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华东交通大学成人教育学院毕业论文(科)毕业论文题目机车牵引电机常见故障分析及处理方法函授站华东交大福建函授站学生姓名专业学号指导老师职称【内容摘要】牵引电机是电力机车的重要组成部分，是为电力机车提供动力的重要设备，由于机车运用时，电机不仅受到振动、负荷振动以及气候条件的影响，而且在电机内部还存在摩擦、铜和铁的损耗。
绝缘受到影响，使电机各部发热。
其发生的故障复杂多样，它的故障会造成机车主接地保护动作、牵引无流，严重的可以引起火灾事故。
所以对电力机车的常见故障和原因进行分析、提出切实可行的技术措施，并做好日常检修、维护保养和提高牵引电机工作的可靠性有助于我们更好的减少事故的发生。
【关键词】牵引电机常见故障检修措施目录一、牵引电动机概述 (1)(一) 牵引电动机简介 (1)（二）牵引电机的工作特点 (1)二、直流电动机模型结构 (1)(一) 直流电机工作原理 (1)(二) 直流电动机的基本结构 (2)三、牵引电动机的传动与悬挂方式 (4)（一）个别传动 (4)（二）组合传动 (4)（三）抱轴式悬挂 (4)（四）架承式悬挂 (5)四、牵引电动机的常见故障原因及其处理办法 (5)（一）轴承故障 (5)（二）主附极和补偿绕组接地 (5)（三）主附极和补偿绕组联线及引出线断裂 (6)（四）定子、转子铁芯故障检修 (7)（五）电动机不能启动或带负载运行时转速低于额定值 (7)（六）电机有不正常的振动或响声 (8)（七）电机温升过高或冒烟 (8)（八）电机环火 (9)(九) 窜油 (9)(十) 电刷故障 (10)(十一) 磁极绕组过热 (10)五、牵引电动机的检查与维护 (11)（一）换向器的维护保养 (11)（二）电刷装置的维护保养 (11)（三）电枢轴承的维护保养 (12)总结 (1)参考文献 (1)一、牵引电动机概述(一) 牵引电动机简介牵引电动机是在机车或动车上用于驱动一根或几根动轮轴的电动机。
是电传动机车、车辆的主要部件之一。
5科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFO RM TI ON 2008NO .28SC I EN CE &TECH NO LOG Y I N FOR M A TI O N 动力与电气工程1牵引电机的工作原理在研究脉流牵引电机之前,有必要先简介一下电机的工作原理,无论何种电机的运行原理均以电磁的基本定律为出发点:即①设,有电流在任意导体中流通,则在该导体周围将有磁场产生;②设,在任意线圈中所键链的磁通发生变化,则在该线圈中便有感应电势产生。
以上两条定律加上能量守恒定律,便是电机学的全部理论基础。
现分述如下。
1.1回路定律∮Hd l =W I 其中H 为该处磁场强度,W为磁通回路所包围的导体总数,I 为每根导体中的电流。
1.2电磁感应定律设,有一线圈位于磁场中,则将有磁力线穿过该线圈并且与它键链,如果有许多部分磁通量各自键链该线圈的不同匝数,则该线圈的总共磁链数为ψ=∑wx Φx ,wx 为Φx 所键链的匝数,Φx 为某一部分的磁通量。
设,在线圈中的磁链发生变化,则在该线圈中将产生一感应电势,这一感应电势的数值将与线圈键链的磁链的变化率成正比。
其数学表达式为:E=-d ψ/d t 。
若这一电势与电流和磁通的正方向取得一致,则会阻止原磁链发生变化。
(在回路能流通的情况下)。
设所有磁通与线圈的所有匝数都键链,则上式改写为e =-wd Φ/d t Φ的单位韦,e 的单位为V 伏。
线圈中的磁链发生变化,可有两种不同的方式。
①磁通本身发生变化,即磁通是由交流电产生的。
②磁通本不发生变化,而是线圈本身与磁链发生相对运动。
(即直流电产生的磁链)一般来说任何磁链的总增量d ψ为:d ψ=эψ/эt dt +эψ/эx dx则线圈的感应电势e =-d ψ/d t =-эψ/эt -эψ/эxd x/dt =-эψ/эt -v эψ/эx=e T+e R 式中v=dx/dt 即为导体与磁场的相对运动速度,由此可见:感应电势可分为两部分,一部分是变压器电势,另一部分是旋转电势。
吉林铁道职业技术学院毕业设计（论文）任务书题目：DF4B型内燃机车牵引电动机故障原因分析及防止措施专业：铁道机车车辆姓名：栾金榜学号：070030133设计（论文）指导教师：臧丽娟发题日期：2010年月5日10毕业设计(论文)评议意见书一、设计题目及内容：设计题目：DF4B型内燃机车牵引电动机故障原因分析及防止措施内容：DF4B型内燃机车牵引电动机做为内燃机车实现电能转化为机械能的最重要的机车部件，它状态的好坏直接影响着机车的安全运行。
由于直流电机由于具有换向设备：换向器、电刷、刷握等装置，而增加了其检修保养的环节。
特别电刷是活动的磨损部件，需要定期检查其活动间隙及磨损量，否则将引起换向不良，烧损换向器、主、附加极、电枢等，造成电机大修，后果相当严重。
因此，直流电机的运用、保养及检修就显得更重要了。
本文简述了DF4B型机车牵引电动机在运用中出现的故障和设计上的缺陷，指出了结构设计、组装、操纵、保养、检修等方面所存在的问题，并提出了相应的解决措施，针对环火、接地、断线、轴承及齿轮五种故障的原因提出了实际可行的防止措施，针对这些问题总结出了一些经验和一系列的管理保障措施，以及对牵引电动机的改进。
二、基本要求：通过对运用高新技术在开行货运重载方面的革新，说明提高牵引电动机运用稳定性在铁路安全运输中的重要作用。
在实际运用中发现的一系列问题：如环火、接地、断线、齿轮轴承故障等，进行分析说明，对这些故障进行了具体可行的防范，减少了此类故障的发生。
在实际运用中应用TY仪、TZ仪、轴温报警分析防止接地、断线、轴承破损的有效措施及实际操作过程。
对牵引电动机在设计上的缺陷加以改进。
三、重点研究问题：1.牵引电动机故障原因分析2.解决牵引电动机故障的对策3.探析对牵引电动机的日常管理四、主要技术指标：五、应搜集的资料及参考文献：《电机学》………………………………………浙江大学出版社《内燃机车》……………………中国北车集团大连机车研究所《电传动技术》………………………中国北车集团永济电机厂《内燃机车电传动》…………………中国北车集团大连机车厂六、进度计划：完成设计日期 2009年5月15日答辩日期 2009年月日七、附注：目录序言 (7)第一章牵引电动机环火故障原因及措施一分析环火产生的原因 (8)二外界因素造成环火 (10)第二章牵引电动机主、换向极、电枢绕组接地原因分析一环火烧损电机 (14)二电机绝缘老化，击穿绝缘而接地 (14)三主极、换向极线圈变形、松动 (15)四采取措施 (16)第三章牵引电动机轴承故障原因分析 (17)第四章电机内部断线故障原因分析 (19)第五章牵引电机齿轮故障原因分析 (20)第六章牵引电动机在管理上的建议（以哈尔滨机务段为例） (23)结束语 (24)DF4B型内燃机车牵引电动机故障原因分析及防止措施序言随着铁路运输事业的迅猛发展，提速重载成为铁路跨越式发展的主旋律。
矿用电机车牵引电动机故障原因及防治措施时间故障次数故障部位20032004200520062007合计比例/%换向器453341925%主磁极524431824%电刷362211419%电枢143121115%轴承原因20331912%其它0102145%合计151815151275100%对牵引电动机故障统计表中，发生故障部位进行分析，从中找出直流电动机使用在架线式电机车中常发生的故障及其原因。
1、上列表中故障部位及原因分析 1.1、换向器故障从统计表中可看出换向器故障比例最大，这说明直流电动机换向方面的故障占突出地位。
在牵引电动机使用中，解决换向器故障仍是一个不容忽视的问题。
从直流电动机的工作特性可知，直流电动机在运行中，换向是一个较复杂的物理、化学等多方面问题的综合表现。
所以换向器故障是直流电动机常见的一种故障。
换向器常会出现灼伤痕迹，分两种情况：一种是从换向器灼伤表面看不太严重，用纱布沾汽油可以擦除，不留明显痕迹；另外一种是灼伤较严重，用沾汽油的纱布擦拭后，留有灼伤痕迹。
造成换向器灼伤的主要原因是：在换向时有火花产生，甚至产生环火所致。
换向器产生火花的原因主要有机械原因和电磁原因两类。
1.1.1、换向器火花产生的机械原因：换向器表面不清洁，主要有污垢、电刷磨损粉末；换向器表面不光洁，主要有换向片突出、换向片间云母绝缘突出、换向器表面太粗糙；各换向极的气隙不均匀；转子平衡不好，出现电刷在换向器上跳动。
1.1.2、换向器火花产生的电磁原因：延迟换向，使后刷边的电流密度增大，当后刷边离开换向片的瞬间，换向元件中还储存一部分磁场能量要放出来，因而后刷边可能出现火花。
超越换向，使前刷边的电流密度增大，而前刷边刚接触换向片，接触面积较小，可能因接触面上出现很高的电压降和很大的热量而在前刷边下出现火花。
延迟换向，还可能发生更严重的故障，即产生环火。
在电动机牵引过程中，受电弓出现突然离开架线或突然接触架线，使直流电动机受到冲击负载的作用，这时电机电枢电流急剧增加，换向元件的电抗电势增大，远大于换向电势，造成过分延迟换向，使后刷边出现强烈的火花和电弧。
220吨卡车主发电机转子滑环磨损原因分析及处理办法发电机转子滑环是动静接触和交换能量的设备，受励磁电流、碳刷压力、碳刷与滑环表面的磨损以及制造工艺影响，在长期运行过程中，容易在碳刷和滑环间发生冒火，若不及时处理，将形成恶性循环，影响机组安全运行。
220吨卡车主发电机出现单滑环磨损现象，值得认真分析事故原因，吸取教训，制定防范措施。
2 事件经过1）、12月3日，维修人员发现拆开的主发电机，发现发电机转子滑环一个磨损严重，影响正常运行。
2）2）、12月8日，另一台930卡车，维修检查发现两滑环磨损情况不同，单个较为严重。
3）3 原因分析碳刷和滑环间工作面的磨损有两种：一是纯机械磨损；一是在电流作用下的电气磨损和机械磨损。
（1）纯机械磨损碳刷和滑环表面相接触，由于弹簧压力作用和材料弹性变形的缘故，使直接接触部分互相嵌入。
当相对滑动时，当然有摩擦作用而形成磨损。
如果碳刷颗粒细软，则碳粉易被沾在滑环表面，使滑环成为具有亮滑的石磨镜面，碳刷的磨面也很光滑，两者的机械磨损都较小。
但如果碳刷质量不佳，颗粒粗硬，或甚至含有少数如金刚砂之类的硬质颗粒，则必然会对滑环表面进行刮割，使后者出现金属光泽或纹路，碳刷本身磨面也会出现硬粒脱落后而划出的纹道，这就使机械磨损大大增加。
（2）在电流作用下的电气磨损和机械磨损在电流作用下，不仅有机械磨损，还有电气磨损。
所谓电气磨损，指的是由于电弧高温和放电等因素的作用，使极面材料受到损坏的情况。
而由于电气磨损影响极面，所以也会对机械磨损的程度产生影响。
由于电流通过碳刷和滑环的接触面，且其直接传导的部位不断变动，电流密度又很大，使一些点温度很高；又由于电弧的高温作用，会使两侧极面局部熔化、脱落，金属会变成金属蒸汽，碳刷则结构松化，受氧化腐蚀而脱落，此即电气磨损的表现。
但是，极性不同，磨损情况是不一样的。
在电弧作用下，阳极（正极）表面局部灼热而蒸发出“金属蒸汽”，使阳极表面损蚀，这叫“阳极蒸发”；阴极（负极）因受正离子撞击和高温作用发射电子，使阴极表面也遭受破坏，这叫“阴极粉化”。
牵引电机故障及其解决策略SS4型电力机车是新丰镇机务段的主型货运机车，该型机车的牵引电机为ZD105型直流电机。
在长期的运用过程中该型牵引电机发生环火、接地和轴承过热等故障常发生，成为SS4型电力机车的惯性故障之一。
据统计，仅2010年我段就有90多台牵引电机发生环火、接地和轴承过热等故障。
1.故障危害（1）危机行车安全，干扰正常的运输秩序。
牵引电机发生严重环火、接地和轴承报警等故障发生，会影响机车正常运用，可以引起主接地保护动作、电机烧损、严重的可以引起火灾事故。
（2）给检修部门带来极大的人力和物力的浪费，并影响正常的机车供应。
对牵引电机发生严重环火、接地和轴承报警等故障一般情况下只能进行落修处理，落修一台牵引电机至少需要5人，耗时4～5小时。
经常落修电机很容易造成检修人力、台位紧张，给正常的机车检修和机车运用秩序带来十分不利的影响。
2.原因分析及采取措施2.1电机环火2.1.1原因⑴电机本身；①电机碳刷与换向器接触不良②碳刷刷盒松动或装置不当③碳刷与刷盒配合不当④碳刷压力不当或不匀⑤刷架圈涨紧螺栓松动或定位块开焊脱落⑥碳刷位置不在中性线上⑦碳刷磨损过短或型号、尺寸不符合要求⑧换向器表面不光洁、不圆或有污垢等原因都可以引起电机换向不良而导致电机环火。
⑵操作不当；①电机长时间过载运行②电机长时间高速空转③在运行中打换向手柄进级（打逆电）操作不当都可以造成电机环火。
2.1.2采取措施⑴电机本身；①研磨碳刷使其与换向器圆弧面贴合，并在轻载情况下运行0.5～1小时。
②检查并紧固碳刷刷盒固定螺丝，调整刷盒使刷盒底面与换向器片的不平行度小于0.5mm、刷盒底面与换向器表面距离在3mm范围内。
③碳刷与刷盒不能过松或过紧，用塞尺测量碳刷与刷盒孔宽度方面的间隙应在0.05～0.2mm 之间，否则进行调整。
④调整刷盒压指压碳刷的压力值，使其保持在30～3N之间，同一刷盒其碳刷压力差应在3N以内。
⑤检查刷架圈涨紧螺栓应紧固，定位块与机座焊接牢固。
地铁牵引电机故障原因分析及改进措施摘要：目前，国内地铁车厢不断进入车架大修期，牵引电机的维修是大修的重要组成部分之一。
各大地铁公司的轿厢牵引电动机的许多轴承都存在电腐蚀，甚至出现滚珠严重磨损、轴承滑动等故障。
西门子牵引电机、深圳地铁、杭州地铁、光复地铁等在全国多处设施均观察到此现象。
牵引电机轴承电腐蚀影响车辆的可靠性，降低地铁车辆的运行安全，情况严重，会导致巨大的经济损失。
为避免轴承电腐蚀问题，通过对牵引电机大修进行改装，在牵引电机非电端插入接地环，可有效解决轴承电腐蚀问题，延长使用寿命牵引电机和轴承的使用寿命。
关键词：地铁牵引电机；故障原因分析；改进措施引言在地铁车厢的日常运行中，其电动机极易出现故障，影响地铁车厢的安全可靠性能。
针对这种故障，只有及时诊断、分析和修复，才能避免相同故障的再次发生。
因此，有必要对地铁车辆发动机牵引故障的诊断和修复方法进行分析。
1牵引电机轴承电腐蚀原因及分析1.1 牵引逆变器方面由于变频器的输出不是标准的正弦波，而是具有一定工作分数的方波，因此必然含有一定的谐波分量，引起轴的电磁感应，产生轴电压。
特别是逆变器输出电压中的零序分量，由于不能在定子线圈中形成有效的闭环，更容易通过线圈端部、轴、轴承和机座，从而导致轴电流的产生，对电机轴承的寿命不利。
为了将电机轴电压的风险降到最低，变频器应采取以下措施： 1）增加主电路末端的EMC 接地电容，提高主电路对外部电磁干扰的抵抗能力，降低线路脉冲含量，进而降低电机轴电压的发生。
中机机械公司、珠江中机电机公司、泰电机公司在国内多条线路在牵引电机轴承发生电腐蚀后测试，增加EMI电容（或改变EMI电容值）可以有效降低轴电压，最大振幅降低70 - 80V。
(2)由于分布电容的存在，轴电流的幅值与逆变器输出电压的变化率有关，输出电压的变化率越大，得到的轴电流越大;反过来，输出电压的变化率主要与载波频率有关，载波频率越高，所得电压的变化率越大。
直流电动机换向器磨损异常的原因分析直流电动机长期工作时，换向器表面一般会形成薄薄的一层氧化膜，它会提高耐磨性，增加电刷与换向器的接触电阻，使换向过程比较理想，但在实际工作中换向器往往因运行条件的不同而出现多种多样的状态。
为了保持良好的运行状态，提高电机的运行效率，换向器表面必须维持稳定而良好的氧化膜。
所谓换向器表面的良好状态就是不产生过大的换向火花，磨损正常。
换向器表面的磨损随运行时间的延长而增加，因此应定期进行检查和维护。
下面从经常出现的问题入手，分析异常磨损的原因，提出一些切实可行的解决办法。
直流电动机换向器异常磨损的原因很多，根据理论分析和生产中的经验，主要有以下几个方面。
1 电气性磨损1．1 电刷的电流密度过低在轻载下连续运行的电机，其电刷的平均电流密度低，温度也低，在换向器表面不易形成良好的氧化膜，电刷的滑动特性不稳定。
这主要是在选取电机时功率裕度过大，直流电动机在轻载下运行反而会产生不良结果。
若使用中发现消耗电流比标称的额定电流小得多，说明电机的功率选取太大，应重新选取电机参数。
可按以下要求确定电机功率: 若负载与电机之间是直接传动，则所选的功率应是被拖动负载机械功率的 1 ～1．1 倍; 若负载与电机之间存在传动系统，则功率应是被拖动负载机械功率的1．1 ～1．2 倍。
1．2 电刷牌号选择不合适电刷性能对电机的换向和磨损有很大的影响，应合理选择。
在选择时必须考虑多种因素，如电刷的接触压降、电刷电流密度、换向器圆周速度、电刷硬度、摩擦系数等，而这些因素往往是互相矛盾的，应根据具体要求侧重选取。
( 1) 选用具有较高接触压降的电刷能减小换向电流，改善换向性能。
但在大电流电机中，过大的接触压降会使接触损耗增大，电机效率降低。
同时，电刷过分发热会破坏氧化膜，反而使换向性能恶化和磨损。
所以选取电刷时接触压降应与电机的电压相适应。
对高压、小电流电机，可选接触压降较大的电化石墨电刷; 对低压、大电流电机，选接触压降较低的金属石墨电刷。
