и прессшпана, помещенная в расширенных пазах крайних листов. Обмоткодержатели изолируются миканитом, причем на переднем обмоткодержателе, который одновременно является втулкой коллектора, для создания секциям якоря жесткой подушки устанавливают прессованные из миканита полуцилиндры.
Проводники якоря впаяны в коллектор припоем ПОС-61. Секции якоря закрепляются в пазах при помощи текстолитовых клиньев, а на лобовые части наложены бандажи из стальной луженой проволоки диаметром 2 мм: 48 витков на передней лобовой части и 45 витков на задней. Бандажи пропаиваются припоем ПОС-40. Якорь проходит пропитку в лаке № 447 вакуумно-нагнетательным способом и сушится в индукционных электропечах.
Сопротивление обмоток двигателя ДК-106Б Якоря....................... при 20° — 0,163 ом, при 100° — 0,215 ом Главных полюсов ............ при 20° — 0,181 ом, при 100° — 0,239 ом Дополнительных полюсов при.. при 20° — 0,0805 ом, при 100° — 0,106 ом
Коллектор имеет номинальный рабочий диаметр 460 мм и длину рабочей поверхности 79 мм. Он состоит из 329 медных и такого же числа миканитовых пластин. Размер коллекторного деления 4,4 мм, толщина изоляционной миканитовой пластины 1,2 мм. В отличие от коллектора ДК-103Г втулка коллектора выполнена как единое целое с передним обметкодержателем, что создает большую жесткость узла коллектор — сердечник якоря и повышенную надежность в эксплуатации. Втулка и нажимной конус стягивают пластины коллектора при помощи восьми болтов диаметром 24 мм.
Манжеты коллектора составные; они изготовлены из формовочного мусковита, имеют толщину 1,2 мм и перекрывают 1/4 окружности каждая. Манжеты укладывают в три слоя со смещением стыков каждого ряда на 30°. В процессе изготовления коллектор подвергается циклу прессовок в холодном и горячем состоянии и динамической формовке. Коллектор напрессовывается на втулку якоря и затягивается гайкой. Готовый якорь подвергается динамической балансировке. Чтобы избежать случаев ослабления вентиляторов, имевших место на двигателях ДК-103Г, предусматривается установка задних обмоткодержателей с отлитыми вентиляционными лопатками. На двигателях ДК-106Б первого выпуска стальные сварные вентиляторы приварены к заднему обмоткодержателю.
Рис. 29. Щеткодержатель двигателя ДК-106Б: 1—корпус; 2 — сменная обойма; 3—пружина; 4 — ось-; 5—шплинт; 6—кронштейн щеткодержателя; 7—шайбы миканитовые; 8 — изолятор; 9 — палец кронштейна
В двигателе ДК-106Б установлено четыре щеткодержателя (рис. 29), причем расположение кронштейна и корпуса принято иное, чем в двигателе ДК-103Г. Здесь оба эти узла вытянуты вдоль окружности коллектора, что позволило значительно сократить длину машины. Корпус щеткодержателя отлит из кремнистой латуни. С учетом эксплуатации двигателей ДК-103Г предусмотрена сменная обойма щеткодержателя. Окно для щеток разделено перегородкой для большей жесткости.
Щетки марки ЭГ-2А размером 16 X 32 X 50 мм устанавливаются по две на щеткодержатель. Нажимное устройство (такое же, как у щеткодержателей ДК-103Г) состоит из спиральной пружины, обоймы, ограничивающей поперечные перемещения, и оси. Давление пружины на щетку устанавливается в пределах 2,1—2,3 кгс и может регулироваться поворотом оси с перестановкой шплинта.
Кронштейн щеткодержателя крепится к остову двумя болтами М24. Запрессованные в него пальцы изолируются от корпуса кронштейна слюдой-шаблонкой, общая толщина которой равна 3 мм. На дне отверстия кронштейна дополнительно проложены миканитовые шайбы.
В процессе изготовления тягового двигателя электрическая прочность изоляции его отдельных узлов подвергается испытаниям высоким напряжением при частоте 50 Гц (табл. 6)
Таблица 6. Величина испытательного напряжения в В
| Наименование узла | Относительно корпуса | Между витками или ламелями |
| Секция обмотки якоря | 11 000 | 1 000 |
| Коллектор | 10 500 | 600 |
| Якорь | 7 800 | — |
| Остов с катушками | 7 800 | — |
| Кронштейн щеткодержателя | 9 000 | — |
| Тяговый двигатель | 7 600 | — |
На двигателе установлены радиальный роликоподшипник № 32419 — со стороны привода и радиально-упорный роликоподшипник № 62417 — со стороны коллектора. Подшипниковые камеры заполняются консистентной смазкой марки 1-13 ГОСТ 1631—52.
В тяговом двигателе ДК-106Б устранен ряд конструктивных недостатков, имевших место в двигателе ДК-103 и особенно в его первых модификациях. В частности, для устранения возможности излома секций установлена жесткая изоляционная подушка из прессованных миканитовых полуцилиндров в передней лобовой части якоря; область у петушков коллектора заполнена изоляционной пастой. Кроме того, сечение проводников якоря выбрано большее, чем у ДК-103Г (1,08 X 13,5 мм вместо 0,9 X 12,5 мм).
Особое внимание обращено на улучшение потенциальных условий работы коллектора в целях устранения возможности возникновения круговых огней. Это привело к следующим конструктивным особенностям (сравнительно с двигателем ДК-103Г):
- Передаточное число уменьшено с 3,69 до 3,17. Поэтому в условиях высоких скоростей электропоезда ЭР1 средняя эксплуатационная, а также максимальная скорость вращения якоря остались приблизительно такими же, как и у двигателя ДК-103Г.
- Число коллекторных пластин увеличено с 301 до 329, что снизило среднее межламельное напряжение с 20 до 18,2 В.
- Диаметр коллектора увеличен с 380 до 460 мм.
- Отношение намагничивающих сил воздушного зазора — зубцов и реакции якоря — в номинальном режиме при ослабленном поле выбрано достаточно большим: около 0,8.
- Главные полюса, кроме выштамповок в наконечнике через-лист (аналогично ДК-103Г), имеют неравномерные воздушные зазоры, что снижает величину напряжения на 1 пог. см окружности коллектора.
- Толщина межламельной изоляции коллектора увеличена с 1 до 1,2 мм для уменьшения возможности случайных перекрытий между смежными пластинами.
Каждый выпускаемый двигатель проходит заводские контрольные испытания, в процессе которых проверяют:
- нагрев обмоток, коллектора и подшипников после работы машины в часовом режиме;
- электрическую прочность межвитковой изоляции и коммутацию, при повышении напряжения на коллекторе до 1 925 в и скорости вращения 2 080 об/мин (для ослабленного поля);
- коммутацию при номинальном и двойном часовом токе;
- механическую прочность крепления коллектора и обмотки якоря при повышении скорости вращения до 2 500 об/мин. Биение коллектора после испытаний не должно превышать 0,04 мм. Распу-шение (выпирание отдельных коллекторных пластин) не допускается;
- соответствие скорости вращения двигателя при полном и ослабленном поле и номинальной нагрузке паспортным данным. Отклонение скорости от номинальной не должно превышать 4%. Разница в скорости вращения при реверсировании не должна быть более 4%;
- качество работы подшипников. Не допускается наличие посторонних шумов, стука, скрежета и т. п.
Ежегодно один из двигателей серийного заводского выпуска подвергается типовым испытаниям, при которых повторяют контрольные испытания, а также проверяют рабочие характеристики, определяют потери и к. п. д., нагрев в длительном режиме, зону безыскровой коммутации и др.