Станок для бандажирования обмоток

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в процессе изготовления и ремонта электрических машин, а именно - их роторов и якорей.

Основное назначение предлагаемого станка - бандажирование обмоток роторов и якорей электрических машин средней и большой мощности весом до 4.5 т, а также при проведении операций восстановления посадочных мест подшипниковых узлов, проточке и шлифовке коллекторов и их продораживании.

От известных станков аналогичного назначения, содержащих станину, смонтированные на станине переднюю бабку с коробкой подач, шпинделем и патроном, главный привод, заднюю бабку, вспомогательный привод и узел намотки бандажировочного материала на лобовые части якоря, выполненный в виде лентопротяжного тракта, включающего бобину с расходным материалом, промежуточные ролики и механизм натяжения материала, связанный с одним из роликов тракта в предлагаемый станок для бандажирования обмоток дополнительно введены узлы проточки, накатки, радиального и торцевого шлифования и продораживания коллектора, причем узел намотки бандажировочного материала установлен на мостике, закрепленном неподвижно на каретке станка, узлы радиального торцевого шлифования снабжены индивидуальными приводами, станина снабжена направляющими, на которых установлены подвижно каретка, поддерживающие люнеты силовые домкраты и задняя бабка с индивидуальным приводом продольного перемещения, при этом узлы проточки, накатки, радиального и торцевого шлифования выполнены сменными и снабжены единым основанием, закрепленным на каретке с возможностью продольного и поперечного перемещения относительно продольной оси обрабатываемого якоря, узел продораживания коллектора снабжен фрезой, размещенной на подвижном рычаге и связанную через

механическую передачу с индивидуальным приводом, сам узел установлен на корпусе задней бабки с возможностью их совместного перемещения относительно продольной оси установленного для обработки якоря и относительно друг друга, а узел намотки бандажировочного материала содержит устройство контроля и регулирования натяжения бандажировочной ленты, включающий сопряженный с подвижным роликом лентопротяжного тракта, преобразователь сигнала натяжения, задатчик усилия натяжения, устройство сравнения, устройство индикации, устройство преобразования управляющего сигнала в сигнал перемещения исполнительного механизма и исполнительный механизм, выполненный в виде фрикционного тормоза, сопряженного, например, с бобиной расходного материала, причем выход сигнала преобразователя, сопряженного с подвижным роликом и выход сигнала задатчика натяжения подключены на вход устройства сравнения, один из выходов которого подключен на вход устройства индикации, а другой - на вход устройства преобразования управляющего сигнала в сигнал перемещения исполнительного механизма, связанного с фрикционным тормозом.

Предлагаемая конструкция станка для бандажирования обмоток позволяет значительно усовершенствовать технологический процесс изготовления и/или восстановления роторов и якорей электрических машин, так как исключает операции по переустановке, например, якоря на специализированные станки для проточки, шлифования и продораживания, что сокращает технологическое время и позволяет повысить качество проводимых операций, а введение в узел намотки бандажировочной ленты устройств контроля и регулирования натяжения ленты позволяет оперативно контролировать натяжение и изменять его в зависимости от толщины ленты, скорости намотки, технологии нанесения клеящего компаунда и его реологических свойств.

Предлагаемая полезная модель может найти широкое применение в электротехнической промышленности при изготовлении и ремонте электрических машин средней и большой мощности.

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения, в частности, может быть использована в станках при изготовлении электрических машин и/или при их восстановительном ремонте (расточке торцевого гнезда якоря, обточке и шлифовке коллекторной части якоря и шеек вала под подшипники, продораживании и накатывании коллектора, проточке и шлифовке контактных колец якоря, а также бандажирования якоря стеклолентой).

Известно, что на роторные и якорные обмотки электрических машин действуют значительные усилия, обусловленные центробежными силами, стремящихся сместить обмотку в радиальном направлении. Эти усилия, пропорциональные весу обмоток, диаметрам роторов и квадрату скорости вращения в быстроходных машинах в сотни и тысячи раз превосходят вес обмоток. Чтобы противодействовать центробежным силам и удержать обмотку от перемещения в пазах, лобовые части обмоток роторов и якорей укрепляют бандажами. Для этих целей до недавнего времени использовали бандажную стальную проволоку. Бандажи из стальной проволоки имеют ряд существенных недостатков - большой вес, высокую стоимость, трудоемкость при восстановительном ремонте, риск обрыва проволоки и повреждения обмоток отслоившимся бандажом и др., не обеспечивают надежной работы электрических машин, особенно таких ответственных, как тяговые двигатели.

В настоящее время при изготовлении бандажей и в ремонтной практике в основном используют стеклоленту из однонаправленного (в продольном направлении) стеклянного волокна, пропитанного термореактивными лаками. Замена проволочных бандажей стеклобандажами дает экономию

дефицитных материалов, снижает стоимость электрической машины, улучшает ее технические характеристики, эксплуатационную надежность и упрощает технологию изготовления.

Известен станок для бандажирования обмоток, содержащий станину, переднюю и заднюю бабки, каретку с натяжным устройством, включающим ролики предварительного и окончательного натяжения [1].

Технологические возможности станка ограничены изготовлением бандажей, к тому же только проволочных, которые имеют ограниченное применение ввиду отмеченных выше недостатков.

В конструкции станка не предусмотрены устройства, позволяющие максимально обработать якорь электрической машины, что особенно важно при их восстановительном ремонте. Такие операции, как расточка торцевого гнезда якоря, обточка и шлифовка коллекторной части якоря и шеек вала под подшипники, продораживание и накатывание коллектора, проточка и шлифовка контактных колец якоря на станке выполнять невозможно. Для осуществления этих операций используются дополнительные технические средства - переносные или стационарные [2].

В результате смены установочных баз якоря снижается точность его обработки, усложняется технология и увеличивается время изготовления или ремонта якоря, повышается его стоимость, а также требуются дополнительные производственные площади и трудовые ресурсы.

Известен станок для намотки стеклобандажей якорей и роторов электрических машин [3].

Станок содержит станину, смонтированные на станине переднюю бабку с коробкой подач, шпинделем и патроном, главный привод, заднюю бабку, вспомогательный привод, узел намотки бандажировочного материала в виде лентопротяжного тракта, включающего бобину с материалом, промежуточные ролики, механизм натяжения бандажитровочного материала, связанный с одним из роликов.

Станок по своему функциональному назначению и большинству конструктивных признаков принят за прототип заявляемого технического решения.

Как и вышеуказанная модель станок имеет аналогичные недостатки, а именно - в конструкции станка не предусмотрены устройства, позволяющие максимально обработать якорь электрической машины без переустановки, что ограничивает его технологические возможности.

Целью предлагаемой полезной модели является расширение технологических возможностей, повышение производительности и качества, а также более рациональная организация технологического процесса изготовления и/или ремонта электрических машин.

Заявляемый станок для бандажирования, преимущественно обмоток якорей и роторов содержит станину, смонтированные на станине переднюю бабку с коробкой подач, шпинделем и патроном, главный привод, заднюю бабку, вспомогательный привод и узел намотки бандажировочного материала на лобовые части якоря, выполненный в виде лентопротяжного тракта, включающего бобину с расходным материалом, промежуточные ролики и механизм натяжения материала, связанный с одним из роликов тракта.

Новизной станка является то, что в его конструкцию дополнительно введены узлы проточки, накатки, радиального и торцевого шлифования и продораживания коллектора якоря.

Узел намотки бандажировочного материала установлен на мостике, закрепленном неподвижно на каретке с задней стороны станка. Узел радиального и торцевого шлифования снабжены индивидуальными приводами.

Станина станка снабжена направляющими, на которых установлены подвижно каретка, поддерживающие люнеты, силовые домкраты и задняя бабка с индивидуальным приводом ее продольного перемещения.

Упомянутые узлы проточки, накатки, радиального и торцевого шлифования выполнены сменными и снабжены единым основанием, закрепленным на каретке станка.

Устройство продораживания коллектора якоря снабжено фрезой, которая размещена на подвижном рычаге и связана через механическую передачу с индивидуальным приводом, а само устройство установлено на корпусе задней бабки с возможностью их совместного перемещения относительно продольной оси установленного для обработки якоря и относительно друг друга.

В заявляемом станке узел намотки бандажировочного материала содержит устройство контроля натяжения бандажировочной ленты, сопряженное с натяжным роликом, установленным подвижно в лентопротяжном тракте узла.

Предлагаемая полезная модель представлена на чертежах, где:

- на Фиг.1 показан общий вид станка;

- на Фиг.2 показан вид на станок сверху;

- на Фиг.3 показан вид на станок сбоку справа;

- на Фиг.4 показан узел расточки;

- на Фиг.5 показан узел накатки;

- на Фиг.6 показан узел для шлифования торыем круга;

- на Фиг.7 показан узел для шлифования периферией круга;

- на Фиг.8 показана кинематическая схема заправки бандажировочной ленты с натяжным роликом и устройством измерения величины натяжения ленты.

Станок для бандажирования обмоток содержит (см. Фиг.1 и 2 ) станину 1, корыто станины переднее 2 для сбора эмульсии, жестко смонтированную на станине переднюю бабку 3 с коробкой подач 4, шпинделем 5 и патроном 6. Патрон защищен передним 7 и задним 8 кожухами. Главный привод станка 9 соединен клиноременной передачей 10 с коробкой подач 4. Клиноременная передача защищена кожухом 11. На направляющих 12 станины расположена с возможностью продольного перемещения каретка

13, на которой установлены нижние поперечные 14 и верхние продольные 15 салазки (см. Фиг.1, 4-7) с резцедержателем 16 и трубопроводом 17 подвода СОЖ в зону резания. Зона резания закрыта защитным ограждением 18.На станине установлен фартук 19, на котором закреплена каретка 13 с суппортной группой. Фартук, несущий всю суппортную группу, имеет возможность ускоренного перемещения по ходовому валу 20 от дополнительного двигателя 21 или от ручного привода ходовым винтом 22 через штурвал 23. На каретке 13 закреплена рабочая площадка оператора 24.

На станине установлена задняя бабка 25 с патроном 26, имеющая возможность перемещения по направляющим 12 от дополнительного привода 27 через редуктор перемещений 28.

Станок снабжен двумя домкратами 29, служащими для установки обрабатываемого якоря в передний 6 и задний 26 патроны и поддерживающие люнеты - открытый 30 и неподвижный 31, устанавливаемые на станок или удаляемые в зависимости от габаритов обрабатываемого якоря и технологических требований его обработки.

На заднем торце каретки 13 неподвижно закреплен мостик 32, на котором установлен узел намотки бандажировочной ленты (см. Фиг.3,8). На мостике 32 жестко закреплено ограждение 33 площадки рабочего места оператора. Лентопротяжный тракт узла намотки включает бобину 34 с ленточным материалом 35, проводные ролики 36/37, 38/39,40 и подвижный ролик 41, связанный с устройством измерения усилия натяжения 42, включающем преобразователь усилия 43, задатчик усилия 44, устройство сравнения 45 и вторичный показывающий прибор 46. Регулирование усилия натяжения ленты необходимо при изменении габаритов якоря и изменении толщины ленты и производится путем подтормаживания бобины 34 с ленточным материалом 35 тормозом 47, управляемым вручную или от исполнительного устройства 48. Подвижный ролик 41 снабжен компенсирующей пружиной 49.

На задней бабке 25 установлен продорожечный узел 50 с фрезой, установленной на рычаге 51, закрепленном на подвижном относительно задней бабки 25 основании 52. Рычаг 51 имеет возможность изменять угол наклона, что позволяет фрезе перемещаться по высоте относительно коллектора якоря. Фреза снабжена приводом 53. Узел продораживания имеет возможность продольного перемещения относительно коллектора якоря как совместно с задней бабкой 25, так и самостоятельно относительно задней бабки по направляющим основания 52. Ввиду того, что канавки между ламелями коллектора часто бывают перемещены относительно продольной оси якоря более 2 мм., в устройстве предусмотрен механизм поворота горизонтальной направляющей, благодаря которому можно устанавливать фрезу в необходимое положение.

Поворот коллектора при продорожке производится вручную.

Станок дополнительно оснащен узлами расточки, накатки, периферийного и торцевого шлифования (см. Фиг.4-7).

В резцедержателе 16 устанавливается расточная оправка 54 с резцедержкой 55 или накатная оправка 56 с накатным роликом 57. Для шлифования торцем круга на верхних салазках 15 устанавливается суппорт 58 с шлифовальным кругом 59, снабженным приводом 60 и защитным ограждением 61. Для шлифования перефирией круга на верхние салазки 15 устанавливается суппорт 62 с шлифовальным кругом 63 и приводом 64.

Рукоятка 65 предназначена для ручного поперечного перемещения нижних салазок 14 по каретке 13 относительно продольной оси обрабатываемого якоря 66.

Рукоятка 67 предназначена для ручного продольного перемещения верхних салазок 15 относительно продольной оси обрабатываемого якоря 66 по нижним салазкам 14.

Операцию бандажирования на станке осуществляют следующим образом.

Якорь 66 устанавливают в центрах передней 3 и задней 25 бабок и зажимают в патроне б передней бабки. Домкраты 29 и люнеты 30, 31 используют при необходимости.

При обработке коллектора якоря производят его проточку, радиальное и торцевое шлифование и продораживание. При проточке, в резцедержку 55 закрепляют проходной резец и протачивают коллектор на необходимую величину, снимая слой металла ламелей коллектора и межламельного изолятора. Затем производят радиальное шлифование коллектора, для чего устанавливают на основание шлифовальный узел, включающий суппорт 58 с приводом 60 и шлифовальным кругом 59. Перемещая узел вдоль и поперек оси якоря шлифуют коллектор.

Затем осуществляют торцевое шлифование коллектора, для чего устанавливают узел торцевого шлифования и шлифовальным кругом 63 шлифуют торец коллектора.

Фрезой, закрепленной на рычаге 51 через передачу от привода 53 осуществляют операцию продораживания, для чего перемещают фрезу в горизонтальном и вертикальном направлении относительно коллектора якоря 66, снимая на глубину 0.2-0,5 мм межламельную изоляцию, после чего при помощи узла накатки, включающего накатной ролик 57 производят накатку коллектора.

На узел бандажирования (см. Фиг.2, 3, 8) устанавливается бобина 34 со стеклолентой 35, закрепляют начало ленты на якоре 66 и устанавливают при помощи задатчика 44 натяжение ленты. При этом сигнал натяжения через подвижный ролик 41 передается преобразователю усилия 43, выход которого, как и сигнал задатчика подается на устройство сравнения 45, сравниваются и поступают на исполнительное устройство 48, связанное с тормозом 34. Усилие натяжения контролируют визуально вторичным прибором 46. Установив предварительно натяжение ленты, включают главный привод 9 и якорь получает вращение от шпинделя 5. Необходимая частота вращения (5 об./мин), шпинделя 5 выбирается с помощью рукояток переключения зубчатых колес передней бабки 3.

В соответствии с технологией бандажирования лента пропитывается компаундом на полимерной основе и лента наматывается на якорь.

После намотки бандажа необходимо выполнить следующее: обточить, продорожить, отшлифовать и отполировать рабочую поверхность коллектора. Эти операции объединяют под общим названием «отделка якоря». В зависимости от требуемой технологической операции включается соответствующий обрабатывающий узел.

При проточке в резцедержке 55 закрепляется проходной резец и протачивают коллектор на необходимую величину, снимая слой металла ламелей коллектора и межламельного изолятора. Затем производят шлифование коллектора периферией круга, для чего устанавливают на основание шлифовальный узел, включающий суппорт 62 с приводом 64 и шлифовальным кругом 63. Перемещая узел вдоль и поперек оси якоря шлифуют коллектор.

Затем осуществляют шлифование коллектора торцом круга, для чего устанавливают узел торцевого шлифования и шлифовальным кругом 59 шлифуют торец коллектора.

Фрезой, закрепленной на рычаге 51 через передачу от привода 53 осуществляют операцию продораживания, для чего перемещают фрезу в горизонтальном и вертикальном направлении относительно коллектора якоря 66, снимая на глубину 0.2-0.5 мм. межламельную изоляцию, после чего при помощи узла накатки, включающего накатной ролик 57 производят накатку коллектора.

После проведения всех описанных выше операций якорь снимается со станка и помещают в печь, где выдерживается технологическое время сушки, при этом происходит полимеризация компаунда и бандаж окончательно приобретает необходимые прочностные свойства. Затем якорь охлаждается и передается на последующие операции сборки электрической машины.

Заявляемый станок является широкоуниверсальным, позволяющим осуществлять весь цикл обработки якорей электрических машин, что дает возможность снижения количества единиц оборудования у потребителя, трудоемкость изготовления и себестоимость изделия. Кроме того, на станке можно производить все токарные работы, включая точение конусов и нарезание резьб - метрических, модульных, дюймовых, питчевых.

Предлагаемый станок может найти определенный спрос на рынке специализированных станков.

Библиографические данные.

1. Авт. св. СССР №902942, МКИ кл. В 21 Р 3/00, 9/00.

2. В.Б.Атабеков «Ремонт электрооборудования промышленных предприятий», М., Высшая школа, 1985 г., стр. 140-143.

Н.В.Виноградов «Обмотчик электрических машин». Высшая школа, М., 1973 г., стр.250-255.

Б.А.Егоров «Производство и ремонт коллекторов электрических машин», Энергия, Лен. отделение, 1968 г., стр. 132-137.

3. Станок для намотки стеклобандажей. Н.В.Виноградов «Обмотчик электрических машин», Высшая школа, М., 1973 г., стр. 286-290.

1. Станок для бандажирования, преимущественно обмоток якорей электрических машин, содержащий станину, смонтированные на станине переднюю бабку с коробкой подач, шпинделем и патроном, главный привод, заднюю бабку, вспомогательный привод и узел намотки бандажировочного материала на лобовые части якоря, выполненный в виде лентопротяжного тракта, включающего бобину с расходным материалом, промежуточные ролики и механизм натяжения материала, связанный с одним из роликов тракта, отличающийся тем, что в него дополнительно введены узлы проточки, накатки, радиального и торцевого шлифования и продораживания коллектора якоря, причем узел намотки бандажировочного материала установлен на мостике, закрепленном неподвижно на каретке станка, а узлы радиального и торцевого шлифования снабжены индивидуальными приводами.

2. Станок по п.1, отличающийся тем, что в нем станина снабжена направляющими.

3. Станок по п.1, отличающийся тем, что в нем на направляющих станины установлены подвижно каретка, поддерживающие люнеты, силовые домкраты и задняя бабка с индивидуальным приводом ее продольного перемещения.

4. Станок по п.1, отличающийся тем, что в нем узлы проточки, накатки, радиального и торцевого шлифования выполнены сменными и снабжены единым основанием, закрепленным на каретке с возможностью продольного и поперечного перемещения относительно продольной оси обрабатываемого ротора.

5. Станок по п.1, отличающийся тем, что в нем узел продораживания коллектора якоря снабжен фрезой, размещенной на подвижном рычаге и связанной через механическую передачу с индивидуальным приводом, а сам узел установлен на корпусе задней бабки с возможностью их совместного перемещения относительно продольной оси установленного для обработки якоря и относительно друг друга.

6. Станок по п.1, отличающийся тем, что в нем узел намотки бандажировочного материала содержит устройство контроля и регулирования натяжения бандажировочной ленты, включающий сопряженный с подвижным роликом лентопротяжного тракта преобразователь сигнала натяжения, задатчик усилия натяжения, устройство сравнения, устройство индикации, устройство преобразования управляющего сигнала в сигнал перемещения исполнительного механизма и исполнительный механизм, выполненный в виде фрикционного тормоза, сопряженного, например, с бобиной расходного материала, причем выход сигнала преобразователя, сопряженного с подвижным роликом, и выход сигнала задатчика натяжения подключены на вход устройства сравнения, один из выходов которого подключен на вход устройства индикации, а другой – на вход устройства преобразования управляющего сигнала в сигнал перемещения исполнительного механизма, связанного с фрикционным тормозом.