油封在密封型中频轴流风机中的应用

陈建国

(苏州电讯电机厂有限公司，江苏苏州215021)

0 引 言

在140FZJ62三相中频轴流风机的基础上，根据用户的需要我们研制开发了防雨水淋的密封三相中频轴流风机。其轴流风机的主要技术参数、使用环境条件、安装尺寸不变。

1 三相中频轴流风机密封部位设计

由于电机的旋转轴带动风叶高速旋转，它与导风叶机壳出轴孔必然要存在空隙，雨水会从此处进入风机内腔，还会从前、后端盖处与导风叶机壳装配处、电机引出线出口处进入电机内部。风机要满足淋水要求，首先要在这些容易进水的部位进行密封的处理。

为实现这个要求，我们将前端盖、后端盖、导风叶机壳等进行了重新设计。做了试件，在其需配合企口处安装硅橡胶密封垫圈，并增加固定的螺丝，更好紧固密封垫圈，使其不易进水。

在引出线出口处设计螺孔接头，一端套入橡胶垫圈，旋紧在已锪平Φ12 mm平面的导风叶机壳外圆上。另一端用硅橡胶把引出线封死，外套热缩管经热吹风后包紧在引出线上。

上述部位采取无相对运动的防水密封措施。将样机沉入水中几小时后拆开检查，发现防水可靠，没有进水。

2 关键部位攻关情况

就电机出轴处密封的难点，轴要伸出端盖带动风叶高速旋转，端盖是固定电机机壳上的，两者之间存在着0.5 mm以上的间隙。为了不让雨水进入电机内部，就要解决旋转轴与端盖之间的密封问题。目前国内旋转轴密封的轴流风机尚未见报道。

骨架式橡胶油封适用于汽车拖拉机及其他机械对旋转轴封油作用［1］。

油封是一般密封件的习惯称谓，最常用的类型是旋转轴密封。旋转轴应用中通常用润滑油或润滑脂密封。当然在特殊情况下也可以用其它液体密封。

骨架式橡胶油封，是一种在内部嵌有金属插件，外部覆盖橡胶，带不锈钢自紧弹簧的双唇油封。它分为普通型和双口型，各自均分低速、高速两种，线速度在6 m/s以下称为低速，在4～12 m/s称为高速。

风机转轴在油封处的直径为8 mm，转速是7 600 r/min，其线速度为3.18 m/s。为可靠起见，我们选用了8 mm双口型高速骨架式橡胶油封作为风机转轴的密封件，并做了不装配定子、转子的样机，出轴用8 mm的圆销代替，并将样机沉入水中4小时后拆开检查，没有进水，说明电机在不旋转的情况下是油封密封的。

电机样机在运转16小时以后，第一次做淋水试验就出现风机绕组对机壳的绝缘电阻为零，试验失败。经拆检分析，原因是风机骨架式橡胶油封的唇口处橡胶磨损而进水，其它地方均未发生进水。该骨架式橡胶油封是从市场上购买的，质量不过关。

根据风机的使用环境，选用荷兰ERIKS公司的油封材料NBR(丁晴橡胶)，这种材料具有有良好运行性能和高耐磨性。它的耐热性为－40～120℃。重新试装的两台风机，并经20小时运转后淋水试验皆合格。

我们对油封又进行了可靠性试验。连续高速运转，进行了8次淋水试验，前7次风机绕组对机壳的绝缘电阻均为500 MΩ。但在2 000小时的第8次淋水试验中，绝缘电阻仅为25 MΩ(要求是5 MΩ)，出现了明显下降。拆开发现轴上有一圈黑色的痕迹(轴当时还未实施镀硬铬处理)，油封油脂干涸，唇口已出现一定的磨损，经初步分析是油封的橡胶材料比轴柔软，但由于轴和油封之间的摩擦，极有可能在轴的接触面产生一定磨损，有微量水汽渗入电机内部。

3 改进措施

油封的磨损程度取决于轴材料的结构。一般情况下，轴的材料应该具有均匀的颗粒状结构并且必须有HRC45的最低表面硬度。有资料介绍，如果润滑令人怀疑，介质受污染，并且轴转速超过4 m/s，轴最低硬度应该是HRC55。电机轴速度是3.18 m/s，采用碳钢轴在调质后与油封接触处的表面镀硬铬工艺，要求HRC＞50。

为保证骨架式橡胶油封的使用寿命，必须提高与其接触的旋转轴的光洁度，保证在密封区域内轴的绝对光滑。尤其是轴的表面速度高和在一定程度超压下密封介质。轴的表面粗糙度依赖于加工过程中造成的砂轮痕迹的平均深度。表面粗糙度为0.025 μm，因此要求在轴在磨削后再进行研磨抛光，使其光洁度达到▽12。

油封的密封能力还取决于密封唇口对轴施加的压力，而压力的程度直接关系到油封内径和轴外径公差的干扰以及尺寸，因此可通过实验调整轴与油封唇口的配合尺寸公差。尽管对密封能力有风险，但只要确定一个合理的公差尺寸范围，对油封密封的自由运行是必不可少的。旋转轴与油封接触有表面一定程度的润滑，油封在干涸的情况下容易加速磨损。在油封唇与防尘唇之间及油封正面槽内加满高低温油脂，润滑油脂有利于电机起动，还会消散油封与旋转轴摩擦产生的热量。

通过实施上述改进措施，减少了油封唇口摩损，提高了油封使用寿命，能达到2 000 h以上。同时还改进了安装工艺，新设计和制造了安装油封的工装。油封压入时端盖保持平整。在安装时润滑是很重要的，轴和油封都需要提前用油脂润滑。安装期间，油封要通过轴头部螺纹，其螺纹处必须覆盖装配套管，使油封装入轴上唇口不受到损伤。另外导风叶机壳改为数控机床加工，保证前后端盖安装时保证同心度，使油封的唇口与轴的接触面均匀。

4 结 语

140FZJ62－M密封型三相中频轴流风机从设计试制到完成各项试验历时两年多，经设计评审，通过了产品鉴定。目前已批量生产了数百台密封型三相中频轴流风机，各项试验均合格，质量稳定，并已交付使用。

［1］机械工程材料标准实用手册［M］.兵器标准化研究所出版，1987.