ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CỔ GÓP ĐIỆN Thông qua thực đề tài khoa học công nghệ cấp nhà nước KC.06.19.CN, Công ty TNHH nhà nước thành viên Chế tạo Điện Hà Nội (CTAMAD) nghiên cứu chế tạo thành công cổ góp điện - cụm chi tiết phức tạp máy điện chiều (MĐMC) chế tạo hoàn chỉnh động điện chiều (ĐCĐMC) công suất 200 kW Mới đây, động sử dụng Công ty Apatit Lào Cai đánh giá tương đương với động Liên Xô (trước đây) Thành công mở triển vọng chế tạo nước MĐMC công suất lớn đáp ứng nhu cầu ngành kinh tế trước mắt lâu dài Mặc dù giá thành ĐCĐMC cao từ đến lần động điện không đồng có công suất tốc độ, việc vận hành, bảo dưỡng lại phức tạp nhiều, ĐCĐMC sử dụng rộng rãi thay ưu điểm: Dải điều chỉnh tốc độ rộng; tốc độ động ổn định kể tăng tải; sử dụng nơi có nguồn điện chiều, điện áp thấp ĐCĐMC thường làm việc điều kiện khắc nghiệt khí hậu nóng, độ ẩm cao, môi trường có nhiều bụi bẩn (xi măng, than, hoá chất, nước ) Mặt khác, động làm việc với tải xung, thường xuyên tình trạng tải; ra, trình độ quản lý kỹ thuật, bảo quản, vận hành, bảo dưỡng sở sử dụng hạn chế nên ĐCĐMC dễ bị hư hỏng Ngay từ năm đầu thành lập, Công ty CTAMAD giao nhiệm vụ chế tạo MĐMC máy phát thông tin, động 0,8 kW; 3,5 kW; 3,6 kW; phục vụ quốc phòng ngành kinh tế quốc dân Ngoài Công ty CTAMAD, Việt Nam sở sản xuất MĐMC Trong năm gần đây, Công ty tham gia bảo dưỡng sửa chữa MĐMC (động 3.700 kW, 1.600 kW, 830 kW, 500 kW, 400 kW, 315 kW, 280 kW, 250 kW, 200 kW, 118 kW 100 kW) cho ngành xi măng, thép, mía đường, hoá chất, điện lực, giao thông, khai thác khoáng sản Bên cạnh nhu cầu sửa chữa, thay cụm chi tiết hay bị hư hỏng nhu cầu thay động mới, mua động dự phòng mà nhập ngoại không đáp ứng yêu cầu mặt thời gian, giá thành lại cao Trước tình hình đó, năm 2004-2005, Công ty CTAMAD giao thực đề tài khoa học công nghệ cấp nhà nước mã số KC.06.19.CN: "Nghiên cứu thiết kế chế tạo MĐMC công suất đến 200 kW" MĐMC có giá thành cao có cổ góp điện, nội dung quan trọng đề tài tập trung nghiên cứu công nghệ chế tạo cụm chi tiết Đặc điểm cổ góp điện Cổ góp điện cụm chi tiết phức tạp MĐMC kết cấu có nhiều đồng (được gọi lam đồng) xếp xen kẽ với mi ca cứng tạo thành vành tròn (được gọi vành góp) Các chi tiết cổ góp có hình dạng phức tạp, ghép lại với mặt côn chế tạo với yêu cầu nghiêm ngặt bề mặt gia công kích thước có cấp xác cao Cổ góp điện có nhiều kết cấu khác Ở MĐMC từ vài chục kW trở lên, cổ góp có kết cấu bạc ép (xem hình 1) Cổ góp tạo thành từ việc ghép nhiều chi tiết (có thể lên đến 2.000 chi tiết), nhiều loại vật liệu khác đồng đỏ , mi ca cứng, mi ca mềm, thép 45, thép CT5, sơn cánh kiến, băng sợi tổng hợp Khi làm việc, cổ góp chịu tác động lớn lực ly tâm, nhiệt độ cao (có thể lên đến 1300C) phát sinh từ lực ma sát viên than lên vành góp từ tia lửa tiếp xúc viên than không ổn định, dòng đảo chiều độ lệch đường trung tính hình học cụm chổi than, chi tiết chế tạo không đạt yêu cầu kỹ thuật, thực không chuẩn xác bước công nghệ, cổ góp bị phá huỷ làm việc, dẫn đến cố MĐMC Công nghệ chế tạo cổ góp Với điều kiện sản xuất đơn Việt Nam, chế tạo cổ góp phải có công nghệ phù hợp Để chế tạo chi tiết cổ góp phải qua nhiều nguyên công loại thiết bị chuyên dùng với nhiều khuôn gá Việc chế tạo cổ góp có số công nghệ đặc thù: Chế tạo lam đồng, phễu cách điện, xếp ép gia công vành góp, định hình tĩnh định hình động cổ góp Chế tạo lam đồng (hình 2) Các lam đồng phải có tiết diện cắt ngang đồng có dung sai kích thước xác Góc g lam đồng thường nhỏ, chế tạo lam đồng với góc độ lớn nhỏ góc thiết kế tạo thành khe hở phía (hình 3a) khe hở phía (hình 3b) ghép thành vành góp Khi gia công đường kính vành góp gây tượng bung xô lệch lam đồng vành góp Ở nước ngoài, phôi lam đồng với tiết diện cắt ngang xác sở sản xuất vật liệu chế tạo công nghệ kéo chuốt Ở Việt Nam, điều kiện sản xuất đơn chiếc, toàn kích thước lam đồng phay gá tiết diện lam đồng kiểm tra dưỡng chế tạo máy cắt dây tia lửa điện Rãnh ghép đuôi cờ thường nhỏ sâu phay khoan lỗ gá chuyên dùng Đuôi cờ đột lỗ, gấp ống, cắt theo cung R máy đột dập, sau đưa vào gá để tán vào lam đồng Mối tán phải chìm, không nhô mặt Phần đuôi cờ hàn cố định vào lam đồng thiếc vẩy bạc PCp-15 (đối với MĐMC cách điện cấp H) Lam đồng ghép đuôi cờ đưa vào gá để ép phẳng lại bề mặt làm trước lắp ráp Chế tạo phễu cách điện Phễu cách điện (hình 4a) chế tạo từ mi ca mềm, dày 0,25 mm, cắt thành mảnh sécmăng (hình 4b) có kích thước tính toán cho ghép thành phễu mép phải khít không chồng lên Các mảnh sécmăng bôi sơn cách điện lên bề mặt, mảnh sau ghép vào mảnh trước lân bước đủ chiều dày, số lớp tính toán với hệ số ép chặt thực tế Tấm phôi sấy mềm, uốn gá Sau lại sấy nóng đặt vào khuôn ép Phễu cách điện ép máy ép thuỷ lực Sau đặt phôi vào xiết chặt khuôn ép, khuôn đưa vào lò điện trở có hiển thị điều chỉnh nhiệt độ đế sấy đến 160-1800C Ở trạng thái nhiệt độ tiến hành ép để nguội (duy trì suốt trình ép với lực ép tính toán) Sau nguội, tháo phễu khỏi khuôn ép, phễu kiểm tra chiều dày, độ ép chặt gia công phay cắt đạt chiều cao thiết bị chuyên dùng, sau kiểm tra độ bền cách điện Lắp ráp gia công vành góp Lắp ráp ép vành đồng Lam đồng mi ca xếp xen kẽ gá thành vành góp bảo đảm độ tròn, độ vuông góc, độ xuyên tâm lam đồng Sau tiến hành ghép vào khuôn ép: Xếp áp vào vành góp (chi tiết - hình 5) mảnh sécmăng khuôn ép (chi tiết - hình 5) có bề mặt tiếp xúc với lam đồng dán giấy cách điện Lồng vành ép (chi tiết - hình 5) xếp mảnh sécmăng Các kích thước khuôn ép (các mảnh sécmăng, vành ép) tính toán để bảo đảm ôm tạo lực đồng lên lam đồng Sau ép, độ không vuông góc lam đồng nhỏ giới hạn cho phép (1•2 mm phụ thuộc vào chiều dài lam đồng) dung sai đường kính vành đồng £±1,5 mm vành góp chế tạo đạt yêu cầu kỹ thuật Nếu không đạt yêu cầu phải tháo bỏ vành ép để tiến hành xếp ép lại Khi đường kính cổ góp lớn nhỏ kích thước thiết kế 1,5 mm, phải tiến hành bóc bớt thêm chiều dày mi ca, mi ca phải nằm cách vành góp, chiều dày bóc thêm không 0,2 mm Gia công vành đồng Tiến hành gia công đường kính ngoài, xén mặt bên gia công tinh đường kính vành góp, sau dùng gá bung chuyên dùng định vị vào đường kính để gia công đuôi én vành góp đảm bảo đồng tâm bên Toàn kích thước đuôi én tính toán để bảo đảm cho lam đồng không bị biến dạng có lực ép, không văng chịu tác động lực ly tâm Kích thước dung sai trình gia công đuôi én phải kiểm tra loại dưỡng (dưỡng kiểm tra bán kính lượn, dưỡng kiểm tra góc 300, dưỡng kiểm tra toàn kích thước đuôi én) Định hình cổ góp Sau lắp ráp chi tiết, cổ góp cân động tiến hành định hình thiết bị chuyên dùng theo bước: Định hình tĩnh cổ góp Giai đoạn 1: Cổ góp sấy nóng đến 1300C thời gian giờ, sau đưa lên máy để ép xiết chặt ê cu Giai đoạn II: Cổ góp sấy đến 1600C ép lần thứ nhiệt độ 1400C lần thứ nhiệt độ môi trường Sau lần ép phải xiết lại ê cu Định hình động cổ góp Cổ góp có vận tốc dài >10 m/s phải qua bước định hình động thiết bị chuyên dùng điều chỉnh tốc độ nhiệt độ Định hình động tạo nên trạng thái xảy làm việc cổ góp để lam đồng văng Cổ góp đưa vào buồng nhiệt, nhiệt độ nâng lên đến 1300C quay với tốc độ nmax giờ, quay vượt tốc độ n=1,2nmax Sau dừng quay, mở lò để xiết chặt ê cu cổ góp tiếp tục nâng nhiệt độ lên 1600C lặp lại chế độ quay lần đầu Công việc định hình động (gia nhiệt quay) dừng lại ê cu xiết £ 1/6 vòng Để kiểm tra trạng thái lam đồng, trước lần định hình động đường kính cổ góp tiện tròn, sau lần định hình động cổ góp đưa lên gá kiểm tra độ văng lam đồng đồng hồ so Cổ góp chế tạo đạt yêu cầu kỹ thuật độ nhấp nhô lam đồng £ 0,002 mm suốt chiều dài cổ góp Nếu cổ góp bung hình ô van, méo, có nghĩa chi tiết cổ góp chế tạo không đạt yêu cầu Khi phải bung toàn chi tiết để kiểm tra gia công lại từ khâu chế tạo lam đồng Trên sở nghiên cứu công nghệ, chế tạo khuôn gá, thiết bị để thử nghiệm quy trình công nghệ, Công ty CTAMAD chế tạo thành công cổ góp ĐCĐMC 315 kW cho dây chuyền cán thép chế tạo hoàn chỉnh ĐCĐMC 200 kW - 750 vg/ph-440 V Động lắp máy xúc KG.5 từ tháng 11.2005 vận hành liên tục ca/ngày đảm bảo công suất thiết kế Thành công nghiên cứu công nghệ chế tạo cổ góp điện thiết kế chế tạo ĐCĐMC công suất đến 200 kW mở triển vọng chế tạo MĐMC có công suất lớn phục vụ nhu cầu ngành kinh tế giai đoạn trước mắt lâu dài Trong thời gian tới, Công ty CTAMAD tiếp tục áp dụng kết nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất, mạnh dạn thiết kế chế tạo cho khách hàng ĐCĐMC 250 kW, 500 kW