李季，翟成強(qiáng)，宋恩澤，尹志平

(1.核工業(yè)工程研究設(shè)計(jì)有限公司，北京101300；2.福建寧德核電有限公司，福建寧德352000)

隔爆型電機(jī)軸貫通部分兩種防護(hù)密封結(jié)構(gòu)

李季，翟成強(qiáng)，宋恩澤，尹志平

(1.核工業(yè)工程研究設(shè)計(jì)有限公司，北京101300；2.福建寧德核電有限公司，福建寧德352000)

主要對(duì)隔爆型電機(jī)軸貫通部分的兩種防護(hù)密封結(jié)構(gòu)從性能、材料、優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用環(huán)境、對(duì)電機(jī)影響等方面進(jìn)行了分析和介紹。提出了密封圈結(jié)構(gòu)需要在材料及工藝上需要改進(jìn)；曲路型機(jī)械密封結(jié)構(gòu)雖然剛剛起步，但具備一定的發(fā)展空間。

隔爆電機(jī)；軸貫通；密封結(jié)構(gòu)；特點(diǎn)分析

0 引言

軸貫通部分保護(hù)是隔爆電機(jī)保護(hù)中的重中之重，軸貫通部分是連接電機(jī)內(nèi)部與外部的主要通道，也是電機(jī)防護(hù)試驗(yàn)的主要試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，軸貫通部分的密封結(jié)構(gòu)等級(jí)直接反應(yīng)了電機(jī)的防護(hù)能力，代表了電機(jī)運(yùn)行在不同環(huán)境的能力，作為評(píng)價(jià)電機(jī)產(chǎn)品合格的重要性能指標(biāo)之一。

全國(guó)各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，電機(jī)因軸貫通部分密封失效的情況，占電機(jī)總故障數(shù)的很大一部分，而引起防護(hù)密封失效的情況有很多種，常見(jiàn)的有：電機(jī)密封圈與軸承外蓋摩擦，造成密封圈溫度過(guò)高，增大密封圈漲量，導(dǎo)致外部異物進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部、密封圈保持架安裝時(shí)變形或者安裝不當(dāng)，造成保持架卡澀，導(dǎo)致密封圈整體滑脫，整體軸承結(jié)構(gòu)缺失，導(dǎo)致外部異物進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，使電機(jī)防護(hù)密封失效、密封圈自身?yè)p壞，造成密封圈殘片進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，導(dǎo)致電機(jī)密封防護(hù)密封失效。

由此可見(jiàn)，電機(jī)軸貫通部分軸承結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣，直接影響電機(jī)使用壽命、電機(jī)運(yùn)行質(zhì)量等，所以軸貫通部分防護(hù)結(jié)構(gòu)要做到可靠、耐用、不易受損等優(yōu)點(diǎn)，這樣可以提高電機(jī)及設(shè)備的使用壽命。本文對(duì)兩種常用的軸承結(jié)構(gòu)及密封機(jī)構(gòu)進(jìn)行介紹。

1 密封圈結(jié)構(gòu)軸承裝置

軸承裝置的結(jié)構(gòu)：軸承內(nèi)蓋、軸承、軸承外蓋、端蓋、軸、密封圈(包括：橡膠密封圈、金屬保持架)，如圖1所示。

圖1 密封圈結(jié)構(gòu)軸承裝置示意圖

其中端蓋及軸承內(nèi)、外蓋構(gòu)成軸承室，內(nèi)部有軸承、潤(rùn)滑脂，密封圈是阻隔電機(jī)外部異物進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部的屏障，所以一般情況下安裝及使用密封圈時(shí)與軸承外蓋采取微過(guò)盈配合，密封圈與軸承外蓋止口接觸部分為橡膠密封圈，配合方式為過(guò)盈配合，由于橡膠密封圈彈性特性，可以和軸承外蓋配合止口充分接觸，為軸承制造一密閉環(huán)境；由于橡膠本身有一定硬度，造成橡膠密封圈與軸承外蓋產(chǎn)生相對(duì)摩擦，容易造成軸承溫度假升高，促使軸承測(cè)溫元件誤報(bào)警、保護(hù)元件誤動(dòng)作，為設(shè)備運(yùn)行造成很大麻煩。密封圈結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)(參見(jiàn)圖1)。

(1)可以有效的保證電機(jī)內(nèi)外環(huán)境的隔絕狀態(tài)，保證外來(lái)異物無(wú)法進(jìn)入軸承室及電機(jī)內(nèi)腔；

(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，橡膠圈可以采用沖剪的方法進(jìn)行加工，安裝簡(jiǎn)單，外部金屬保持架可以采用銅或鋼等，保持架作為密封圈的定位部件；

(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，經(jīng)濟(jì)效益好。

密封圈結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

(1)橡膠密封圈由于材質(zhì)特性決定，受熱后形變量很大，同時(shí)由于有金屬保持架的限制造成擠壓變形，兩方面造成橡膠密封圈與軸承外蓋過(guò)盈量過(guò)大，使電機(jī)密封部位溫度升高，嚴(yán)重時(shí)使軸承測(cè)溫誤報(bào)警；

(2)由于材質(zhì)原因，不能采用熱套工藝，造成安裝時(shí)定位及裝卡難度大，容易產(chǎn)生安裝不準(zhǔn)確，使密封保護(hù)失效；

(3)橡膠密封圈容易損壞、老化等，造成防護(hù)密封失效，同時(shí),破損的碎屑也是進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部的環(huán)境異物。

2 曲路型機(jī)械密封

曲路型機(jī)械密封采用間隙配合及回轉(zhuǎn)路徑對(duì)電機(jī)軸貫通部分進(jìn)行保護(hù)，如圖2所示，由于軸承裝置采用曲折路徑，這樣增大了防護(hù)回路總長(zhǎng)度，圖中回路長(zhǎng)度有L總=L+L1+L2，整個(gè)軸承結(jié)構(gòu)包括：軸、軸承、端蓋、軸承內(nèi)蓋、軸承外蓋、密封銅套，其中軸貫通密封依靠L、L1、L2三段曲路及三段曲路的間隙實(shí)現(xiàn)的，間隙的取值請(qǐng)查看表1、表2、表3。

圖2 機(jī)械密封軸承結(jié)構(gòu)示意圖

曲路機(jī)械密封完全由電機(jī)金屬零件組合而成，所以對(duì)零件的加工精度要求很高，主要要求密封銅套表面精度、銅套與電機(jī)整體的同心度等，都是影響電機(jī)運(yùn)行性能、密封性能、隔爆性能的因素，銅套主視圖如圖3所示。

圖3 密封銅套示意圖

表2 Ⅱ類場(chǎng)所電機(jī)L處間隙選擇(外軸通路)

表3 Ⅱ類場(chǎng)所電機(jī)L處間隙選擇(內(nèi)軸通路)

以上間隙要求主要參照美國(guó)UL防爆要求，Ⅰ類場(chǎng)所為爆炸性氣體環(huán)境，Ⅱ類場(chǎng)所為可燃性粉塵場(chǎng)所，該型曲路機(jī)械密封也同樣取得了國(guó)內(nèi)防爆電機(jī)的防護(hù)等級(jí)IP55、IP65防爆認(rèn)證。

曲路型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

(1)旋轉(zhuǎn)件與非旋轉(zhuǎn)件之間無(wú)接觸、無(wú)摩擦，減小電機(jī)機(jī)械誤差對(duì)電機(jī)的影響，由于軸貫通密封無(wú)摩擦，減小了軸承監(jiān)測(cè)元件的誤差，提高了軸承測(cè)溫的準(zhǔn)確性；

(2)密封環(huán)采用金屬材質(zhì)，提高了密封環(huán)的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)金屬密封環(huán)的耐腐蝕性也要高于橡膠密封圈，提高了電機(jī)零件的通用性；

(3)安裝方式：密封銅環(huán)采用熱套進(jìn)行安裝，采用緊固螺釘與軸上擋肩進(jìn)行軸向固定，提高了密封銅環(huán)的可靠性，保證了電機(jī)同心度，使電機(jī)運(yùn)行更可靠；

(4)可以保證電機(jī)軸承裝置的防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP55～I(xiàn)P65，保證電機(jī)的正常運(yùn)行，提高了電機(jī)軸承裝置結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

曲路型結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

造價(jià)高于橡膠密封圈、密封銅環(huán)加工難度大、要求精度高，同時(shí)增加了四個(gè)緊固螺釘，軸上增加了一個(gè)擋臺(tái)，相當(dāng)于增加了一個(gè)工序。

3 結(jié)語(yǔ)

由于軸貫通部分尺寸緊張，造成電機(jī)防護(hù)一直以軸貫通部分的工藝、設(shè)計(jì)難度最大，軸貫通部分向內(nèi)就是軸承、潤(rùn)滑脂等，是旋轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)與靜止機(jī)械結(jié)構(gòu)的分界點(diǎn)，同時(shí)也是電機(jī)功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等物理量輸出的支撐點(diǎn)，軸承的安全與否直接影響電機(jī)整體的使用壽命，所以軸貫通部位的密封結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與工藝的優(yōu)劣，影響了電機(jī)的壽命，所以密封結(jié)構(gòu)要求簡(jiǎn)潔、實(shí)用、可靠，需要不斷地發(fā)展新結(jié)構(gòu)，曲路機(jī)械密封軸承結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)剛剛起步，還有許多結(jié)構(gòu)及工藝加工方面的問(wèn)題需要我們?nèi)ソ鉀Q，同時(shí)橡膠軟密封結(jié)構(gòu)需要在材料及剪切工藝上進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，不斷地進(jìn)行優(yōu)化。

[1] UL674 Ⅰ、Ⅱ級(jí)危險(xiǎn)(劃分)場(chǎng)所用電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)安全標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] NEC500(美國(guó))國(guó)家電氣規(guī)程[S].

[3] GB 755—2008 旋轉(zhuǎn)電機(jī)額定和性能.

[4] 張顯力.防爆電氣概論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[5] GB/T 4942.1—2006 旋轉(zhuǎn)電機(jī)整體結(jié)構(gòu)的防護(hù)等級(jí)(IP代碼).

Brief Analysis on Two Kinds of Seal Protection Structuresfor Shaft Gland of Flameproof Motor

LiJi,ZhaiChengqiang,SongEnze,andYinZhiping

(1.Research and Design Engineering Corporation of CNNC,BeiJing 101300, China；2.Fujian Ningde Nuclear Power Co., Ltd., Ningde 352000, China)

This paper chiefly analyzes and introduces two kinds of seal protection structures for shaft gland of flameproof motor from aspects of performance, material, advantages, disadvantages, application environment and effect of it on motor, and presents that sealing ring structure should be improved on material and technology. Although labyrinth type of mechanical seal structure is just beginning to use, but it has a certain development space.

Flameproof motor；shaft gland；seal structure；characteristic analysis

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.02.08

TM303.1

B

1008-7281(2017)02-0025-003

李季 男 1987年生；畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)從事核電站用電機(jī)檢測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工作.

2016-10-18