阮文誌
（寧夏西北駿馬電機製造股份有限公（gōng）司，寧夏石嘴山 753000）

　　摘　要：將煤礦專用防爆（bào）電動機旋轉軸（zhóu）動密封結（jié）構設計為（wéi）IP67防護等級，解決受電動（dòng）機體積（jī）限製、密封件與轉軸摩擦溫度高（gāo），散熱（rè）條件差，應用環境特殊（shū）等潮（cháo）濕、積水惡劣工況下的煤（méi）礦井下專用電機完全防水的問題，從（cóng）而降低電動機進水的（de）可能性，提升設備運行的可靠性。

　　關鍵詞：隔爆型電動機；旋轉軸；IP67；動密封
　　煤礦（kuàng）用隔爆型三相異（yì）步電動機廣（guǎng）泛應用於（yú）煤礦井（jǐng）下掘進機、采煤機、皮帶輸送機、刮板輸送機、變頻調速電機、大型（xíng）泵站等綜采綜掘設備中，受潮濕、積水、粉塵等因素影響，長時間運行於潮（cháo）濕的環境對電機絕緣的防潮、防水性能提出（chū）了較高的要求，由於井下受限（xiàn），更換電機（jī）全憑人工操作，勞動（dòng）強度大，效率低，常常由於更換（huàn）電（diàn）機使設備處於停（tíng）機狀態。以（yǐ）往（wǎng）的定子浸水試驗說明，電機定子繞組槽部和端部是連續的整體結構，其防潮性能優異，能長時間經受苛刻（kè）的浸水試驗要求。而電機定子防潮防水結構薄弱的環節為並（bìng）頭和連線部位。為（wéi）確保電機（jī）定子絕緣的防潮（cháo）、防水性（xìng）能，需（xū）要研究開發一種適合於工況的高（gāo）速旋轉軸動密封結構，使電機在潮濕積水的惡劣工部況下具有良好的動密封性（xìng）能，不極易造成電機在正常工況下進水，有效提（tí）高（gāo）電機運行的可靠性。
　　1　設計參數
　　1.1樣機及檢驗
　　1200kW重型刮板輸送機用電機額定電壓3.3kV，同步轉速1500rpm，旋轉軸線速度25m/s。整機設計結構為IP67防護（hù）等級，樣機需要按GB/T4942.1標準要求的試驗及檢驗方法進行防水及防塵試驗（yàn），並依根據判定條款進行認定。
　　1.2技術條（tiáo）件
　　1）電（diàn）機滿載條件（jiàn）下試驗效率值不低於行業標準限（xiàn）值；
　　2）電機滿載條件下旋（xuán）轉軸（zhóu）動（dòng）密封（fēng）溫度測定（dìng）值不超過MT/T478中對軸承溫度的Z高限值95℃；
　　3）浸入試驗後電機的（de）進（jìn）水量不足以影響電機的正常運行；不是預定在潮濕狀態下運行的繞組和帶電（diàn）部件（jiàn）應不潮濕，且電機內的積水應不浸及這些部件；
　　4）如電機在靜止狀態下作試驗，應在額定電（diàn）壓下空載運轉15min後再作耐電壓試驗，其試驗電壓應為新電機試驗電壓的50%，但應不低於額定電壓的125%；如電機在（zài）轉動下作試驗，則可直接作上述耐電壓試驗。如電機在試驗後，電機能（néng）符合GB/T755的要求而無（wú）損壞。
　　2　方（fāng）案製（zhì）定
　　2.1旋轉軸
　　旋轉軸是電動機的功率輸出件，同步轉速1500r/min，旋轉時與密（mì）封件之間相對高速摩擦產生（shēng）高溫，溫度的高低取決於軸的尺寸精度、粗糙度、圓度、硬度和配合公差，其中軸的表麵粗糙度產決定性因素，因為它直接決定（dìng）了旋轉時摩擦係數的大小，這與（yǔ）發熱直接相關，選定的粗糙度應該在Ra0.8～Ra0.2及以下，圓度公差在0.02之內，硬度HRC40～HRC45，尺寸公差（chà）按h7設計（jì）。
　　2.2軸麵油封
　　軸麵油封結構（gòu）采用一（yī）種新（xīn）型的鋼骨架與—50℃的低溫聚四氟（fú）氟膠複合結構（gòu）。鋼骨架采用1Cr13不鏽鋼鋼板經過成型冷壓（yā）而成，內孔按-0.15～-0.25設計，保證與旋轉軸過盈裝配（pèi）。油封有兩大特（tè）點，一是鋼骨架與軸同步旋轉，利用（yòng）旋轉時的離心力具備甩水功能，低溫聚四氟氟膠唇部與殼體摩擦環過（guò）盈裝配（pèi），高速（sù）旋轉（zhuǎn）時具有（yǒu）防進水功能，且設計（jì）為很（hěn）小的（de）摩擦係數，降低摩擦發熱，保（bǎo）證發熱與散熱平衡處於穩定狀態。
　　2.3摩擦環
　　摩（mó）擦環采用1Cr13鋼板精車並經磨削加工而成軸麵油封結構采用一種新型的鋼骨架與-50℃的低溫聚四氟氟（fú）膠複合（hé）結構。鋼骨架采用1Cr13不鏽鋼鋼板經過成型冷壓而成，內（nèi）孔按-0.15～-0.25設計（jì），保證與旋轉（zhuǎn）軸過盈裝配。油（yóu）封有兩大特點，一是鋼骨架與軸（zhóu）同步旋（xuán）轉，利用（yòng）旋（xuán）轉時的離心力使摩擦環具備甩水功能。低溫聚四氟氟膠唇部（bù）與殼體摩擦環過（guò）盈裝配，高速旋轉時具有防進水功能，且設計為很小的摩擦係數，約在0.3～0.45之間，降低摩擦發熱，保證發熱與散熱（rè）平衡處（chù）於穩定狀態。
　　2.4骨（gǔ）架軸封
　　骨架軸封采用與標準骨架（jià）油封相同的（de）結構形式，但設計時厚度較（jiào）標準骨架（jià）薄3mm～5mm，唇部為雙唇口，為減小與轉軸的摩擦發熱，一方麵軸尺寸較油封內孔（kǒng）小0.2mm～0.3mm，以（yǐ）減小過盈量。另一方麵油封設計時沒有（yǒu）徑向彈簧，可以保證在高速旋轉時（shí）溫度在標準溫度之內。材料仍采（cǎi）用-50℃的低溫聚（jù）四氟氟膠，內置鋼骨架複合而成。
　　3結構設計

　　1.軸承；2.軸承擋（dǎng）圈（quān）；3.O形封圈（quān）；4.軸承外蓋；5.摩擦環；6.軸麵油封；7.防水（shuǐ）密封墊；8.密封端蓋；9.骨架油封；10.旋轉軸

　　按方案製定的結構，形成圖1所示的IP67旋轉軸防護結構。為便於安裝及拆卸，整套密封結構（gòu）均在電機其它零部件裝配完成後采用（yòng）精確的安（ān）裝胎具安裝，可以保證各密封結構件之間的配合精（jīng）度（dù）及過（guò）盈量要（yào）求。圖中（zhōng）結構（gòu）是已完成樣機的1200kW電機的（de）密封結構。
　　4　試驗
　　1）電動機整機浸入水箱（xiāng）中，水麵高出電機（jī）頂點150mm，電機底部低於（yú）水麵（miàn）1295mm（標準1000mm）。電（diàn）機靜止於水中浸泡80min（標準為30min）。電機（jī）在水中（zhōng）通電旋轉30min後停機，吊（diào）出水箱；
　　2）按標準（zhǔn）要求進（jìn）行絕緣電阻試驗及耐電壓試驗，絕緣電阻2500MΩ以上，耐電壓試驗時間1min，試驗電壓（yā）值5100V，全部符（fú）合（hé）要求；
　　3）檢驗後對電機（jī）進行分解，電機內腔完全無水進入。
　　5　結論
　　本文主要研究了煤礦（kuàng）專用電機高速旋轉軸的防水（shuǐ）結構。試驗結果表明該結（jié）構可以達到IP67防水（shuǐ）要求，突破了防爆電機不（bú）防水的設計（jì）理（lǐ）念，但需要在煤礦井下長期的工業性運行試驗後才能Z終確定其使用壽（shòu）命與可靠程度。

　　參（cān）考文獻
　　[1]才家剛.電機試驗技（jì）術設（shè）備手（shǒu）冊.機械（xiè）工業出版社，2004，3.
　　[2]GB/T4942.1電機外殼防護分（fèn）級.中華人民共和國國家標準局，2006.

來源：《科技傳播》