拱形换向器垫圈的改进与创新
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提高换向器表面加工质量的方法
提高换向器表面加工质量的方法1概述在直流永磁电机、单相串激电机中，换向器是主要的零部件，对电机质量的影响很大。
为了降低电机的噪声，得到理想的换向效果，提高碳刷乃至整个电机的寿命。
换向器表面加工的质量一直是电机制造厂家十分重视的指标之一。
常规的换向器表面加工粗糙度指标为，R=1.6~0.8μm。
片间跳动E≤0.003mm。
由于指标要求较高，一般情况下很难保证。
因此提高换向器表面加工的质量，保证达到加工精度要求，便成为亟须探讨的一个问题。
2换向器车削机通常对换向器的表面加工，采用车削的方法加以完成。
作为传统的车削加工，已有成熟的加工工艺，也有的在用机床车削换向器时，提出用改造机床精度、合理选择刀具几何参数、选用适当的切削速度等方法提高换向器表面质量a3。
目前，由于专业化程度的提高，国外先进技术和设备的引入，国内厂家的仿制等，在电机制造行业中，已大量采用专用的换向器车削机。
由于机床结构的改变，原先影响加工质量的原因已不相同，故有必要对车削机作一介绍。
虽然换向器车削机有多种规格型号，工位自动方式的不同，但其基本结构原理完全相同，如图1所示。
工作过程为，在V形支架上放上待加工电枢。
由电机带动驱动皮带转动，而后将皮带靠近电枢，使皮带与电枢外圆产生压力摩擦实现转动。
刀具的运行与传统方式不同，它的纵横向进刀是由二个配合的气缸(或伺服电机)驱动完成。
对车削机的主要要求有，机床的振动因素应该得到控制和消除，使振动降低到最小。
V形支架要保证安装的同心度，两滑面坚固光滑，有定时加油润滑系统。
驱动皮带轮与电枢外圆的磨擦应平行。
驱动电机及走刀速度调节方便等。
同时工艺规定，当电枢放在V形支架上时，其支承面应在电机轴承安装的相同基准位置上。
这样加工出来的电枢安装到电机上的不圆面，如实测图2所示。
3车刀即使在普通工件上车削，车刀的合理选用同样是保证加工精度和提高效益的重要环节。
在换向器车削机上采用的是超硬材料切削车刀--天然金刚石或人造金刚石车刀，具有高耐磨和超硬性能，能长期保持锋利的刀刃。
中职机械工业版《电机与电器制造工艺学》6
6—升高片 7—V形绝缘环 8—螺杆 9—绝缘套筒
• 在电机运行中，换向片既要导电，又要受到摩擦、发热和离心力的 综合作用。因此换向片的材料应具有良好的导电性、耐热性、耐电 弧性和较高的机械强度。换向片常用的材料为电解纯铜(纯度在 99.9%以上)。为提高耐磨性、耐热性、耐电弧性和机械强度，也有 采用含银、铬、镉、锆、或稀土元素等铜合金的梯形排材，这些铜 合金的主要性能见表6-1。
• 图6-1a为螺母式拱形换向器。由钢质套筒5和螺母6将换向片和云母片 紧固在一起。这种结构用于直径小于250mm、长度小于300mm的换 向器。
• 图6-1b为螺钉式拱形换向器。由螺钉6、V形压圈1和钢质套筒5将换 向片和云母片紧固在一起。这种结构用于直径大于300mm、长度小 于300mm的中、大型直流电机。
图6-2 塑料换向器 1—换向片 2—塑料 3—加强环 4—钢套筒
• 图6-2a为不加套筒的结构。换向片与云母片均热压于塑料中，塑料 内孔直接与轴配合。换向片为工字形结构，楔力较好，运行时不易 发生凸片。换向片根部也可采用图6-2b所示结构以提高强度，这种 结构用于直径40~125mm、长度大于50mm的换向器。
高等职业技术教育机电类专业规划教材
电机与电器制造工艺学
第六章 换向器与集电环制造
目录
第一节 换向器的结构与材料 第二节 拱形换向器制造 第三节 塑料换向器制造 第四节 紧圈式换向器制造工艺特点
第五节 集电环制造
• 第一节 换向器的结构与材料
• 换向器是直流电机和交流整流子电机最重要、最复杂的部件之一。 在电机运行中，换向器既要承受离心力和热应力的作用，又不能有 松动与变形。因此，要求换向器的工作表面光滑平整，具有较高的 耐磨性、耐热性和耐电弧性，具有可靠的对地绝缘、片间绝缘和爬 电距离，具有足够的强度、刚度及片间压力，以保证电机在起动、 制动和超速的情况下稳定地运行。总之，换向器质量的优劣，对电 机的运行性能有很大的影响。
• 在电机运行中，换向片既要导电，又要受到摩擦、发热和离心力的 综合作用。因此换向片的材料应具有良好的导电性、耐热性、耐电 弧性和较高的机械强度。换向片常用的材料为电解纯铜(纯度在 99.9%以上)。为提高耐磨性、耐热性、耐电弧性和机械强度，也有 采用含银、铬、镉、锆、或稀土元素等铜合金的梯形排材，这些铜 合金的主要性能见表6-1。
• 图6-1a为螺母式拱形换向器。由钢质套筒5和螺母6将换向片和云母片 紧固在一起。这种结构用于直径小于250mm、长度小于300mm的换 向器。
• 图6-1b为螺钉式拱形换向器。由螺钉6、V形压圈1和钢质套筒5将换 向片和云母片紧固在一起。这种结构用于直径大于300mm、长度小 于300mm的中、大型直流电机。
图6-2 塑料换向器 1—换向片 2—塑料 3—加强环 4—钢套筒
• 图6-2a为不加套筒的结构。换向片与云母片均热压于塑料中，塑料 内孔直接与轴配合。换向片为工字形结构，楔力较好，运行时不易 发生凸片。换向片根部也可采用图6-2b所示结构以提高强度，这种 结构用于直径40~125mm、长度大于50mm的换向器。
高等职业技术教育机电类专业规划教材
电机与电器制造工艺学
第六章 换向器与集电环制造
目录
第一节 换向器的结构与材料 第二节 拱形换向器制造 第三节 塑料换向器制造 第四节 紧圈式换向器制造工艺特点
第五节 集电环制造
• 第一节 换向器的结构与材料
• 换向器是直流电机和交流整流子电机最重要、最复杂的部件之一。 在电机运行中，换向器既要承受离心力和热应力的作用，又不能有 松动与变形。因此，要求换向器的工作表面光滑平整，具有较高的 耐磨性、耐热性和耐电弧性，具有可靠的对地绝缘、片间绝缘和爬 电距离，具有足够的强度、刚度及片间压力，以保证电机在起动、 制动和超速的情况下稳定地运行。总之，换向器质量的优劣，对电 机的运行性能有很大的影响。
垫片密封工艺改进方案
垫片密封工艺改进方案垫片密封工艺改进方案垫片密封工艺是一种常用于管道、阀门和泵等设备中的密封方法。
然而，传统的垫片密封工艺存在一些问题，如漏气、漏液和易损坏等。
为了改进这些问题，我们可以采取以下步骤：1. 了解问题：首先，我们需要对传统垫片密封工艺存在的问题进行详细了解。
通过实地调研和分析，我们可以了解到漏气和漏液是由于垫片材料的选择不当或者安装不正确造成的。
另外，垫片容易损坏的原因可能是由于材料的质量不过关或者使用环境的要求超过了垫片的承受能力。
2. 材料选择：根据问题的分析，我们可以选择更适合的垫片材料来解决漏气和漏液的问题。
例如，如果是高温或者高压的环境，可以选择耐高温、耐腐蚀的金属垫片；如果是低温或者低压的环境，可以选择柔韧性好的橡胶垫片。
此外，还可以考虑采用复合材料的垫片，以获得更好的密封效果。
3. 安装工艺改进：为了解决安装不正确导致的漏气和漏液问题，可以改进垫片的安装工艺。
例如，可以使用专用的工具来确保垫片的正确位置和紧固力度。
另外，可以加入一些辅助密封材料，如密封胶和密封螺钉，来增强垫片的密封效果。
4. 增强垫片耐用性：为了解决垫片易损坏的问题，可以采取一些措施来增强垫片的耐用性。
例如，可以加入增强纤维或金属网格等材料来提高垫片的强度和耐磨性。
此外，可以对垫片进行特殊的表面处理，如涂覆防腐涂层或者增加耐磨层，以延长垫片的使用寿命。
5. 定期检查和维护：改进垫片密封工艺之后，还需要定期进行检查和维护，以确保垫片的正常运行。
定期检查可以包括对垫片的磨损情况进行评估，及时更换损坏的垫片，以避免漏气和漏液的发生。
通过以上的步骤，我们可以有效改进垫片密封工艺，解决传统垫片存在的问题，提高密封效果和设备的可靠性。
同时，我们还需要不断进行技术创新和工艺改进，以适应不同环境和设备的需求。
八角垫和垫环加工技术的小改进与大效益
４ 问题 解决
１ ）八 角垫 问题 解决 ： 为 了解 决加 工难题 ， 精 车 时制作 特殊 — Biblioteka ９ ９ ３ ； 一
『
ｌ
夹具 装 夹配 件 ，防止 变形 ， 用 工 件做 定 位基 准 ， 加 工 制作 一个 与 内径尺 寸 相 等 的与 工件 利 用摩 擦力 来 装夹 工件 ， 加 工时 不 能
高 的刀 具材 料 。如 ： Ｙ Ｗ １ 、Ｙ Ｗ ２ 石硬 质合 金 。车 刀采 用 较大 的 前 角和 后脚 ， 采 用 圆弧形 卷屑 槽 ， 使排 屑流 畅 。进 给量 不要 太 小、 切 削 速度 不宜 过 高 。选 用 抗 黏 附和 散 热 性 能 好 的 切 削液 ，如 ： 硫 化油 或 硫化 油加 四氯 化碳 ， 并增 大流 量 。加 工过 程分 粗 加 工 和精 加工 、粗车 先把 毛坯 件加 工 ， 留小余量 ， 然 后再精 加工 。 ２ ）垫环 加工工 艺 ： 加工 过程 中 ， 由于 圆管 配件 刚性差 ， 那 么 刀具 角 度要 合理 ， 径 向切 削 力要适 当 ， 若 切 削力 大容 易引 起 振 动变 形 。切 削流 向要准 确 ， 不 能挤 塞 刀 具与 工件 之 间 。夹 紧 结构 合理 ， 定位支撑 面 积要大 ， 受力要 匀 。操作 时分 粗车 、 精车。 留 小余 量 精车 ， 保 证 工件 不 变 形 ， 合 理 选用 刀 具 几何 角度 ， 吃 刀量 要 小 ， 切 削速 度 要适 当 ， 有 利于 切 削 热 的降低 。一 般 的 切
１￣ ｂ ｎ ＂ Ｐ 技 术的要 求
１ ）八角 垫 ： 八 角 垫配件 是 高压密 封件 ， 它 是炼 化企 业装 置 上 不可缺 少 的密封 配件 。一般 选用材 质为 １ Ｃ ｒ ｌ ８ Ｎ ｉ ９ Ｔ ， 不 锈钢 能 耐 高温 。高压 密封 ， 各部 尺 寸精度要 求严 格 ， 它有 四个密封 面 ， 双 面密 封 ， 在 加工 过 程 保证 同心度 和 圆度 ， 角 度 配合 严密 ， 加
某大型水电站金属结构闸门螺栓垫圈使用情况和改进建议
某大型水电站金属结构闸门螺栓垫圈使用情况和改进建议[摘要]：钢闸门作为水利枢纽中重要的一部分，具有众多优点，但是其防腐的好坏往往是其能否安全稳定运行的关键，而连接部位往往是其防腐层破坏的关键部位，因此提高连接部位的防腐性能就显得至关重要，本文基于现有的理论对垫圈的使用进行改进，从而提出可以较少防腐层破坏的合理建议。
0概述闸门广泛应用于水库、水渠、水工隧洞、水闸等水工建筑物上，它们调节流量、控制水位、蓄水泄洪，造福人类。
钢闸门作为闸门中最常见的一种，具有承压力大、重量轻、启闭灵活、寿命长等优点。
然而有资料证明：每年钢材表面的腐蚀在大气中为 0.10mm，在河水中为 0.15mm,在海水中为 0.30mm。
因此必须重视钢闸门的防腐处理工作，即采取有效防腐措施减缓钢闸门表面腐蚀速度，延长使用寿命，保证闸门安全运行我国某大型水电站闸门分为引水闸门和尾水闸门，闸门系统由闸门和启闭机构成，其中，闸门可根据工作性质不同分为工作闸门，事故闸门及检修闸门。
按外观结构的不同可分为平面闸门和弧形闸门。
共有各种闸门门叶和拦污栅栅叶94 扇。
1存在的问题及建议1.1存在的问题按照《雅砻江流域水电站金属结构防腐蚀技术要求》，电站闸门门叶均采用超强环氧耐磨涂层，总厚度为600μm（工厂涂覆）。
闸门门叶防腐层的厚度较大，而闸门防腐层厚度和强度远远低于金属表面，在现场安装中，普遍存在螺栓对防腐层的破环情况。
某大型水电站金属结构中，平板闸门侧水封和底水封、弧形闸门侧水封和底水封以及门叶顶水封，在螺栓的的六角头侧均未设置任何垫圈，在螺栓的螺母侧仅设置弹簧垫圈，无平垫圈，而在实际使用情况中，由于弹垫接触面积小，往往会导致与之接触的金属闸门表面防腐层受到破坏。
图 1 侧水封连接方式图 2 底水封连接方式1——侧水封，2——侧水封压板，3——螺母，4——弹簧垫圈，5——螺栓，9——平垫圈，10——螺栓，11——螺栓，12——底水封压板，13——底水封1.2弹簧垫圈性能分析弹簧垫圈是一种使用非常广泛的机械零件。
橡胶密封圈失效变形的四大改善措施
橡胶密封圈失效变形的四大改善措施一、无法承受高温橡胶密封件的改善措施？针对于无法承受高温的橡胶密封圈情况，将其密封材料改为全氟橡胶密封圈的密封材料所制的密封圈，它能最耐高温太200摄氏度，可耐酸碱及耐油性能优良，即在冷却的效果不佳的情况之下依旧可以寿命很长哦，在实际使用的过程中，采用由进口全氟橡胶（可加入WS280提高氟胶的加工性能）密封材料所制O型密封圈后，使用寿命提高了一部之多。
唯一缺点就是造价最贵！由进口氟橡胶密封圈所制密封件，品质及性能极佳。
二、弹簧堵塞的橡胶密封圈的改善措施？工程师可以根据现场的实际情况，对密封件的弹簧容易堵塞后失去补偿能力的问题，如管路改造后，后期依然存在橡胶密封圈的弹簧堵塞严重的情况之下，可以从橡胶密封圈结构上可以进改进，即将橡胶密封圈结构更改为弹簧外围型式就可以了，这样就可以解决橡胶密封圈的弹簧容易堵塞后无法补偿的改善。
三、机械橡胶密封圈的冲洗方式改善措施？冲洗方式更改，原来的自动冲洗改为外部冲洗的密封圈方式方法，由于装置系统水中包含了有较多的悬浮颗粒物质，从外部引入密封圈流体注入到密封圈腔中，从而改善密封圈工作环境（场合）。
经过密封圈公司的总体设计后，便将原来的机泵自冲洗水改为纯净的脱盐水，而且是外冲洗。
经过系统内部高压泵增压后进入机封的密封圈腔，对机封进行冷却冲洗。
由于担心小固体颗粒的存在，长时间会造成累积，再此出现机封的损坏现象。
所以在机封冲洗水总管上加了二组的过滤器，不定期对过滤器切换清洗以保证水的质量。
以上所讲就是关于橡胶密封圈的冲洗方式改善措施了。
四、橡胶密封圈的密封材料改善措施？密封材料（材质）的更换，由于介质（工作环境及场合）中包含了悬浮性颗粒，所以动密封环一般都是采用了更高硬度的密封材料（材质），常用的有钴其碳化钨硬质合金密封材料，但此密封材料的粘接机的耐蚀性较差点，一般不适用于有磨蚀性的工作环境及场合中。
本单位介质中由于成分复杂性，包含有腐蚀生成分，故动密封环选用的碳化硅，碳化硅具有优良的物理、化学及热学性能，而且肯有走高的硬度，同时具有良好的耐腐蚀性。
第5章 换向器与集电环的制造工艺
1.换向器云母板
在换向器中云母板与铜片应组成 形状稳定的圆柱体。 要求厚度均匀，具有一定的弹性， 在高温高压作用下具有较小的收缩率， 老化较慢，其耐热等级应与电机的耐 热等级相适应。换向器装配时不应有 较多的胶粘剂流出和个别云母片滑出 的现象。它的硬度应合适，加工时不 脆裂，最好与铜具有相近似的磨损率。
图5-29 云母不下刻时的下料图
5.4 塑料换向器的制造工艺
5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4
塑料换向器的用料 塑料换向器的制造工艺 塑料换向器的加强环 塑料换向器的质量检查
5.4.1 塑料换向器的用料
塑料成分：合成树脂、填充剂、 增塑剂、附加物等。热固性塑料：酚 醛塑料、三聚氰胺塑料、聚酰亚胺等。 热塑性塑料：有机玻璃、聚乙烯塑料。 1)酚醛树脂玻璃纤维压塑料。B绝缘 2)聚酰亚胺玻璃纤维压塑料。H绝缘
第5章 换向器与集电环的制造工艺
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6
换向器的结构形式 换向器的技术要求 拱形换向器的制造工艺 塑料换向器的制造工艺 紧圈式换向器的制造工艺特点 集电环的制造
5.1 换向器的结构形式
5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4
拱形换向器 塑料换向器 紧圈式换向器 分段式换向器
1.排圆
1）逐片测量换向片和云母片的厚度，并分类 存放。 2）排圆时按一个换向片和一个云母片相加其 厚度相等的条件，把云母片和换向片间隔排列。 3）要求片数准确，外圆尺寸应在规定的范围 内，换向片与换向器轴线平行，升高片要排列 整齐，换向器内圆处及升高片端云母片凸出于 换向片的高度应一致。
• • • • •
5.1.1 拱形换向器
1-垫圈 2-螺杆 3-V形绝缘环 4-换向片 5-绝缘套筒 6-升高片 7-压圈
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原 因分析 ： 材料 强度不 高 ， 该 硬度 较低 ， 耐磨 性差 。
（） ２ 钢制平 垫 。材料 为 ４ ， ５ 钢 其 ｔ３ ５ＭＰ ， Ｉ６ ０ＭＰ ， ≥１％ ， ＞ ５ ａ ＞ ０ ａ ６
＞ ０ 。热处理 ： ４％ 调质 （ 淬火 ＋ 温 回火 ） 高 。该 材料 强 度 高 ， 渗碳 体 含 量较 高 ，
１ 拱 形 换 向 器 简 介
配 套 Ｄ 型 机车 的 ５０系列 电机 ， Ｆ ３ 其拱 形换 向器 （ 图 １ 的有 效部 分 为 见 ）
燕尾形 换 向片 ， 向片之 间有绝缘 云母 片 ， 向片 的燕尾 处通过 两端 的压 圈 和 换 换 套筒 的锥体部 分夹 紧 ， 向 片与 压 圈和 套 简之 间装 有 Ｖ形 绝缘 云 母 环 ， 换 再通 过特制 螺 栓 将 套筒 和压 圈拉 紧 ， 而 固定 了换 向片并 使换 从
为 ： ≥８ ４ＭＰ ， ≥９ １ＭＰ ， ≥１ ％ ， ３ ａ ８ ａ ６ ２ ≥４ ％ 。复 杂 的运 用 环 境 对 垫 圈 ５
的选用也 提 出了较 高要 求 ， 须要 考 虑 高 强 度 、 耐 磨 、 必 高 塑性 好 、 变 形等
摘
６０ ５ ） １０ ７
要 ： 对 ５０系列 电机 拱 形换 向器 用垫 圈在装 配 和 电机 运 行 时经 常 开 裂 、 针 ３ 变形
等现象， 通过 不断优 化 垫 圈的材 质 和 结构 ， 解决 了问题 。 关 键词 ： 形换 向 器 ； 火； 合 垫 圈 ； 性 拱 淬 组 塑 中 图分 类 号 ： ２２４ Ｕ ６ ．６ 文献 标识 码 ： Ｂ
ｔ
使 钢 的强度 提高 ， 但渗碳 体很 脆 ， 同时 又使 钢 的塑 性 和韧 性 下 降 ， 故一 般 要 进
行调质 处理 。使用 效果 ： 度高 ， 强 能承 受换 向器螺 栓强 大 的拧紧力 矩 。但 精 度 要求较 高 ， 如果精 度低 ， 较大 紧 固力 矩作 用下会 在换 向器 压圈与 垫圈 接触 面 在 造 成较 大应力 ， Ｅ电机 Ｇ ７ ２电机换 向器 垫 圈表面粗 糙度 Ｒ Ｇ Ｅ５ ａ高达 ０ ８ 加 工 ．， 较 困难 ， 并且 在装 配和使 用 中时有 开 裂现 象 发 生 ， 造成 装 配 返工 ， 电机 返 修 的
向器 整 体处 于拉 紧状 态 。在 成燕尾 形 的 换 向 片 的侧 面 以 Ｖ形 绝缘 云母 环 外 加 压 圈 加
压， 以使 作用在 侧 面上的 压力
在换 向片环 中产 生拱形 压力 。
换 向器 由几种材 料组 成 ， 有 钢 （ 向 器压 圈 、 筒 ） 铜 换 套 、
图 １ 拱 形换 向 器
（） １ 紫铜 平垫 圈 。材 料 为 铜 ｒ ， Ｉ 其 ≥２５Ｍ ａ６ ≥３ ％ ； 材 料延 伸 ’ ２ ０ Ｐ ，． ０ 该 。
率 高 ， 有 良好 的塑性 与韧 性 ， 易 开裂 。使 用 效果 ： 消化 较 大 的紧 固力 矩 具 不 能 给换 向器压 圈受 力表 面造成 的应 力集 中 ， 偿换 向器 在装 配 中和工 作 中 的变 补 形 。但在装 配过 程 中 ， 向器螺 栓在拧 紧 时 ， 换 紫铜垫 圈与 螺栓及换 向器压 圈表 面 的摩擦 易产生 铜屑 ， 屑落 入 换 向器 内部 会 阻 碍螺 栓 紧 固 ， 时使 垫 圈 变 铜 同 形， 周边翘 曲 ， 响换 向器 稳定 工作 ， 至会 引发重 大故 障 。 影 甚
ｍ ｎ左右 ， 向器装 配 时 ， 压 圈施 加压 力 为 ５ ０ｋ 一５ ７ｋ 换 向器 螺 栓 紧 ｉ 换 对 ３ Ｎ ５ Ｎ，
固力 矩为 １５±１ ｍ。 向器 的特 殊结 构 和工 作状 况对 此 螺栓 联 接结 构提 ５ ５ Ｎ・ 换 出 了相 当高 的要求 ，３ ５ ０系列 电机换 向器 螺栓 选用高 强度 合金 钢 ３ Ｃ Ｍｏ 性 能 ５ｒ ，
一
Ｒ 一
设 计 研 究
２ 换 向器 垫 圈的失效 分析
铁 道机车车辆工人 第 ｌ 期 ２０ 年 １ ２ ０８ ２月
螺 栓联接 结构 在机 械结构 中大量 使用 ， 多种 结构 形 式 可 以满 足 各种 工 其 作要求 ， 而很多机 构 的毁坏 都 出现 在 联 接 部位 ， 因此 ， 确 设计 螺 栓联 接结 构 正 十分重 要 。为 了能够正 常工作 ， 求 螺 栓联 接 要有 足 够 的 强度 ， 固方便 ， 要 紧 拆 卸容易 ， 应考 虑螺栓 联接 的材料 、 处理 、 面处理 等技 术要求 。 还 热 表 ５ ０系列 电机换 向器 是典 型 的拱 形结 构 。换 向器最 高 转 速可 达 ３０ ０ ｒ ３ ０ ／
设 计 研 究
铁道机车车辆 工人 第 ｌ ２０ ２期 ０ ８年 ｌ ２月
文 章编 号 ：０ ７－ ０ ２ ２ ０ ） ２—０ ｏ ０ １０ ６４ （０８ １ ０ ８— ３
拱形 换 向器垫 圈 的改进 与创新
朱世友 （ 车成 都机 车 车辆 有 限公 司技 术 中心 电机 部 四 川 成 都 南
（ 向片 ） 绝缘 材料 （ 换 、 云母 ） ， 等 它们 的强度 、 硬度 、 胀 系数 、 膨 弹性 模 数各 不相 同。换 向器是直 流 电机 中既复 杂又重 要的部件 ， 电机运行 时换 向器 高速旋转 ， 既要 传递 很大 的电流 ， 其部 件又要受 到较 大的离 心力作用 ， 同时也要 受到机 械 应力 和热 应力作用 ， 向器工 作情况 的好坏 直 接影 响 着 电机 的运 行性 能 。通 换 过换 向器螺 栓 的联 接 ， 使得换 向片在 电机运 行换 向器旋转 时 固定 在其 位置 上 ， 抑制 换 向器 部件产 生弹性 和塑性 变形 ， 螺 栓联 接结 构 是换 向器 牢 固可 靠 的 该 质量保 证 。
（） ２ 钢制平 垫 。材料 为 ４ ， ５ 钢 其 ｔ３ ５ＭＰ ， Ｉ６ ０ＭＰ ， ≥１％ ， ＞ ５ ａ ＞ ０ ａ ６
＞ ０ 。热处理 ： ４％ 调质 （ 淬火 ＋ 温 回火 ） 高 。该 材料 强 度 高 ， 渗碳 体 含 量较 高 ，
１ 拱 形 换 向 器 简 介
配 套 Ｄ 型 机车 的 ５０系列 电机 ， Ｆ ３ 其拱 形换 向器 （ 图 １ 的有 效部 分 为 见 ）
燕尾形 换 向片 ， 向片之 间有绝缘 云母 片 ， 向片 的燕尾 处通过 两端 的压 圈 和 换 换 套筒 的锥体部 分夹 紧 ， 向 片与 压 圈和 套 简之 间装 有 Ｖ形 绝缘 云 母 环 ， 换 再通 过特制 螺 栓 将 套筒 和压 圈拉 紧 ， 而 固定 了换 向片并 使换 从
为 ： ≥８ ４ＭＰ ， ≥９ １ＭＰ ， ≥１ ％ ， ３ ａ ８ ａ ６ ２ ≥４ ％ 。复 杂 的运 用 环 境 对 垫 圈 ５
的选用也 提 出了较 高要 求 ， 须要 考 虑 高 强 度 、 耐 磨 、 必 高 塑性 好 、 变 形等
摘
６０ ５ ） １０ ７
要 ： 对 ５０系列 电机 拱 形换 向器 用垫 圈在装 配 和 电机 运 行 时经 常 开 裂 、 针 ３ 变形
等现象， 通过 不断优 化 垫 圈的材 质 和 结构 ， 解决 了问题 。 关 键词 ： 形换 向 器 ； 火； 合 垫 圈 ； 性 拱 淬 组 塑 中 图分 类 号 ： ２２４ Ｕ ６ ．６ 文献 标识 码 ： Ｂ
ｔ
使 钢 的强度 提高 ， 但渗碳 体很 脆 ， 同时 又使 钢 的塑 性 和韧 性 下 降 ， 故一 般 要 进
行调质 处理 。使用 效果 ： 度高 ， 强 能承 受换 向器螺 栓强 大 的拧紧力 矩 。但 精 度 要求较 高 ， 如果精 度低 ， 较大 紧 固力 矩作 用下会 在换 向器 压圈与 垫圈 接触 面 在 造 成较 大应力 ， Ｅ电机 Ｇ ７ ２电机换 向器 垫 圈表面粗 糙度 Ｒ Ｇ Ｅ５ ａ高达 ０ ８ 加 工 ．， 较 困难 ， 并且 在装 配和使 用 中时有 开 裂现 象 发 生 ， 造成 装 配 返工 ， 电机 返 修 的
向器 整 体处 于拉 紧状 态 。在 成燕尾 形 的 换 向 片 的侧 面 以 Ｖ形 绝缘 云母 环 外 加 压 圈 加
压， 以使 作用在 侧 面上的 压力
在换 向片环 中产 生拱形 压力 。
换 向器 由几种材 料组 成 ， 有 钢 （ 向 器压 圈 、 筒 ） 铜 换 套 、
图 １ 拱 形换 向 器
（） １ 紫铜 平垫 圈 。材 料 为 铜 ｒ ， Ｉ 其 ≥２５Ｍ ａ６ ≥３ ％ ； 材 料延 伸 ’ ２ ０ Ｐ ，． ０ 该 。
率 高 ， 有 良好 的塑性 与韧 性 ， 易 开裂 。使 用 效果 ： 消化 较 大 的紧 固力 矩 具 不 能 给换 向器压 圈受 力表 面造成 的应 力集 中 ， 偿换 向器 在装 配 中和工 作 中 的变 补 形 。但在装 配过 程 中 ， 向器螺 栓在拧 紧 时 ， 换 紫铜垫 圈与 螺栓及换 向器压 圈表 面 的摩擦 易产生 铜屑 ， 屑落 入 换 向器 内部 会 阻 碍螺 栓 紧 固 ， 时使 垫 圈 变 铜 同 形， 周边翘 曲 ， 响换 向器 稳定 工作 ， 至会 引发重 大故 障 。 影 甚
ｍ ｎ左右 ， 向器装 配 时 ， 压 圈施 加压 力 为 ５ ０ｋ 一５ ７ｋ 换 向器 螺 栓 紧 ｉ 换 对 ３ Ｎ ５ Ｎ，
固力 矩为 １５±１ ｍ。 向器 的特 殊结 构 和工 作状 况对 此 螺栓 联 接结 构提 ５ ５ Ｎ・ 换 出 了相 当高 的要求 ，３ ５ ０系列 电机换 向器 螺栓 选用高 强度 合金 钢 ３ Ｃ Ｍｏ 性 能 ５ｒ ，
一
Ｒ 一
设 计 研 究
２ 换 向器 垫 圈的失效 分析
铁 道机车车辆工人 第 ｌ 期 ２０ 年 １ ２ ０８ ２月
螺 栓联接 结构 在机 械结构 中大量 使用 ， 多种 结构 形 式 可 以满 足 各种 工 其 作要求 ， 而很多机 构 的毁坏 都 出现 在 联 接 部位 ， 因此 ， 确 设计 螺 栓联 接结 构 正 十分重 要 。为 了能够正 常工作 ， 求 螺 栓联 接 要有 足 够 的 强度 ， 固方便 ， 要 紧 拆 卸容易 ， 应考 虑螺栓 联接 的材料 、 处理 、 面处理 等技 术要求 。 还 热 表 ５ ０系列 电机换 向器 是典 型 的拱 形结 构 。换 向器最 高 转 速可 达 ３０ ０ ｒ ３ ０ ／
设 计 研 究
铁道机车车辆 工人 第 ｌ ２０ ２期 ０ ８年 ｌ ２月
文 章编 号 ：０ ７－ ０ ２ ２ ０ ） ２—０ ｏ ０ １０ ６４ （０８ １ ０ ８— ３
拱形 换 向器垫 圈 的改进 与创新
朱世友 （ 车成 都机 车 车辆 有 限公 司技 术 中心 电机 部 四 川 成 都 南
（ 向片 ） 绝缘 材料 （ 换 、 云母 ） ， 等 它们 的强度 、 硬度 、 胀 系数 、 膨 弹性 模 数各 不相 同。换 向器是直 流 电机 中既复 杂又重 要的部件 ， 电机运行 时换 向器 高速旋转 ， 既要 传递 很大 的电流 ， 其部 件又要受 到较 大的离 心力作用 ， 同时也要 受到机 械 应力 和热 应力作用 ， 向器工 作情况 的好坏 直 接影 响 着 电机 的运 行性 能 。通 换 过换 向器螺 栓 的联 接 ， 使得换 向片在 电机运 行换 向器旋转 时 固定 在其 位置 上 ， 抑制 换 向器 部件产 生弹性 和塑性 变形 ， 螺 栓联 接结 构 是换 向器 牢 固可 靠 的 该 质量保 证 。