联轴器的调整与装配.ppt

第5章联轴器的调整与装配,5.1联轴器的分类与选择5.1.1联轴器的分类联轴器是联接两轴或轴和回转件，在传递运动和动力过程中一同回转而不脱开的一种装置。此外，联轴器还可能具有补偿两轴位移、缓冲和减振以及安全保护等功能。按联轴器的性能可分为刚性联轴器和挠性联轴器。刚性联轴器或称固定式联轴器，各种常用联轴器的分类如下：刚性套筒联轴器、凸缘联轴器、联轴器夹壳联轴器、紧箍夹壳联轴器等。联无弹性元件挠性齿式联轴器、链条联轴器、滑块轴联轴器联轴器、万向联轴器等。器非金属弹性挠性元件挠性联轴器联轴器金属弹性元件挠性联轴器,5.12联轴器的选择联轴器类型应根据使用要求和工作条件来确定。具体选择时可考虑以下几点：（1）所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲和减振方面的要求。（2）联轴器工作转速高低和引起的离心力大小，对于高速传动轴，应选择平衡度高的联轴器。（3）两轴相对位移的大小和方向，当安装调整后，难以保持两轴严格精确对中，或工作过程两轴产生较大的附加相对位移时，应选择挠性联轴器。（4）联轴器的可靠性和工作环境，通常由金属元件制成不需润滑的联轴器比较可靠，需要润滑的联轴器，其性能易受润滑程度的影响，且可能污染环境。（5）联轴器的制造、安装、维护和成本，在满足使用性能的前提下，应选择装拆方便、维护简单、成本低的联轴器。如刚性联轴器。5.2联轴器调整的原因可移式联轴器允许两轴的旋转中心线有一定程度的偏移，但不能过大；固定式联轴器所连接的两根轴的旋转中心线应该保持严格的同轴，所以联轴器在安装时必须很精确地找正对中，否则将引起一系列机器设备故障，具体分析如下：联轴器所连接的两个轴轴线可能出现下列四种情况：,1、s1=s3，a1=a3，如图5-1所示。这种情况表示两半联轴器的端面互相平行主动轴和从动轴的中心线又同在一条水平直线上，这时两半联轴器处于正确的位置。此处s1、s3和a1、a3表示在联轴器上方（0）和下方（180）两个位置上的轴向间隙和径向间隙。由于两轴的旋转轴线完全重合，如图5-2所示，故在传递扭矩时联轴器与轴之间不会有附加应力产生，如转子的动静平衡符合工艺要求，在传递扭矩过程中转子的振动将符合工作要求，不会由此产生提前停车事故，这也就是联轴器正常工作状态。,2、s1=s3，a1a3，如图5-3所示，这种情况表示两半联轴器的端面互相平行，两轴的中心线不同轴，这时两轴的中心线之间有径向位移（偏心距）e=（a1-a3）/2。如图5-4所示。在扭矩传递过程中，从动轴端的半联轴器将受到一个径向力F，该力的大小随扭矩和两半联轴器的中心距的增大而增大。从动轴转动时在力F将发生振动，振幅的力F成正比，加剧了密封装置的磨损，物料泄露也伴随着严重，迷宫密封使用寿命将会大大降低。此外从动轴形如图5-5所示外伸梁，而发生弯曲，使转子上零件与机壳接触磨擦，造成整机和基础振动，严重时造成非计划停车或损坏事。,3、s1s3，a1=a3，如图5-6所示，这表示两半联轴器的端面互相不平行，两轴的中心线相交，其交点正好落在主动轴的半联轴器的中心上，这时两轴线的中心线之间倾斜的角位移（倾斜角）。如图5-7所示。传递扭矩时，从动轴上半联轴器将受到轴向的拉力，此力对从动轴产生一个弯矩M，此弯矩同样可使轴产生振动和弯曲，影响机器的正常工作。,4、s1s3，a1a3，如图5-8所示，这表示两半联轴器的端面互不平行，两轴的中心线又不落在主动轴的半联轴器的中心点上，这时两轴的中心线之间既有径向位移又有角位移。如图5-9所示，传递扭矩时，从动轴上半联轴器即受径向力又受弯矩M作用，使从动轴振动更加剧烈，对机器的工作影响更大。,上述四种情况，只有第一种是理想状态，在安装和修理机器时几乎不可能出现，而后三种情况都将影响轴、轴承和轴上其他零件的正常工作，严重时可能引起机器或安全事故，因此必须对联轴器调整，使之达到第一种状态，才符合机器安全、正常工作的要求。5.3联轴器找正时的测量方法联轴器在找正时主要测量其径向位移（或径向间隙）和角位移（或轴向间隙）。根据测量所用的工具不同，其测量方法可分为以下三种：1、利用直尺及塞尺测量联轴器的径向位移和利用平面规及楔形间隙规测量联轴器图1-10用直尺及塞尺测量联轴器的径向位移的角位移，测量方法如图5-10和图5-11所示。这种方法虽然比较简单但精度不高，一般只能应用于不需要精确找正中心的粗糙的低速机器。2、利用中心卡及塞尺测量联轴器的径向间隙和轴向间隙。一般找正测量用的中心卡的结构如图5-12所示。利用中心卡及塞尺可以同时联轴器的,径向间隙a和轴向间隙s。这种找正测量方法操作方便、精度高，故应用极广。3、利用中心卡及千分表测量联轴器的径向间隙和轴向间隙。此法和上述方法基本一样，所不同的只是将测点螺钉换上两个千分表而已，如图5-13所示。因为用了精度较高的千分表来测量联轴器的径向间隙和轴向间隙，故此法的精度最高，它适用于需要精确找正中心的精密机器和高速机器。,图5-12用中心卡和塞尺测量联轴器的径向间隙和轴向间隙1中心卡；2测点螺钉；3锁帽；4钢带套箍；5角钢；6夹紧螺栓；7联轴器,图5-13用中心卡和千分表测量联轴器的径向间隙和轴向间隙1联轴器；2中心卡；3千分表,利用中心卡及塞尺或千分表来联轴器调整的方法测量联轴器的径向间隙和轴向间隙时，常用一点法来进行测量。所谓一点法是指在测量一个位置上的径向间隙时，同时又测量同一位置上的轴向间隙。测量时，先装好中心卡，具体事项如下：1）确定基准（一般以从动轴为基准），如图5-14所示，在基准上合适的位置将磁力表座及表架固定，在被测轴的半联轴器上固定中心卡；2）校验百分表本身是否存在误差，若有误差，更换表或用计算法消除；3）将百分表固定在表架上，检查是否灵活好用；4）将百分表测量头与中心卡接触，且使百分表（量程为03mm）小刻度盘指针指在12mm范围内（如图5-15），以防在测量时百分表测量头出现悬空现象，而使测量数字不准；5）拧紧地脚螺栓，以防测量误差出现，,6）旋转百分表外刻度盘，使大指针对准0刻度（如图5-15），在将从动轴旋转一周，观察大指针是否仍指在0刻度，如不在0刻度，说明地脚螺栓有松动，继续拧紧地脚螺栓，直至旋转一周后大指针仍指在0刻度为止。7）将联轴器的圆周等分为四份，垂直方向标注0和180水平方向标注90和270，如图5-16所示，径向百分表在0、90、180、270的读数分别用a1、a2、a3、a4表示，联轴器端面百分表的读数分别用s1、s2、s3、s4，并作好记录。（注：以上八个数字有正负之分）在偏移不大的情况下，最后所测得的数据应该符合下列条件：a1+a3=a2+a4;s1+s3=s2+s45.4联轴器找正时的计算和调整,90,所谓联轴器调整就是使径向间隙、轴向间隙及不轴度达到机器工作要求，其方法很多，但准确迅速方法就是计算法，具体步骤如下：如图5-17所示，先将中心卡将百分表测量头的回转直径测量出来，再将半联轴器到支脚1和支脚2的距离、L测量出来，并做记录。现在以既有径向位移又有角位移一种偏移情况为例，介绍形如图5-17情况的联轴器找正时的计算及调整方法。,如图5-17所示，为从动轴，为主动轴。根据找正测量结果可知，这时的s1s3、a1a3，即两半联轴器是处于既有径向位移又有角位移一种偏移情况。第一个步骤：先使两半联轴器平行。由图5-17可知，为了要使两半联轴器平行，必须在主动机的支脚2下加上厚度为x(mm)的垫片才能达到。此处x的数值可利用图上画有阴影线的两个相似三角形的比例关系算出：x/L=b/Dx=Lb/D（1-1）式中：b在0与180两个位置上测得的轴向间隙的差值（b=s1s3），mm；D联轴器的计算半径（应考虑到中心卡测量出大于联轴器直径的部分），mm；L主动机纵向两支脚间的距离，mm。由于支脚2垫高了，而支脚1底下没有加垫，因此轴将会以支脚1为支点发生很小的转动，这时两半联轴器的端面虽然平行了，但是主动机上的半联轴器的中心却下降了y（mm），如图5-18所示。此处y的数值同样可以利用图上画有阴影线的两个相似三角形的比例关系算出：y/=x/Ly=x/L=（Lb/D）/L=b/D（1-2）式中支脚1到半联轴器测量平面之间的距离，mm。,第二步骤：再使两半联轴器同轴由于a1a3，即两半联轴器不同轴，其原有径向位移量（偏心距）为e=（a1a3）/2，再加上第一步找正时又使联轴器中心的径向位移量增加了y（mm）。所以，为了要使两半联轴器同轴，必须在主动机的支脚1和2下同时加上厚度为（y+e）mm的垫片。由此可见，为了要使主动轴上的半联轴器和从动轴上的半联轴器轴线完全同轴，则必须在主动机的支脚1底下加上厚度为（y+e）mm的垫片，而在支脚2底下加上厚度为（x+y+e）mm的垫片，如图5-19所示。联轴器在各种偏移情况下找正时，在主动机的支脚下应加上或应减去的垫片厚度的计算公式见表5-1主动机一般有四个支脚，故在加垫片时，主动机两个前支脚下应加同样厚度的垫片，而两个后支脚下也要加同样厚度的垫片。在水平方向，同样可以用上计算公式计算出支脚、支脚前后移动的量，此处不再详述。全部径向间隙和轴向间隙调整好后，必须满足下列条件：a1=a2=a3=a4,s1=s2=s3=s4这表明主动机轴和从动机轴的中心线位于一条直线。,（e是(a1-a2)/2的绝对值；s是(s1-s2)的绝对值）联轴器找正计算实例：如图5-20所示，主动机纵向两支脚之间的距离L=2400mm，支脚1到联轴器测量平面的距离=400mm，联轴器的计算直径D=400mm，找正时所测得的径向间隙和轴向间隙数值如图1-20所示，试求支脚1和2底下应加或应减的垫片厚度。由图5-20可知，联轴器在0与180两个位置上的轴向间隙s1s3，径向间隙a1a3，这表明两半联轴器既有径向位移又有角位移。第一个步骤：先使两半联轴器平行,表5-1联轴器调整时垫片应加应减的厚度的计算公式表,由于s1s3，b=s1s3=0.42-0.10=0.32mm。所以，为了要使两半联轴器平行必须从主动机的支脚2下加上厚度为xmm的垫片，x值可由下式计算：x=Lb/D=0.322400400=1.92mm,但是，这时主动机轴上的半联轴器中心却被降低了ymm，y值可由下式计算：y=b/D=4000.32400=0.32mm第二个步骤：再使两半联轴器同轴由于径向间隙a1、a3，故原有的径向位移量（偏心距）为e=（a3a1）/2=（0.440.06）/2=0.19mm。所以，为了要使两半联轴器同轴，必须在支脚1和2下加上厚度为（ye）=0.32-0.19）=0.13mm的垫片。由此可见，为了要使两半联轴器轴线完全同轴，则必须在主动机的支脚1下加上厚度为（ye）=0.13mm的垫片，在支脚2下加上厚度为（x+ye）=（1.92+0.32-0.19）=2.22mm的垫片。,垂直方向调整完毕后，调整水平方向的偏差。以同样方法计算主动机在水平方向上的偏移量。然后，用手锤敲击的方法或者用千斤顶推的方法来进行调正。在实际工作中常用千分表的直接读数进行计算，方法与上述方法基本相同，此处不详，具体关系式如下：有图5-21中几何关系可得：e=（a1a3）/2mm（1）s=s1s3mm（2）y1=e+s/Dmm（3）y2=e+Ls/Dmm（4）,式中：e两半联轴器中心距，mmy1支脚1应加应减垫片厚度，mmy2支脚2应加应减垫片厚度，mm半联轴器到支脚1的距离，mmL半联轴器到支脚2的距离，mmD百分表测量头的回转直径，mmS两半联轴器左右偏差值，mma1、a3两半联轴器外圆上下侧读数，mms1、s3两半联轴器平面左右侧读数，mm,计算时a1、a3、s1、s3必须带正负号。用上述四式计算，如果y1为正值时，支脚1下应减垫片；如果y1为负值时，支脚1下应加垫片；如果y2为正值时，支脚2下应减垫片；如果y2为负值时，支脚2下应加垫片。或用上述四个计算公式可得出各种情况下垫片应加应减的厚度，见下表5-2在水平方向，同样可以用上计算公式计算出支脚、支脚前后移动的量，此处不再详述。（表5-2中；e是(a1-a2)/2的绝对值；s是(s1-s2)的绝对值）表5-2联轴器调整时垫片应加应减的厚度的计算公式表,3、联轴器调整联轴器调整时，首先根据上述计算数据，将支脚、支脚按计算数据用手锤敲击的方法或用千斤顶顶推的方法前后移动，使联轴器联接的两轴线在同一个垂直平面内；然后根据支脚、支脚应加应减垫片计算数据，制作相应的垫片，在哪个地脚螺栓加减垫片时，将其松开，其他三地脚螺栓不动或微松，借助撬杠将相应厚度的垫片加入，再扒紧此螺栓；其他三地脚螺栓加减垫片方法相同；加好垫片后，再用百分表测量，观察联轴器的径向、轴向间隙是否符合要求，若不符合按上述方法重新调整，符合要求后，即可试车使用。,5.5用三表测量找正,1.技术要求(1)布置在联轴器上的中心卡和千分表必须安装牢固，不得有径向或轴向的位移。(2)每个位置的测量读数，都应经多次测量复核。(3)调整垫片的片数应尽量减少。(4)联轴器找正后，联轴器端面的开口值不得大于0.01mm,两轴的同轴度不得大于0.03mm。(5)采用的千分表，必须经校验合格方可使用。2.找正准备(1)机器各部分的检修已完毕。(2)测量找正用工具、卡具、量具：专用扳手；中心卡；千分表；调整垫片等。(3)测量前，应将被找正机器的地脚螺栓按规定的紧力拧紧。3.案例分析机组的各转子间的对中找正，原则上应以最重的或运行中热膨胀影响最小的机器为找正的基准。如带有齿轮增速器的压缩机组，一般应以增速器为基准；如只有一个或两个压缩机汽缸与汽轮机组成的机组，一般以汽轮机为基准。4.测量、找正工艺方法和步骤(1)如图5-22所示，将中心卡和三个千分表布置安装在联轴器上，并使端面两个千分表测点间的径向距离相等,即1=2；还应尽可能使两表测点间的径向距离d大一些，以提高找正的精度。,(2)将千分表装好以后，先试转一圈，检查并调整，径向的千分表指针回原位，端面千分表的指针回原位或两表变化相同。,图5-22三个千分表找正,图5-23千分表测量值的记录与整理,(3)将B转子和A转子同向(如顺时针方向)同时扳转90，然后检查并记录三个千分表的读数；顺次同向同时扳转两转子，检查并读出90、180、270、360的数据，之后将每次测读的数据在如图5-23(a)所示的记录图中分别加以记录。(4)检查并复核各位置的测量数据,0与360位置外千分表读数应相同；外圆千分表0与180位置的读数和应等于90与270位置的读数和；端面千分表在360与0位置相比较，两表读数的增加或减少量应一致。(5)检验复核合格后，将两端的千分表在0、90、180、270位置的读数进行平均后，将其平均值分别填入图5-23(b)中的圆内，而将外径千分表的读数值分别填入圆的外围。,(6)判断两转子的相对位置：对于外圆，哪个方向的读数小，则B转子就偏向哪一方；对于端面，哪个方向的读数小，则开口就在哪一方。由图记录图中的数据，按上述两条原则来判断，在垂直平面内机组两转子的相互位置为图5-24所示的状态。(7)计算调整量。已知l1=1200mm,l2=300mm,d=200mm,由测量的数据并参见图进行计算得到,联轴器的下开口值s=s1-s3=0.57-0.41=0.16mm联轴器中心线的偏差若先消除张口，就需要将A转子的轴线以O点为中心下转一角度,并通过撤减Z支脚和Y支脚垫片的厚度来实现联轴器端面的平行状态(此时还将偏离e=O.08mm),于是根据相似三角形原理和已知条件进行计算,图5-24垂直面的找正,由联轴器中心线偏差e=0.080,说明联轴器的张口在未消除前,O点就高出B转子中心线0.08mm,所以，要达到两转子完全对中,A转子还得平行下移(即减少垫片的厚度)，于是得到：Y支脚下应减少垫片的厚度为0.24+0.08=0.32mm；Z支脚下应减少垫片的厚度为1.20+0.08=1.28mm。(8)根据上述计算，将A转子的Y支脚处垫片减少O.32mm的厚度,将Z支脚处垫片减少1.28mm的厚度。(9)对于水平方向的对中，只要在水平方向通过顶丝使机器横向移动，就能达到调整对中的目的。5.检查和检验(1)复查测量记录图上的各数据,准确无误。(2)检查调整后的两轴同轴度,能满足技术文件的规定要求。(3)检查联轴器连接螺栓和机器地脚螺栓的紧力,应符合技术要求。(4)随机组试运转2h以上,停机复查两轴同轴度,符合技术文件的规定要求。,5-6单表找正工艺方法和步骤,(1)如图5-25所示，将千分表架在B转子上(通过中心卡固定)。转动转子，依次测量A转子在0、90、180、270四个位置的径向位移，并将读数记录在如图5-26(a)所示的记录图中。(2)再将千分表架在A转子上，转动转子，依次测量B转子在0、90、180、270。四个位置的径向位移,并记录在如图5-26(b)所示的记录图中。(3)检查复核测量的数据,并满足以下要求：0与360位置的外径千分表读数应相同，a1+a3=a2+a4；b1+b3=b2+b4(其中，a1、a2、a3、a4为测点在A转子上各位置测得的径向位移读数,b1、b2、b3、b4为测点在B转子上各位置测得的径向位移读数)。(4)以上检验合格后，分析和判断两转子的相互位置。,图5-26测量值的记录,5-25,垂直方向的分析判断。当以B转子为基准测A转子时，两转子的同轴度ea为,按径向相对位置判断标准(哪个方向读数小，则基准转子就偏向哪一方),说明在A转子测量面上,B转子比A转子低0.254mm。当以A转子为基准测B转子时,两转子的同轴度eb为,按径向位置判断标准，说明在B转子测量面上,A转子比B转子高0.127mm。水平方向的分析判断。以B转子为基准测A转子时,两转子在水平方向的同轴度,ea为,同理，可判断出在A转子测量面上,B转子偏向a4方向-0.508mm。以A转子为基准测B转子时,两转子在水平方向的同轴度,eb为：,同理,可判断出在B转子测量面上,A转子偏向b4方向O.279mm。A、B转子在垂直方向和水平方向的相互位置,如图5-27所示。,图5-27A、B转子的相对对位置,(5)计算调整量。参见图,已知l1=1800mm,l2=600mm,l=300mm,现以B转子为基准来调整A转子，先从垂直方向计算：要消除角度的不对中，就应以O点为固定点使A轴下转，由相似三角形原理和测得的数据可得,要实现两转子垂直方向的对中,A转子还需平行下移eb=0.127mm综合上述计算,在主动机A的Y支脚和Z支脚下调整垫片的结果是：Y支脚下应减少垫片厚度为0.254十0.127=0.381mm；Z支脚下应减少垫片厚度为0.762+0.127=0.889mm。(6)根据上述计算结果，将A轴的Y支脚下减去垫片厚度0.381mm,将Z支脚下减去垫片厚度0.889mm。(7)水平方向的对中计算完毕后,通过顶丝进行调,5.7激光找正,在透平机械的找正中，运用激光技术，提高了机器的找正精度和快速性，不仅可进行“冷对中”校核，还可进行“热对中”校核，是一种很有效的找正方法，激光对中仪有冷对中仪和热对中仪两种。冷对中激光仪LOCAM(LaserOpticColdAlignmentMonitor)由激光发射器、激光检测器、激光反射器、计算机、快装夹具和连接电缆组成，早期产品由于发射的激光波长为0.80m，属于不可见的红外光范围，因而还包括有激光寻迹器，用来确定激光光束的方向。后来，发射激光波长改为0.67m,属于可见光范围，便省去了寻迹器，“冷对中”仪布置如图5-28所示。,激光发射器、检测器和激光反射器通过快装夹具固住在转轴或联轴器的两端，用电缆将它们与计算机相连，调整好仪器，使发射器的激光束射向激光反射器，再反射到检测器的窗口，检测器以x和y向分别显示激光束入射角的方位。对中时，由0-360，每转90，计算机显示出机组的对中状态与对中需要的调整值。输入机器相对位置数据，转轴转动一周，根据计算机显示的对中量调整相应机脚下垫片厚度，进行机组的找正，操作简便易行。,图5-28激光“冷对中”仪布置1-需调整机器；2-快装夹具；3-激光反射器；4-激光发射/检测器；5-固定机器；6-连接电缆；7-联轴器；8-计算机,热对中”即在机器运行状态下进行对中的在线监测。激光“热对中”仪LORAM(LaserOpticRunningAlignmentMonitor)的布置如图5-29所示。和激光“冷对中”仪不同的是它有两对x向和y向成90安装的反射器和监测器，通过检测反射的激光光束的方位变化，来确定机组运行中的对中变化情况，以便校正在“冷对中”时的对中预留量。激光找正方法比前面介绍的两种方法的优越性明显：首先，可以不需停机而进行在线对中监测，这是传统方法所无法实现的；其次，找正精度高，传统方法的对中误差一般为O.Olmm,而激光找正的误差可减小到O.OOlmm；再次，激光找正速度快。因此，激光找正法得到广泛应用。,图5-29激光“热对中”仪布置l-y轴方向反射器；2-y轴方向监测器；3-x轴方向反射器；4-x轴方向监测器；5-PC机接口模块；6-微型计算机,汽轮机与输送常温介质压缩机的联轴起调整,高压高温蒸汽,汽轮机,压缩机,低温低压蒸汽,低压气体,高压气体,图5-30透平式压缩机示意图,如图所示，汽轮机进入的是高温高压蒸汽，在汽轮机内蒸汽将热能转化为汽轮机转子的机械能，同时温度、压力降低，根据材料的热胀冷缩的特性，汽轮机从冷态到正常工作转子在入口被抬高的多，在出口被抬高的低，而压缩机的转子基本不动，这样在冷态找正时，要求联轴器有一定的上张口，压缩机端的半联轴器中心要高一些。下面我们就讨论该类联轴器的找正问题。,透平式压缩机联轴器找正时，一般以汽轮机为基准，压缩机为调整机，找正时，测量数据如图，径向百分表在0、90、180、270的读数分别用a1、a2、a3、a4表示，联轴器端面百分表的在0、90、180、270读数分别用s1、s2、s3、s4，并作好记录。（注：以上八个数字有正负之分），冷态找正完毕后，要求上张口S，压缩机中心高e，找正步骤如下：,第一步：先使联轴器完全同轴同心,（前面已述，此处匆略，只述计算机结果）压缩机的支脚1底下加上厚度为s/Demm的垫片，而在支脚2底下加上厚度为s/D+Ls/D+emm的垫片。第二步：从全同轴同心到张口S，压缩机中心高e。,由前面推导计算可知：支脚1下应加e-ls/Dmm厚垫片；支脚2下应减ls/D+Ls/D-emm厚垫片。,图5-31,图5-32,第三步：求符合找正要求支脚1、支脚2应加垫片厚支脚1应加垫片厚为s/De+（e-ls/D）mm支脚2应加垫片厚为s/D+Ls/D+e-（ls/D+Ls/D-e）mm,