联轴器对中原理及常用测量调整方法介绍.doc

联轴器对中原理及常用测量调整方法在传动设备安装和检修过程中，对于采用联轴器传动的机器，联轴器两轴的对中调整是一个极为关键的工序。而目前使用的安装标准规范中，关于机组轴系对中调节的内容，特别是对中调整的原理部分叙述比较简略。本文总结现场安装施工经验，较为完整的论述了机组轴系对中原理及其测量调整方法。在传动设备的安装和检修中，对于两个或两个以上的用联轴器连接的旋转设备（如泵、汽轮机等），影响其正常运行的因素有很多。如基础问题、各旋转设备的内件安装等，都会影响到机组的正常运行。其中机组联轴器对中调节工作的好坏，也是影响机组运行的一个重要因素。在机组运行过程中，往往会因联轴器对中调节工作的误差而产生旋转轴振动和轴承过热等现象，有时甚至会出现传动轴折断等重大事故。为了保证机组联轴器的安装质量，确保机组的正常运行，有必要针对机组联轴器对中的原理及其常用的测量调整方法进行深入细致的探讨。2 机组轴系联轴器对中（即定心）原理2.1 轴系对中的相关概念解释2.1.1 定心任何一个独立的旋转设备，都有它自己的旋转中心线（以下称轴心线）。把两个以上的轴连接起来，让它们的轴心线同在一条线上（这条线是包含在一个垂直平面上带有挠曲的自然挠度曲钱）的工作就叫做定心。2.1.2 挠度和自然挠度线任何一个设备的水平轴的轴心线，由于转动部分的重量，实际上都不是一条直线，而是一条向重力方向挠曲的线，下挠部分与水平线的距离就是该轴的挠度。对于大型设备，如大型电机、它的轴心线由于设备的自重大，就明显地呈现挠曲状，由转动体自重形成的轴心线挠曲叫自然挠度线。在定心时绝对不能把它当成直线，必须按照它的自然挠度线定心，才能保证定心上作的质量。在透平机精找正后，各转子的中心线，包括电机中心线和增速器中心线，应形成一条连续的挠曲线，机组各段转子或轴的自重挠度，通常在工厂制造时已经要求限定在一个范围内，通过定心时的测量，也可以计算出来。2.1.3 机组调整定心基准的确定机组就位前，必须合理确定供机组找平找正的基准机器。应先调整固定基准机器，再以其轴线为准，调整固定其余机器。基准机器的确定应符合下列要求：（1） 制造厂规定的安装基准机器；（2） 选重量大，调整困难的机器；（3） 机器多，轴系长时，宜选安装在中间位置的机器；（4） 条件相同时，优先选择转速高的机器。2.1.4 水平度在进行定心工作时，要考虑两端轴颈的水平度。特别是机组定心时，更要注意基准轴两端水平度，正确的确定水平度能够有助于达到比较理想的定心效果。2.2 定心工作的原理2.2.1 挠曲的轴心线前面已经讲过，任何一个独立的旋转轴都有它自己的轴心线。这条轴心线，由于旋转体（包括转轴）自重G的作用，实际是弯曲的，此轴在两个轴承的中间部分存在挠度F。轴两端的两个联轴器的端面和转轴的轴心线是垂直的。由于轴心线本身不是一条直线，因此联轴器的两个轴端面也不会是平行的。2.2.2 轴心线和联轴器中心线每个轴都有它自己的轴心线，联轴器也有它自己的旋转中心线，凡是后套装的联轴器，或多或少会造成轴和联轴器的轴心线不重合，即联轴器外径的摆动。这是由联轴器加工精度所决定的。在加工联轴器的端面时，由于加工的方法不当或精度的影响，有可能造成平面和旋转中心线不完全垂直的情况，联轴器两轴不同轴度的三种形式图3所示。只要正确地掌握定心工作的原理，解决联轴器中心线不一致，或者联轴器端面和轴心线不垂直的问题，就可以到良好定心效果。 （a）径向位移 （b）倾斜 （c）同时具有径向位移和倾斜图3 两轴的不同轴度的形式2.2.3 不正确的定心法鉴于联轴器连接时两半轴具有径向位移与倾斜的情况，当把两个以上的旋转轴联接起来的时候，单凭测量每个轴颈的水平或测量两个相连接的联轴器轴向间隙及外径偏移情况，来进行联轴器的对中工作，是不可靠的，也是不正确的。 2.2.4 理想的定心方法为了做好定心工作，首先要确定一个基点。设想在轴端周围有一个相对轴固定的点P，当轴带动点P旋转的时候（假设轴在旋转的时候，没有发生轴向串动），点P轨迹将成一个圆，此圆的圆心应通过轴的轴心线，而且圆的轨迹平面和轴心线是完全垂直的。正确的定心工作要利用这个概念来完成。在实际定心中，点P可以由热套在轴上的联轴器外圆的某一点来代替，或者由于两个轴的联结方式特殊，如一端是飞轮或是齿轮联轴器等情况时，点P的位置可以依靠一种定心专用卡具来确定。如果两个连接起来转动的轴，在轴联结端各有一个点P1和P2，当两个轴自由旋转时，点P1和P2所划的圆完全可以重叠起来的时候，两个轴的轴心线自然将形成一条延长线，这是定心工作最理想的情况。定心工作有两个要素（或者说两道工序）：（a）使两轴的轴心线相交；（b）使两轴的轴心线（轴端的直线部分）平行。如果能使两条轴心线既相交又平行，则意味着两条轴心线是处在一条直线上，也就是定心工作已正确调整完成。2.2.5 径向间隙轴心线是否相交是由径向间隙决定的，设A，B两个轴，在它们的联结处各自有的固定的轴上的P1和P2。P1和P2基本上是排列在一个径向平面上，旋转两个轴使P1和P2划成两个圆（圆P1，圆P2）。圆P1圆P2的正上方（0位置）的径向间隙是a1，正右方（90位置）的径向间隙是a2，正下方（180位置）的径向间隙是a3，左方（270位置）和径向间隙是a4，如图4所示。图4径向间隙示意图（1）当间隙a1=a2=a3=a4时，则两过圆P1和圆P2的圆心的轴心线相重合。（2）若上、下的间隙a1=a3，而间隙a4（左侧）a2（右侧），则说明两个轴心线和各自的圆P1圆P2平面相交的点，在同一高度上，也就是说包括在同一水平面上，但轴B的轴心线偏向于右方，即两轴心位置存在水平偏位。水平偏位ax可用下式计算：ax=(a4-a2)/2（3）若左右的间隙a2=a4,而a1（上方）a3（下方），就说明两个轴心线条和各自的圆P1、P2平面相交的点，被包含在一个垂直平面上。但轴B的轴心线偏向于下方，即两轴心位置存在垂直偏位。垂直偏位ay可用下式计算：ay=(a1-a3)/2(4)若上、下间隙a1a3,左右间隙a2a4,说明两轴心线同时存在水平偏位与垂直偏位的计算公式与上相同，即为：ax=(a4-a2)/2ay=(a1-a3)/2式中，径向数值a1，a2，a3，a4由径向表测量得到，带“、”号。在偏位公式中，之所以用2除是因为轴心线上下线上下偏1的时候，表现在a1（上）a3（下）之间的差就是2的缘故。总之，通过测量径向间隙，可以知道两个轴心线是否相交，也可以算出水平和垂直偏位的数值。两个轴的轴心线相交并不等于两条轴心线已经构成一条直线，还必须在相交的基础上再满足平行的条件。只有满足了相交和平等两个条件，才能说明两个轴心线构成了一条直线。2.2.6轴向间隙轴心线是否平行是由轴向间隙所决定的。设A、B两个轴在它们的联结处各有固定在本轴上的点P3和P4。P3的P4基本上离各自的轴心线是相等的距离（半径同），旋转两个轴，使点P3、P4划成两个圆（圆P3、圆P4），圆P3的平面和轴A的轴心线是垂直的，圆P4的平面和轴B的轴心线是垂直的，若圆P3和圆P4两个平面平行，则轴A和轴B平等。圆P3和圆P4的正上方（0位置）的轴向间隙是b1,正右方（90位置）的轴向间隙是b2，正下方（180位置）轴向间隙是b3，左方（270位置）的轴向间隙是b4。如图所示。（1）如果b1=b3,b2=b4，则两条过圆P3和圆P4圆心的轴心线是平行的；（2）如果b1b3,b2=b4，就说明右端过低。必须将轴B的右端抬高，才能满足圆P3和P4的垂直面上的平行要求。设圆P4的中心不动，使圆P4的上端向圆P3的方向移动by(反之亦然)。by的计算式为：by=（b1b3）/2也就是说，设圆P4的中心不动，抬高轴B右端轴承，使圆P4的上端向前移动by。（3）如果b1=b3，b2b4，说明轴B的右端向左偏移。为了使间隙b2和b4相等，满足圆P3和P4在水平面上的平行要求，设圆P4的中心不动，把轴B的右端向右方移动（左右主指由待调整端机器指向基准机器），使圆P4与圆P3右侧间隙b2减少bx（反之亦然）。bx的计算式如下：bx=（b2b4）/2也就是说，设圆P4的中心不动，将轴B的右端向右方移动，使圆P4的右端向前移动bx。（4）如果b1b3,b2b4，说明圆P4与圆P3的轴心线在水平及垂直方向的平面上均不能满足平行要求。为使圆P4与圆P3平行，需将轴B的右端在水平方向与垂直方向同时移动，圆P4的端部位移计算式与上相同，即为：by=（b1b3）/2bx=（b2b4）/2式中轴向间隙b1，b2，b3，b4由轴向表测量得出，带“、”号。（5）设被调整轴的外径（所测点旋转圆的直径）为d0,为两轴线沿X轴的轴向倾斜，y为两轴线沿Y轴的轴向倾斜，则被调整轴轴线的轴向倾斜计算式为：x=（b2b4）/d0y=（b1b3）/d02.2.7定心原理的总结综上所述，对于定心原理可以归纳以下几点：（1）定心工作必须在两轴同时转动的条件下，分0、90、180、270四个位置测量径向间隙a和轴向间隙b，以满足轴心线的相交和平行计算调整要求。（2）当需定心的两个轴基本上没有轴向串动时，在0、90、180、270四个位置，使用径向轴向二表测量，运用下列公式定心：径向垂直偏位ax=（a1a3）/2；轴向垂直倾斜0y=（b1-b3）/do径向水平偏位ay=（a2a4）/2；轴向水平倾斜0x=（b2-b4）/do（3）设被调整轴联轴器端面至待调整机器前支脚距离为l1,至待调整机器后支脚距离为l2，被调整轴联轴器外径（所测点旋转圆的直径）为d0，根据求出的径向位移和轴向倾斜偏差值，按相似三角形相似比原理可推出调整量计算公式如下：Y1=L1/d0by+ay Y2=（l1+l2）/do*by+ayX1=l1/d0*bx+ax X2=（l1+l2）/do*by+axY1、Y2为在被调整轴机器前后支脚下面应加垫片的厚度（正值为加垫，负值为减垫）；X1、X2为在被调整轴机器前后支脚横向移动距离（X值为正时，应向右移动；X为负时，应向左移动）。3、联轴器径向轴向对中调整法介绍找正步骤：（1）确定基准轴。（2）在联轴器外圆上每隔90划一线作标记，并将径向、轴向2个百分表在0位置处调零，同时转动基准轴和被调整轴，并且记下被调整轴转子在0、90、180、270四个位置的百分表读数a1、a2、a3、a4、 b1、b2、b3、b4。（3）对测量的数据进行校核，并且符合下述要求：同时将基准轴和被调整轴再回转360时，2百分表指针应回原位a1a3=a2a4,b1b3=b1b4（4）测量被调整轴径向百分表测点处的联轴器外圆直径d。（5）测量被调整轴联轴器端面至待调整机器前、后支脚的距离l1、l2。（6）根据径向轴向百分表测量数据，判断基准轴与被调整轴的原始位置状态，定性分析被调整轴前后支脚垂直方向加或减垫片，水平方向向左或向右移动。（7）垂直面及水平面找正调整量计算公式：Y1=l1/d0byay Y2=（l1l2）/d0byay；X1=l1/d0bXaX X2=（l1l2）/d0bXaX；式中：Y1、Y2为被调整轴机器前后支脚下面应加垫片厚度（正值为加垫，负值为减垫）mm。X1、X2为在被调整轴机器前后支脚横向移动距离。d0为被调整轴联轴器外径；l1、l2为测量被调整轴联轴器端面至待调整机器前、后支脚的距离，mm。注意公式计算时必须把原测得的正、负号一起代入公式中。（8）联轴器对中找正时，必须将机器在在正常运行中由于机器温度变化所产生的膨胀和径向轴承在间隙范围位移（例如平行轴齿轮箱）等情况考虑进去。采用冷态对中法可消除这种影响，即设备处于常温下，预先计算出热膨胀量，在各档轴承处进行预先调整，待转子在工作状态时，就成为一条匀滑的曲线了。一般机器制造厂在机器出厂安装说明文件中都提供机器的冷态对中数据。冷态对中法计算调整量时，公式ax、ay、bx、by变为如下公式：ax=（a2a2）（a4a4）/2ay=（a1a1）（a3a3）/2bx=（b2b2）（b4b4）/2by=（b1b1）（b3b3）/2其中a1、a2a3a4b1b2b3b4 为冷态对中值。（9）对中调整时，首先进行垂直方向调整。调整时先松开支脚连接螺栓，利用顶丝将机器顶起，加入或撤除相当于调整厚度的垫片，松开顶丝，然后进行水平方向调整，水平方向调整值为“正”值时，表明是可调机器向右移动的量，负值为向左移动的量。（左右方向均按面向基准机器确定）。调整时，可在前后支脚处各加一块百分表，以便测量水平移动量，利用机器上自带的水平调整顶丝，按要求方向顶动机器，当百分表读数与调整数量相同时，松开顶丝。（10）机组联轴器对中调整合格后24小时内进行二次灌浆，二次灌浆应连续进行。（11）机组的主气体管道安装完成后，还需作最后的校正。校正合格后，利用销钉铰孔定位。4 应注意事项（1）对中测量时基准轴与被调整轴同时转动且旋转方向应与机器转动方向一致。（2）表架应具有足够的刚度，若表架挠度不能忽略时，应将表架挠度打在表架醒目处，测量数值应必须减掉表架挠度值，即为表的实际读数。底部的读数值减去挠度的二倍，左右的读数应减挠度。（3）应克服轴向串动的影响5 总结深入理解联轴器的戏向轴向对中原理，可以帮助我们更好的掌握联轴器径向轴向测量调整方法。掌握了联轴器径向轴向测量调整方法，还需要经过反复的实践工作，才能理论联系实际，熟练的进行机组联轴器的对中调整工作。参考文献1、 中华人民共和国化学工业部部标准，机械设备安装工程施工及验收通用规范，GB50231-98。2、 中国计划出版社，安装钳工操作技术指南，1988年。3、 河南科学技术出版社，设备安装实用技术，1988年。4、 压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范，GB50275-98。10