Двомашинний агрегат транспортного засобу

УКРАЇНА (505 H 02 К 5/20, Н 0 2 К 19/16 ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54)ДВОМАШИННИЙАГРЕГАТТРАНСПОРТНОГО ЗАСОБУ 1 (20)94230264,31.03.91 {21)4889729/07 (22)12.12.90, SU (46)28.12 94. Бюл t * 7-ї (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 1101980. МКИ 3 Н 02 К 19/16. Одмокорпусный тяговый агрегат, опубп, 07 07.84. 2. Авторское свидетельство СССР Ьк 1304137. МКИ4 Н 02 К 19/16. Злектроагрегат, опубл. 15.04.87. 3. Тепловоз 2ТЭ116, изд. Транспорт, М., 1985, с.6, 7. стр. 190-192 (прототип). (71) Науково-дослідний проектно-конструкторський і технологічний Інститут важкого електромашинобудування Харківського заводу "Електроважмаш" (72) Осічев Василь Петрович, Сисоєв Валентин Сергійович. Осічев Олександр Васильович. Вовк Володимир Іванович (73) Науково-виробниче об'єднання "Електроважмаш. UA (57) 1. Двухмашинный агрегат транспортного средства, содержащий на общем корпусе магнитные системы главного и вспомогательного генераторов, включающие каждая соединенный с общим корпусом ротора массивный магнитопровод с закрепленными на нем посредством резьбовых соединений полюсами, шихтованные сердечники которых снабжены выступающими за торцы стержнями, а выводы катушек возбуждения между собой и с идущими от них под магнитопроводом шинами, присоединяемыми к контактным кольцам, соединены на изоляционных элементах, а также содержащий статор главного и статор вспомогательного генераторов в общем корпусе агрегата, общие камеры в агрегате на входе и выходе хладагента и разделяющие на части общий поток хладагента внутри агрегата диафрагмы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что массивные магнитопроводы возбужде ния главного и вспомогательного генератора неразъемно соединены с корпусом ротора посредством ребер, образующих в совокупности каналы вдоль оси корпуса. 2. Двухмашинный агрегат транспортного средства по п . 1 . о т л и ч а ю щ и й с я тем, что изоляционные элементы с контактами для межкатушечных и оыводных на контактные кольца соединений полюсов главного генератора расположены на поотияюположном контактным кольцам горце массивного магнитопровода, а вспомогательного ІЄНЄрэтора - на стороне контактных колец, при этом выводные шины от катушек полюсов к контактным кольцам главного генератора расположены и закреплены в с дном из образованных ребрами кзналоч под магнито проводами полюсов главного и вспомогательного генераторов. 3. Двухмашинный агрегат транспортного средства по пп.1 и 2, о т м и ч а ю щ и й с я тем, что на корпусе статора вспомогательного генератора закреплена, a R сочленении с массивным магнитопроводом ротора главного генератора уплотнена воронкообразной формы диафрагма, которая образует обособленный от главного генератора канал прохода хладагента - через вспомогательный генератор - из общей камеры на входе. через вспомогательный генератор, воронкообразной формы диафрагму, канллы под массивным магнитопрозодом полюсов главного генератора в общую камеру ка вы>оде хладагента из агрегата. А, Двухмашинный агрегат транспортного средства по пп.1, 2,3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что на корпусе статора главного генератора закреплена, з в сочленении с корпусом статора оспомогзтельного генератора уплотнена диафрагма которая образует два обособленных канала прохода хладагента, идущих через главный генератор, один канал - через зазоры 4569 в головках и лобовых частях обмотки статора в межполюсное пространство ротора с выходом о общую камеру и второй канал - через осевые каналы в железе статора, зазоры а лобовых частях обмотки статора на противоположной головкам стороне, с выходом в общую камеру агрегата. люса на магнитопроводе опираются иа расположенные е Башмаке сердечника стержни, выполнены в виде цилиндра и при этом содержат нечетное число радиально идущих от периферии в направлении к центру шлицоа и зубцов шлицевого соединения, а листы шихтованного сердечника полюса и (или) стенки подкладной шайбы заведены с периферии в некоторые из этих шлицов, обеспечивая стопорение крепежа от самоотвинчивания. 5. Двухмашинный агрегат транспортного средства по п. 1 , о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что головки болтов или гайки крепления по Изобретение относится к области электротехники, в частности, касается двухмашинного агрегата для тепловоза, включающего главный (тяговый) синхронный генератор и вспомогательную злектрическую машину, смонтированные в одном корпусе. Известен двухмашинный однокорпусный тяговый агрегат для тепловоза [1], в котором глаоный и вспомогательный генератора расположены коаксиально. Основным недостатком такой нетрадиционной конструктивной формы агрегата является низкая технологичность в производстве и ремонте. Известен также агрегат [2]. в котором на общем валу вдоль оси расположены магнитные системы, а в общем корпусе - статоры обеих машин, выполненные в одном диаметре. Существенные недостатки известного устройства обусловлены несовершенством системы охлаждения агрегата, при которой нагретый хладагент из первой машины поступает для охлаждения второй машины агрегата. Так как обе машины агрегата образуют последовательную цепь для потока хладагента, необходимо использовать вентилятор высокого давления. Устройством, наиболее близким к предложенному, является агрегат [3}, который, так же как и предложенный, содержит главный и вспомогательный генераторы, смон"ированныев виде двухмашинного агрегата, магнитные системы полюсов которых закреплены на общем сварнолитом корпусе ротора, а статоры собраны а общем корпусе агрегата, общие камеры о агрегате на входе и выходе хладагента и разделяющие на части об-ций поток хладагента внутри агрегата диафрагмы. Однако, в отличие от предложенього устройства, ротор главного генератора в прототипе имеет посаженный непосредственно на свзрнолитой корпус 5 10 15 20 25 30 35 40 шихтованный магнитопроаодс пазами формы "ласточкин хвост" на наружном диаметре. В пазах размещены и закреплены клиновыми шпонками хвостовики полюсов с катушками возбуждения, выводы которых расположены на стороне контактных колец. К существенным недостаткам прототипа следует отнести: - повышенную металлоемкость, обусловленную наличием снижающих несущую способность ротора пазов на наружном диаметре магнитопровода, наличием закрепленных в них хвостовиков сердечника полюса; - большой расход проката черных металлов, обусловленный отходами при штамповке листов магнитопровода и наличием хвостовиков на полюсах; - низкую технологичность в изготовлении и ремонте ротора, обусловленную большим объемом высокой точности фрезерных работ в сопряжении магнитопровод-хвостовик полюса, отсутствием взаимозаменяемости полюсов вследствие наличия двух исполнений катушек возбуждения, клиновым креплением полюсов в пазах магнитопроаода; - неудовлетворительное распределение и использование потока хладагента между статором и ротором, обусловленное существенной разностью аэродинамического сопротивления осевых каналов железа статора и межполюсных каналов ротора, а также неопределенностью распределения потока хладагента по зазорам между катушками в лобовых частях обмотки статора. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать двухмашинный агрегат транспортного средства путем изменения конструкции крепления магнитопроводов, выполненных при этом массивными, к корпусу ротора, чем повышаются 4569 механическая прочность и эффективность го генератора была закреплена, а о сочленеохлаждения, уменьшается металлоемкость и нии с корпусом статора вспомогательного повышается технологичность изготовления генератора уплотнена диафрагма, которая и ремонта устройства. образует два обособленных канала прохода Поставленная задача решается тем, что 5 хладагента, идущих через главный генерав двухмашинном агрегате транспортного тор, один канал - через зазоры в головках и средства, содержащем на общем корпусе лобовых частях обмотки статора в межпомагнитные системы главного и вспомогалюсное пространство ротора с выходом в тельного генераторов, включающие каждая общую камеру и второй канал - через осевые соединенный с общим корпусом ротора мае- 10 каналы в железе статора, зазоры в лобовых сивный магнитопровод с закрепленными на частях обмотки статора на противоположнем посредством резьбовых соединений поной головкам стороне, с выходом в общую люсами, шихтованные сердечники которых камеру агрегата. снабжены выступающими за торцы стержЦелесообразно также, согласно изобренями, а выводы катушек возбуждения между 15 тению, чтобы головки болтов или гайки крепсобой и с идущими от них под магнитопроления полюса на магнитопроводе опирались водом шинами, присоединяемыми к контакна расположенные в башмаке сердечника тным кольцам, соединены на изоляционных стержни и были выполнены в виде цилиндра элементах, а также содержащем статор глави при этом содержали нечетное число радиного и статор вспомогательного генерато- 20 ально идущих от периферии в направлении к центру шлицов и зубцов шлмцевого соедиров в общем корпусе агрегата, общие нения, а листы шихтованного сердечника камеры в агрегате на входе и выходе хладаполюса и (или) стенки подкладной шайбы гента и разделяющие на части общий поток заведены с периферии в некоторые из этих хладагента внутри агрегата диафрагмы, согласно изобретению, массивные магнию- 25 шлицов, обеспечивая стопорение крепежа от самоотвинчивания. проводы возбуждения главного и вспомогательного генераторов неразъемно Возможность автоматизации изложесоединены с корпусом ротора посредством ния кольцевых к аксиальных по образуюребер, образующих в совокупности каналы щим цилиндра швов на корпусе ротсра и в вдоль оси корпуса 30 соединении ребер с массивным магнитопроводом (ребра под магнитопроводом вспомоПредпочтительно, согласно изобретегательного генератора выполнены при нию, чтобы изоляционные элементы с конотливке втулки как одно целое), з также тактами для межкатушечных и выводных на крепление полюсов на массивных магнитоконтактные кольца соединений полюсов главного генератора были расположены на 35 проводах посредством крепежных элементов обусловливают улучшение показателей противоположном контактным кольцам торметаллоемкости, габаритов, повышение техце массивного магнитопровода. а вспомоганологичности в производстве и ремонте. тельного генератора - на стороне Соединение корпуса с массивными магконтактных колец, при этом выводные шины от катушек полюсов к контактным кольцам 40 нитопроводами посредством аксиальных ребер в одно неразъемное целое повышает главного генератора расположены и закрепмеханическую прочность конструкции, так лены в одном из образованных ребрами какак аксиальные ребра и массивные магнитоналов под мэгнитопроводами полюсов проводы при этом снижают напряжения в главного и вспомогательного генераторов. Целесообразно, согласно изобретению, 45 корпусе ротора на изгиб, а аксиальные ребра и корпус ротора - снижают напряжения чтобы на корпусе статора вспомогательного в массивных мэгнитопроводэх на разрыв, генератора была закреплена, а в сочленении обусловленные, в частности, центробежныс массивным магнитопроводом ротора главми силами полюсов, а также образуют аксиного генератора уплотнена воронкообразальные каналы между корпусом ротора и ной формы диафрагма, которая образует 50 магнитопроводами, что позволяет решить обособленный от главного генератора канал ряд проблем в частности: прохода хладагента - через вспомогатель- решает проблему расположения всех ный генератор, из общей камеры на входе, контактных соединений выводов катушек через вспомогательный генератор, воронкообразной формы диафрагму, каналы под 55 возбуждения на внешней стороне магнитных систем ротора агрегата в доступном для массивным магнитопроводом полюсов главобслуживания месте, ного генератора в общую камеру на выходе - решает проблему образования обохладагента из агрегата. собленного от главного генератора потока Предпочтительно также, согласно изохладагента вспомогательного генератора с бретению, чтобы на корпусе статора главно 4569 проходом его через эти каналы непосредственно о общую камеру на выходе (так как закрепление на корпусе статора вспомогательного генератора и уплотнение в сочленении с массивным магнитопроводом 5 ротора главного генератора воронкообразной формы диафрагмой, разделяющей эти потоки, не вызывает затруднений), - решает проблему оптимального распределения общего потока хладагента глав- 10 ного генератора на два обособленных потока и проблему более эффективного использования при этом всех обособленных потоков хладагента, что в целом обеспечивает повышение эффективности охлаждения и 15 эксплуатационной надежности агрегата. На чертежах представлены: Фиг.1 - продольный разрез двухмашинного агрегата. Фиг.2 - сечение А-А на фиг.і - вариант 20 крепления полюса на магнитопроводе главного генератора. Фиг.З - вид Б на фиг.2. Фиг.4 - сечение В~В фиг.1 - фрагмент крепления полюса на магнитопроводе вспо- 25 могательного генератора. Фиг.5 - вид Г на фиг.4. Двухмашинный агрегат транспортного средства содержит ротор 1 (фиг.1), включающий неразъемно соединенные сварнолитой 30 корпус 2 с фланцем 3, цилиндр 4 и зтулку 5, запрессованную с валом 5, на котором установлен сферический подшипник качения 7, аксиальные ребра 8 и масс>*лный магнитопроаод 9 ротора 10 главного генератора 11, 35 осевые каналы 12 (фиг.2), ребра 13 и массивный магнитопропод 14 ротора 15 вспомогательного генератора 16, контактные кольца 20, установленные на валу 6. Выводы 21 катушек возбуждения 22 по- 40 люсов 18 главного генератора 11, изоляционные элементы с контактами 23 и шины межкатушечпых соединений 24 закреплены на противоположном контактным кольцам 20 топце 25 массивного магнитопровода 9, а 45 полюсов 19 вспомогательного генератора t6 - на торце 26 массивного магнитопровода 14 непосредственно у контактных колец 20, при этом выводные шины 27 от выводов катушек возбуждения 22 на контактные кольца 50 20 закреплены колодками 28 предпочтительно на корпусе 2 ротора 1 в одном из каналов под массивными магнитопроводами 14 и 9, соответственно вспомогательного 16 и главного 11 генераторов. 55 Двухмашинный агрегат содержит также статор 29 главного генератора 11 в общем корпусе 30 агрегата, статор 31 вспомогательного генератора 16 в корпусе 32, закрепленном на торце 33 общего корпуса 30 агрегата, диафрагму 34 воронкообразной формы на статоре 31 вспомогательного генератора 16, уплотненную в сочленении с торцом 35 массивного мзгнитопровода 9 ротора 10 главного генератора 11; диафрагму 36, закрепленную на ребрах втулки 5 ротора 1; диафрагму 37 на ребрах 38 общего корпуса 30 агрегата перед головками 39 задних лобовых частей 40 обмотки 41 статора 29 главного генератора 11,уплотненную в сочленении с корпусом 32 статора 31 вспомогательного генератора 16; общую камеру 42 на входе, отверстия 43 в торце общего корпуса 30 агрегата, межполюсные каналы 44 ротора 10 главного генератора 11; общую камеру 45 на выходе, осевые каналы 46 в железе статора 29 главного генератора 11, передние лобовые части 47 обмотки статора 29, диафрагму 48, расположенную, по крайней мере, ниже оси агрегата, отверстие в торце входного патрубка 49 и отверстие в выходном патрубке 50, также находящиеся ниже оси агрегата. Полюс 18 главного генератора 11 скреплен стяжным болтом с квадратной головкой 51, опирающейся на стержень 52. Квадратная головка 51 размещена в выемке 53 шихтованного сердечника, а стяжные гайки 54 на внутреннем диаметре массивного магнигопровода 9{фиг.1, 2, 3). Полюс 19 вспомогательного генератора 16 скреплен стяжным болтом с цилиндрической головкой 55, расположенной в выемке шихтованного сердечника и опирающейся на стержень; причем под цилиндрической головкой 55 болта имеется подкладная шайба 56 со стенками 57, а на торце головки 55 болта содержится нечетное количество радиально расположенных шлицов 58 и зубцов 59 шлицевого соединения, в шлицы 58 которого заведены отгибные части 60 и 61, соответственно листов сердечника полюса 19 и (или) стенок 57 подкладной шайбы 56. При изготовлении и сборке ротора 1 предложенного двухмашинного агрегата массивные магнитопроводы 9 и 14 систем возбуждения главного 11 и вспомогательного 16 генераторов сваривают посредством аксиальных ребер 8 в одно неразъемное целое с общим коппусом 2 ротора 1 агрегата и обрабатывают их одновременно, с одной установки на станке. Полюса 18 и 19 в сборе с катушками возбуждения закрепляют на массивных магнитопрооодах 9 и 14 крепежом с фасонной головкой болта (гайки) 51 (54), полученной методом горячей высадки, и пропитывают изоляцию одновременно всех полюсов. При изготовлении и сборке статоров 29 и 31 гласного 11 и вспомогательного 16 ге 4569 нераторов диафрагму 34 монтируют в отдельно стоящем статоре 31. а диафрагму 37 - на ребрах 38 общего корпуса 30, что существенно технологичнее, чем установка их внутри агрегата, главное, исключает эоэ- 5 можность попадания крепежа внутрь агрегата При работе двухмашинного агрегата возникающие под действием центробежных сил полюсов 18, 19 напряжения на изгиб в 10 корпусе 2 ротора 1 и напряжения на разрыв в магнитопроводах 9 и 14 снижаются вследствие выполнения корпуса 2 ротора 1 агрегата сварнолитой конструкцией, соединенной посредством аксиальных ре- 15 бер 8, 13 с массивными магнитопроводами 9, 14 в одно неразъемное целое. Стопорение крепежа полюсов от возможного самоотвинчивания обусловленного вибрацией, имеющей место при работе агрегата, 20 обеспечивается подкладкой шайбой 56 с применением коадратной головки 51 болта, гарантируя надежность соединения При работе двухмашинного агрегата поступающий через отверстие в торце входно- 25 k9 Фиг, І 10 і о патрубка 49 в общую камеру 42 /лздзгент распределяется по параллельным ветвям на три обособленных друг от друга потока, первый - из общей камеры 42 через вспомогательный генератор 16 диафрагму 34 и осевые каналы 12 в общую камеру 45 на выходе, второй - из общей камеры 42 через отверстия 43 а торце общего корпуса 30 агрегата по зазорам в головках 39 и между катушками в задних лобовых частях 40 обмотки 41 статора 29 а межполюсные каналы ротора 10 главного генератора 11 в общую камеру 45 на выходе, третий - из общей камеры 42 через отверстия 43 по осевым каналам 46 в железе статора 29 и зазорам между катушками в передних лотовых частях 47 обмотки 41 статора 29 в общую камеру 45, где соединяются все три потока и выходят в атмосферу через отверстие в выходном патрубке 50, причем диафрагма 36 исключает проход хладагента по каналам 12, а диафрагма 48 выравнивает величину потока хладагента по каналам 46, таким образом, повышается эффективность охлаждения агрегата. 4569 Упорядник Замовлення 588 Техред М.Моргентап Коректор О Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Вмробничо-видарничий комбінат "Патент", м Ужгород, вул.Гагаржя Ш