油封在密封型中頻軸流風機中的應用

陳建國

(蘇州電訊電機廠有限公司，江蘇蘇州215021)

0 引 言

在140FZJ62三相中頻軸流風機的基礎上，根據用戶的需要我們研制開發了防雨水淋的密封三相中頻軸流風機。其軸流風機的主要技術參數、使用環境條件、安裝尺寸不變。

1 三相中頻軸流風機密封部位設計

由于電機的旋轉軸帶動風葉高速旋轉，它與導風葉機殼出軸孔必然要存在空隙，雨水會從此處進入風機內腔，還會從前、后端蓋處與導風葉機殼裝配處、電機引出線出口處進入電機內部。風機要滿足淋水要求，首先要在這些容易進水的部位進行密封的處理。

為實現這個要求，我們將前端蓋、后端蓋、導風葉機殼等進行了重新設計。做了試件，在其需配合企口處安裝硅橡膠密封墊圈，并增加固定的螺絲，更好緊固密封墊圈，使其不易進水。

在引出線出口處設計螺孔接頭，一端套入橡膠墊圈，旋緊在已锪平Φ12 mm平面的導風葉機殼外圓上。另一端用硅橡膠把引出線封死，外套熱縮管經熱吹風后包緊在引出線上。

上述部位采取無相對運動的防水密封措施。將樣機沉入水中幾小時后拆開檢查，發現防水可靠，沒有進水。

2 關鍵部位攻關情況

就電機出軸處密封的難點，軸要伸出端蓋帶動風葉高速旋轉，端蓋是固定電機機殼上的，兩者之間存在著0.5 mm以上的間隙。為了不讓雨水進入電機內部，就要解決旋轉軸與端蓋之間的密封問題。目前國內旋轉軸密封的軸流風機尚未見報道。

骨架式橡膠油封適用于汽車拖拉機及其他機械對旋轉軸封油作用［1］。

油封是一般密封件的習慣稱謂，最常用的類型是旋轉軸密封。旋轉軸應用中通常用潤滑油或潤滑脂密封。當然在特殊情況下也可以用其它液體密封。

骨架式橡膠油封，是一種在內部嵌有金屬插件，外部覆蓋橡膠，帶不銹鋼自緊彈簧的雙唇油封。它分為普通型和雙口型，各自均分低速、高速兩種，線速度在6 m/s以下稱為低速，在4～12 m/s稱為高速。

風機轉軸在油封處的直徑為8 mm，轉速是7 600 r/min，其線速度為3.18 m/s。為可靠起見，我們選用了8 mm雙口型高速骨架式橡膠油封作為風機轉軸的密封件，并做了不裝配定子、轉子的樣機，出軸用8 mm的圓銷代替，并將樣機沉入水中4小時后拆開檢查，沒有進水，說明電機在不旋轉的情況下是油封密封的。

電機樣機在運轉16小時以后，第一次做淋水試驗就出現風機繞組對機殼的絕緣電阻為零，試驗失敗。經拆檢分析，原因是風機骨架式橡膠油封的唇口處橡膠磨損而進水，其它地方均未發生進水。該骨架式橡膠油封是從市場上購買的，質量不過關。

根據風機的使用環境，選用荷蘭ERIKS公司的油封材料NBR(丁晴橡膠)，這種材料具有有良好運行性能和高耐磨性。它的耐熱性為－40～120℃。重新試裝的兩臺風機，并經20小時運轉后淋水試驗皆合格。

我們對油封又進行了可靠性試驗。連續高速運轉，進行了8次淋水試驗，前7次風機繞組對機殼的絕緣電阻均為500 MΩ。但在2 000小時的第8次淋水試驗中，絕緣電阻僅為25 MΩ(要求是5 MΩ)，出現了明顯下降。拆開發現軸上有一圈黑色的痕跡(軸當時還未實施鍍硬鉻處理)，油封油脂干涸，唇口已出現一定的磨損，經初步分析是油封的橡膠材料比軸柔軟，但由于軸和油封之間的摩擦，極有可能在軸的接觸面產生一定磨損，有微量水汽滲入電機內部。

3 改進措施

油封的磨損程度取決于軸材料的結構。一般情況下，軸的材料應該具有均勻的顆粒狀結構并且必須有HRC45的最低表面硬度。有資料介紹，如果潤滑令人懷疑，介質受污染，并且軸轉速超過4 m/s，軸最低硬度應該是HRC55。電機軸速度是3.18 m/s，采用碳鋼軸在調質后與油封接觸處的表面鍍硬鉻工藝，要求HRC＞50。

為保證骨架式橡膠油封的使用壽命，必須提高與其接觸的旋轉軸的光潔度，保證在密封區域內軸的絕對光滑。尤其是軸的表面速度高和在一定程度超壓下密封介質。軸的表面粗糙度依賴于加工過程中造成的砂輪痕跡的平均深度。表面粗糙度為0.025 μm，因此要求在軸在磨削后再進行研磨拋光，使其光潔度達到▽12。

油封的密封能力還取決于密封唇口對軸施加的壓力，而壓力的程度直接關系到油封內徑和軸外徑公差的干擾以及尺寸，因此可通過實驗調整軸與油封唇口的配合尺寸公差。盡管對密封能力有風險，但只要確定一個合理的公差尺寸范圍，對油封密封的自由運行是必不可少的。旋轉軸與油封接觸有表面一定程度的潤滑，油封在干涸的情況下容易加速磨損。在油封唇與防塵唇之間及油封正面槽內加滿高低溫油脂，潤滑油脂有利于電機起動，還會消散油封與旋轉軸摩擦產生的熱量。

通過實施上述改進措施，減少了油封唇口摩損，提高了油封使用壽命，能達到2 000 h以上。同時還改進了安裝工藝，新設計和制造了安裝油封的工裝。油封壓入時端蓋保持平整。在安裝時潤滑是很重要的，軸和油封都需要提前用油脂潤滑。安裝期間，油封要通過軸頭部螺紋，其螺紋處必須覆蓋裝配套管，使油封裝入軸上唇口不受到損傷。另外導風葉機殼改為數控機床加工，保證前后端蓋安裝時保證同心度，使油封的唇口與軸的接觸面均勻。

4 結 語

140FZJ62－M密封型三相中頻軸流風機從設計試制到完成各項試驗歷時兩年多，經設計評審，通過了產品鑒定。目前已批量生產了數百臺密封型三相中頻軸流風機，各項試驗均合格，質量穩定，并已交付使用。

［1］機械工程材料標準實用手冊［M］.兵器標準化研究所出版，1987.