油封在密封型中頻軸流風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用

陳建國(guó)

(蘇州電訊電機(jī)廠有限公司，江蘇蘇州215021)

0 引 言

在140FZJ62三相中頻軸流風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶的需要我們研制開(kāi)發(fā)了防雨水淋的密封三相中頻軸流風(fēng)機(jī)。其軸流風(fēng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)、使用環(huán)境條件、安裝尺寸不變。

1 三相中頻軸流風(fēng)機(jī)密封部位設(shè)計(jì)

由于電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)風(fēng)葉高速旋轉(zhuǎn)，它與導(dǎo)風(fēng)葉機(jī)殼出軸孔必然要存在空隙，雨水會(huì)從此處進(jìn)入風(fēng)機(jī)內(nèi)腔，還會(huì)從前、后端蓋處與導(dǎo)風(fēng)葉機(jī)殼裝配處、電機(jī)引出線出口處進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部。風(fēng)機(jī)要滿足淋水要求，首先要在這些容易進(jìn)水的部位進(jìn)行密封的處理。

為實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求，我們將前端蓋、后端蓋、導(dǎo)風(fēng)葉機(jī)殼等進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。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(jìn)水。

在引出線出口處設(shè)計(jì)螺孔接頭，一端套入橡膠墊圈，旋緊在已锪平Φ12 mm平面的導(dǎo)風(fēng)葉機(jī)殼外圓上。另一端用硅橡膠把引出線封死，外套熱縮管經(jīng)熱吹風(fēng)后包緊在引出線上。

上述部位采取無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的防水密封措施。將樣機(jī)沉入水中幾小時(shí)后拆開(kāi)檢查，發(fā)現(xiàn)防水可靠，沒(méi)有進(jìn)水。

2 關(guān)鍵部位攻關(guān)情況

就電機(jī)出軸處密封的難點(diǎn)，軸要伸出端蓋帶動(dòng)風(fēng)葉高速旋轉(zhuǎn)，端蓋是固定電機(jī)機(jī)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(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，就要解決旋轉(zhuǎn)軸與端蓋之間的密封問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸密封的軸流風(fēng)機(jī)尚未見(jiàn)報(bào)道。

骨架式橡膠油封適用于汽車拖拉機(jī)及其他機(jī)械對(duì)旋轉(zhuǎn)軸封油作用［1］。

油封是一般密封件的習(xí)慣稱謂，最常用的類型是旋轉(zhuǎn)軸密封。旋轉(zhuǎn)軸應(yīng)用中通常用潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂密封。當(dāng)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(nèi)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(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸在油封處的直徑為8 mm，轉(zhuǎn)速是7 600 r/min，其線速度為3.18 m/s。為可靠起見(jiàn)，我們選用了8 mm雙口型高速骨架式橡膠油封作為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的密封件，并做了不裝配定子、轉(zhuǎn)子的樣機(jī)，出軸用8 mm的圓銷代替，并將樣機(jī)沉入水中4小時(shí)后拆開(kāi)檢查，沒(méi)有進(jìn)水，說(shuō)明電機(jī)在不旋轉(zhuǎn)的情況下是油封密封的。

電機(jī)樣機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)以后，第一次做淋水試驗(yàn)就出現(xiàn)風(fēng)機(jī)繞組對(duì)機(jī)殼的絕緣電阻為零，試驗(yàn)失敗。經(jīng)拆檢分析，原因是風(fēng)機(jī)骨架式橡膠油封的唇口處橡膠磨損而進(jìn)水，其它地方均未發(fā)生進(jìn)水。該骨架式橡膠油封是從市場(chǎng)上購(gòu)買的，質(zhì)量不過(guò)關(guān)。

根據(jù)風(fēng)機(jī)的使用環(huán)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(yùn)行性能和高耐磨性。它的耐熱性為－40～120℃。重新試裝的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，并經(jīng)20小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)后淋水試驗(yàn)皆合格。

我們對(duì)油封又進(jìn)行了可靠性試驗(yàn)。連續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行了8次淋水試驗(yàn)，前7次風(fēng)機(jī)繞組對(duì)機(jī)殼的絕緣電阻均為500 MΩ。但在2 000小時(shí)的第8次淋水試驗(yàn)中，絕緣電阻僅為25 MΩ(要求是5 MΩ)，出現(xiàn)了明顯下降。拆開(kāi)發(fā)現(xiàn)軸上有一圈黑色的痕跡(軸當(dāng)時(shí)還未實(shí)施鍍硬鉻處理)，油封油脂干涸，唇口已出現(xiàn)一定的磨損，經(jīng)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(chǎn)生一定磨損，有微量水汽滲入電機(jī)內(nèi)部。

3 改進(jìn)措施

油封的磨損程度取決于軸材料的結(jié)構(gòu)。一般情況下，軸的材料應(yīng)該具有均勻的顆粒狀結(jié)構(gòu)并且必須有HRC45的最低表面硬度。有資料介紹，如果潤(rùn)滑令人懷疑，介質(zhì)受污染，并且軸轉(zhuǎn)速超過(guò)4 m/s，軸最低硬度應(yīng)該是HRC55。電機(jī)軸速度是3.18 m/s，采用碳鋼軸在調(diào)質(zhì)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(zhuǎn)軸的光潔度，保證在密封區(qū)域內(nèi)軸的絕對(duì)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(zhì)。軸的表面粗糙度依賴于加工過(guò)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(jìn)行研磨拋光，使其光潔度達(dá)到▽12。

油封的密封能力還取決于密封唇口對(duì)軸施加的壓力，而壓力的程度直接關(guān)系到油封內(nèi)徑和軸外徑公差的干擾以及尺寸，因此可通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)整軸與油封唇口的配合尺寸公差。盡管對(duì)密封能力有風(fēng)險(xiǎn)，但只要確定一個(gè)合理的公差尺寸范圍，對(duì)油封密封的自由運(yùn)行是必不可少的。旋轉(zhuǎn)軸與油封接觸有表面一定程度的潤(rùn)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(nèi)加滿高低溫油脂，潤(rùn)滑油脂有利于電機(jī)起動(dòng)，還會(huì)消散油封與旋轉(zhuǎn)軸摩擦產(chǎn)生的熱量。

通過(guò)實(shí)施上述改進(jìn)措施，減少了油封唇口摩損，提高了油封使用壽命，能達(dá)到2 000 h以上。同時(shí)還改進(jìn)了安裝工藝，新設(shè)計(jì)和制造了安裝油封的工裝。油封壓入時(shí)端蓋保持平整。在安裝時(shí)潤(rùn)滑是很重要的，軸和油封都需要提前用油脂潤(rùn)滑。安裝期間，油封要通過(guò)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(dǎo)風(fēng)葉機(jī)殼改為數(shù)控機(jī)床加工，保證前后端蓋安裝時(shí)保證同心度，使油封的唇口與軸的接觸面均勻。

4 結(jié) 語(yǔ)

140FZJ62－M密封型三相中頻軸流風(fēng)機(jī)從設(shè)計(jì)試制到完成各項(xiàng)試驗(yàn)歷時(shí)兩年多，經(jīng)設(shè)計(jì)評(píng)審，通過(guò)了產(chǎn)品鑒定。目前已批量生產(chǎn)了數(shù)百臺(tái)密封型三相中頻軸流風(fēng)機(jī)，各項(xiàng)試驗(yàn)均合格，質(zhì)量穩(wěn)定，并已交付使用。

［1］機(jī)械工程材料標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè)［M］.兵器標(biāo)準(zhǔn)化研究所出版，1987.