李飞 强冬华
（南京调速电机股份有限公司，江苏南京 211103）
摘 要：电动机在运行中由于发热而需要通水冷却，介绍了水冷电动机轴承密封的结构、作用、密封件的选择以及安装要点。
关键词：水冷电动机；水雾环境；轴承密封
0 引言
南京调速电机股份有限公司是生产电磁调速电动机的专业厂家，近几年，随着产品使用范围的扩大，常规的风冷产品已经不能适应一些特殊工况的需要，为此开发设计了以下几种水冷型电动机及其派生产品：1）隔爆电磁调速电动机（该产品在低速运行时虽能达到恒转矩输出，但功率损耗较大）；2）电涡流测功机（该产品用于旋转设备出厂或型式试验中的模拟负载，即旋转设备输出功率全部被电涡流测功机吸收）；3）高转差异步电动机（该产品转差率高，运行中发热严重）。
这三种产品特点都需要水冷却，水冷却解决了电动机发热问题，但同时水雾、湿气随时可浸入轴承腔。因此在整机的设计与加工过程中针对水雾喷洒及流淌在轴承腔零件上的分布状况，根据接触式密封和非接触式密封的作用，设计了一套组合密封。其结构如图1所示，这套组合密封中的三种密封措施，有效的保证了轴承在良好的润滑状态下工作，使轴承达到了预期的工作寿命。产品经用户使用后反应良好。
1 三种密封的结构与作用
a）“O”形橡胶密封圈密封5：在正常工作状态下，机壳内温度通常能达到60℃以上。通水后机腔内部充满水与潮湿的蒸气雾，由结构分析可见机腔内少量余水会顺着轴承内盖6与端盖4的配合面进入轴承3。考虑到零件的工作温度及腔体内压力情况，且是静密封，因此在轴承内盖与端盖的配合面决定采用接触式密封中常见的“O”形橡胶密封圈密封。选定“O”形橡胶密封圈的材料为氯丁橡胶。按标准加工另件沟槽的尺寸，有效地保证了轴承内盖与端盖配合面间隙的密封，经检验防余水渗透的效果很好。
b）迷宫密封：在机腔内通水时，将有部分流水会沿着轴承内盖与旋转主轴的间隙进入轴承腔，直接威胁着轴承的正常运转，此时采用了非接触式密封中的迷宫密封。利用机械迷宫密封是为了将流水流经一系列间隙与膨胀空腔组成的通道后产生节流效应，达到随转子旋转的封水环产生的离心力能够将大部分余水沿径向甩出的目的。轴承内盖的端部开有与封水环配合的沟槽，轴承内盖的端部沟槽与旋转封水环的配合快速地阻止了沿着旋转主轴的间隙进入轴承腔的流水，同时在轴承内盖下方开孔，将极少部分进入膨胀空腔的余水及时的排出。这种密封特点非常适合旋转件，特别是高速旋转时效果更佳。但在机械加工过程中要注意的是轴承内盖的密封齿与封水环圆周面的配合间隙，过大容易导致泄漏，起不到密封效果，过小则会引起相擦。通常直径大时线速度大，间隙可取大一些，否则取小一些。
c）皮碗密封：迷宫密封虽然能够对机腔内余水密封，但并不适合对电动机腔体中的水受热产生的水蒸气及停机后产生的潮湿气体的密封。潮湿气体膨胀也有一定压力，它会沿着轴承内盖与主轴间隙进入轴承腔，特别是在低转速或停机情况下如果再采用迷宫密封潮湿气体，则密封的可靠性就大为降低了。为此采用了接触式密封中属皮碗密封的骨架式油封7。在选型时特别强调了油封材料的几点性能：1）磨损性；2）抗热性；3）密水性；4）抗变形性。综合以上几点选用了氟素橡胶为材料的骨架油封。装配时它的外圈安装在轴承内盖上，内圈弹簧圈紧固在轴上，使密封唇成锐角状，密封唇背向轴承，防止了旋转或停机时潮湿蒸气、水雾对轴承腔的浸湿。但骨架油封是属于接触式密封，当电动机旋转时由于摩擦发热会影响它的密封性能。因此对轴的配合面在机械加工时粗糙度要求较高，另外装配工艺比较复杂，安装时油封唇不得损坏，弹簧位置必须正确，在油封的双唇之间填充高品质的油脂，用专用的工装将油封压入油封室内。在轴端部和腔体、内孔口应加工出符合规定的导入倒角，以提高装配品质。产品经过这种方式的密封基本上解决了潮湿气体、水雾对轴承腔体的影响。
2 结语
组合式密封为水冷型电动机的轴承密封找到了一种经济实用的解决办法。该公司采用这种方法在先后批量生产的水冷型隔爆电磁调速电动机、电涡流测功机、高转差异步电动机（额定转速范围100-3000r/min、额定功率1.5-1250kW）上得到应用。这些年经过用户的使用，取得了满意的效果。
来源：《机械制造与研究》收稿日期：2009-02-09
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