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引言
同轴(也称为对中)就是两根或多根旋转轴在工作状态下其中心线在同一条直线上。绝对准确的同轴对中是难以达到的,对连续运转的设备要求始终保持准确对中就更困难,因此,在设计时规定两轴中心有一个允许偏差值,这个允许偏差值通常由联轴器的设计给出。两轴中心线在允许范围内就可以说设备是对中的,反之超过就是不对中。设备不对中将造成轴承有附加力,从而严重地降低轴承的寿命,加快轴承密封件的磨损及联轴器的磨损,导致设备泄漏现象出现,同时不对中还会造成设备振动故障,机器噪声增加等。因此,有必要加强认识,做好设备的对中校正工作。
1、关于不对中的一些概念
不对中的分类及原因
不对中分为平行不对中、角度不对中及综合不对中三种,常见的不对中一般都是综合不对中。对于使用中的设备,不对中的原因有:①设备制造或安装时没有达到要求,存在不对中;②安装时对中,但因主动轴及从动轴的工作温度不同,热膨胀后不对中;③轴运行中产生挠曲;④轴承不均匀磨损;⑤因振动大造成设备地脚螺栓松动;⑥设备基础不均匀下沉等。
不对中的特征与测量方法
不对中引起的振动可通过测振仪测量,其振动特征为:①不对中的特征频率为角频率的2倍;②由不对中产生的振动值随转速的增高而加大;③振动值比较稳定;④平行不对中或综合不对中时,径向及轴向振动都较大。
综合不对中时,常常表现为刚性联轴器的磨损量增大、弹性联轴器的弹性元件失效快、联轴器的工作温度较高、噪声变大等。
不对中的测量方法有:a)用直尺及塞尺测量法;b)百分表法(或千分表法);c)激光对中法。
2、对中校正实例
某公司有一台Φ3.8×13m磨机,运行中减速机振动较大,造成其地脚螺栓松动及高速齿轮轴承经常失效。经检查,减速机高速齿轮轴与电动机轴、减速机低速轴与小齿轮轴不对中(联轴器都为弹性柱销齿式联轴器),且是因安装质量不合格造成的。为此,用百分表法进行校正。按照一般方法,必须先调整大小齿轮的齿顶间隙,然后以小齿轮为基准,依次调整减速机低速轴与小齿轮轴,以及电动机轴与减速机高速齿轮轴的对中。但由于电动机轴承座的调整会使转子与定子的气隙发生变化,且整个电动机的位置(包括基础)都要变动,调整难度较大。对此以电动机轴为基准轴进行对中校正。
经测量,减速机低速轴与小齿轮轴及电动机轴与减速机高速齿轮轴的径向及轴向读数如表1所示。经过计算,应在减速机下垫0.8mm垫板,但垫后高度仍不够,后加垫了0.4mm垫板;在小齿轮轴承座下垫了1.5mm垫板,调整后数据见表1,基本符合磨机传动轴和电动机轴以及减速机轴的同心度偏差不大于0.3mm的要求。
校正后,减速机的运行大有好转。但几个月后,电动机滑动轴承因气温高而发热,巴士合金层磨损,电动机轴与减速机轴的对中变差。主要表现在垂直方向上,电动机轴位置变低,左右方向没有大的改变。为此我们拆出轴瓦测量,发现前后轴瓦磨损量达0.3~0.5mm,超过允许范围。最后更换了轴瓦,在不调整减速机位置的前提下,两轴基本对中。换轴瓦后,减速机的振动减小不少,尤其的轴向振动减小很多。更换轴瓦前后的振动情况见表2。
表1 校正前后径向及轴向读数
注:径向值用百分表测得;轴向因不方便测量,是用游标卡尺测量,数据有一定的误差。
表2 更换电动机轴瓦前后减速机振动变化情况
3、总结
1、对中精度问题
对中精度可按设备说明书的要求确定。如设备说明书没有规定,则可按GB/T50561—2010《建材工业设备安装工程施工及验收规范》及GB50231—2009《机械设备安装工程施工及验收通用规范》或有关联轴器标准要求的允许偏差。但在應用标准时,要注意标准中的允用偏差(或称允用补偿量)与安装时要求的允用偏差是不同的,因为联轴器在工作过程中因受热变形或受载变形等各种原因,还会产生附加移位,因此调校后两轴之间存在的相对位移应小于联轴器的许用偏差,一般安装时的允用偏差比联轴器标准中的允用补偿量要小一半甚至更多。
2、关于基准轴的选择问题
设备安装时,一般是在主机中心(从动轴)固定并调整完水平之后再进行对中校正的,也就是说,基准轴是从动轴,其位置调整好后就不再变动,只改变主动轴的位置来达到精度要求。但在设备使用过程中的对中校正,基准轴的选择要考虑主、从动轴的校正难度及合适的调整量,有时会同时对主、从动轴进行调整,来达到对中要求。
3、对中校正前,先要检查并确认设备的地脚螺栓和轴承座螺栓是否松动,各轴的轴承是否磨损,如果这些方面有问题,要先行处理,然后再测量并校正。
4、在用百分表法校正时,一般要求把两半联轴器临时固定,两轴同时向一个方向旋转,并确保两半联轴器的相对位置保持不变,以消除测量面本身与主轴中心线不同轴和不垂直所产生的误差。但现场实际操作时,有些设备很难实现两轴同时转动,如边缘传动磨机的小齿轮轴,就很难与减速机低速轴同时转动,此时只能转动一个可转动的轴来测量。
5、用百分表法校正时,在把联轴器分为上下左右四个90°位置时,要注意位置基本正确,以免影响测量及计算效果。测量时,水平方向的读数之和与垂直方向的读数之和应相等,误差为0.02mm。如果读数和相差较大,证明测量不准,需重新测量。
6、实际校正时,要先核对测量数据,确认没有问题后,再计算调整量。对于较小的设备,可用锤击的办法移动设备;对于较大较重的设备,则要用千斤顶及加焊调节顶丝进行调整,要慢慢调节,不要过量,以免再需反方向调整,同时,调整时最好百分表打在需调整的方向,随时掌握变动量。
7、考虑到机组由冷态向热态的变形,在冷态安装找正时,一般在垂直方向留有一定偏移量,以补偿热态变形。例如对于高温风机的对中校正,就要注意风机轴的高度要高于液力耦合器,因为液力耦合器工作温度较高,具体的量要根据使用温度进行计算或根据使用说明书要求进行预留。
8、对中校正时,要考虑滑动轴承轴向窜动量及磨损量的影响。当测量联轴器的端面间隙时,应使两轴的轴向窜动到两端面间隙最小的位置上,再测量其端面间隙值。同时要考虑滑动轴承的磨损趋势,在垂直方向上,与滑动轴承上轴联接的轴不宜高于滑动轴承上的轴,这样,滑动轴承磨损后,两轴工作后更对中。
9、校正时,一般先调整轴向位移,使两轴平行,然后调整径向位移,使两半联轴器同轴。
10、对中校正时,要先拧紧地脚螺栓,并注意拧紧顺序;同时要注意下面一定要加平垫,以防拧紧螺栓时,螺母旋转带动机座位置变动。
同轴(也称为对中)就是两根或多根旋转轴在工作状态下其中心线在同一条直线上。绝对准确的同轴对中是难以达到的,对连续运转的设备要求始终保持准确对中就更困难,因此,在设计时规定两轴中心有一个允许偏差值,这个允许偏差值通常由联轴器的设计给出。两轴中心线在允许范围内就可以说设备是对中的,反之超过就是不对中。设备不对中将造成轴承有附加力,从而严重地降低轴承的寿命,加快轴承密封件的磨损及联轴器的磨损,导致设备泄漏现象出现,同时不对中还会造成设备振动故障,机器噪声增加等。因此,有必要加强认识,做好设备的对中校正工作。
1、关于不对中的一些概念
不对中的分类及原因
不对中分为平行不对中、角度不对中及综合不对中三种,常见的不对中一般都是综合不对中。对于使用中的设备,不对中的原因有:①设备制造或安装时没有达到要求,存在不对中;②安装时对中,但因主动轴及从动轴的工作温度不同,热膨胀后不对中;③轴运行中产生挠曲;④轴承不均匀磨损;⑤因振动大造成设备地脚螺栓松动;⑥设备基础不均匀下沉等。
不对中的特征与测量方法
不对中引起的振动可通过测振仪测量,其振动特征为:①不对中的特征频率为角频率的2倍;②由不对中产生的振动值随转速的增高而加大;③振动值比较稳定;④平行不对中或综合不对中时,径向及轴向振动都较大。
综合不对中时,常常表现为刚性联轴器的磨损量增大、弹性联轴器的弹性元件失效快、联轴器的工作温度较高、噪声变大等。
不对中的测量方法有:a)用直尺及塞尺测量法;b)百分表法(或千分表法);c)激光对中法。
2、对中校正实例
某公司有一台Φ3.8×13m磨机,运行中减速机振动较大,造成其地脚螺栓松动及高速齿轮轴承经常失效。经检查,减速机高速齿轮轴与电动机轴、减速机低速轴与小齿轮轴不对中(联轴器都为弹性柱销齿式联轴器),且是因安装质量不合格造成的。为此,用百分表法进行校正。按照一般方法,必须先调整大小齿轮的齿顶间隙,然后以小齿轮为基准,依次调整减速机低速轴与小齿轮轴,以及电动机轴与减速机高速齿轮轴的对中。但由于电动机轴承座的调整会使转子与定子的气隙发生变化,且整个电动机的位置(包括基础)都要变动,调整难度较大。对此以电动机轴为基准轴进行对中校正。
经测量,减速机低速轴与小齿轮轴及电动机轴与减速机高速齿轮轴的径向及轴向读数如表1所示。经过计算,应在减速机下垫0.8mm垫板,但垫后高度仍不够,后加垫了0.4mm垫板;在小齿轮轴承座下垫了1.5mm垫板,调整后数据见表1,基本符合磨机传动轴和电动机轴以及减速机轴的同心度偏差不大于0.3mm的要求。
校正后,减速机的运行大有好转。但几个月后,电动机滑动轴承因气温高而发热,巴士合金层磨损,电动机轴与减速机轴的对中变差。主要表现在垂直方向上,电动机轴位置变低,左右方向没有大的改变。为此我们拆出轴瓦测量,发现前后轴瓦磨损量达0.3~0.5mm,超过允许范围。最后更换了轴瓦,在不调整减速机位置的前提下,两轴基本对中。换轴瓦后,减速机的振动减小不少,尤其的轴向振动减小很多。更换轴瓦前后的振动情况见表2。
表1 校正前后径向及轴向读数
注:径向值用百分表测得;轴向因不方便测量,是用游标卡尺测量,数据有一定的误差。
表2 更换电动机轴瓦前后减速机振动变化情况
3、总结
1、对中精度问题
对中精度可按设备说明书的要求确定。如设备说明书没有规定,则可按GB/T50561—2010《建材工业设备安装工程施工及验收规范》及GB50231—2009《机械设备安装工程施工及验收通用规范》或有关联轴器标准要求的允许偏差。但在應用标准时,要注意标准中的允用偏差(或称允用补偿量)与安装时要求的允用偏差是不同的,因为联轴器在工作过程中因受热变形或受载变形等各种原因,还会产生附加移位,因此调校后两轴之间存在的相对位移应小于联轴器的许用偏差,一般安装时的允用偏差比联轴器标准中的允用补偿量要小一半甚至更多。
2、关于基准轴的选择问题
设备安装时,一般是在主机中心(从动轴)固定并调整完水平之后再进行对中校正的,也就是说,基准轴是从动轴,其位置调整好后就不再变动,只改变主动轴的位置来达到精度要求。但在设备使用过程中的对中校正,基准轴的选择要考虑主、从动轴的校正难度及合适的调整量,有时会同时对主、从动轴进行调整,来达到对中要求。
3、对中校正前,先要检查并确认设备的地脚螺栓和轴承座螺栓是否松动,各轴的轴承是否磨损,如果这些方面有问题,要先行处理,然后再测量并校正。
4、在用百分表法校正时,一般要求把两半联轴器临时固定,两轴同时向一个方向旋转,并确保两半联轴器的相对位置保持不变,以消除测量面本身与主轴中心线不同轴和不垂直所产生的误差。但现场实际操作时,有些设备很难实现两轴同时转动,如边缘传动磨机的小齿轮轴,就很难与减速机低速轴同时转动,此时只能转动一个可转动的轴来测量。
5、用百分表法校正时,在把联轴器分为上下左右四个90°位置时,要注意位置基本正确,以免影响测量及计算效果。测量时,水平方向的读数之和与垂直方向的读数之和应相等,误差为0.02mm。如果读数和相差较大,证明测量不准,需重新测量。
6、实际校正时,要先核对测量数据,确认没有问题后,再计算调整量。对于较小的设备,可用锤击的办法移动设备;对于较大较重的设备,则要用千斤顶及加焊调节顶丝进行调整,要慢慢调节,不要过量,以免再需反方向调整,同时,调整时最好百分表打在需调整的方向,随时掌握变动量。
7、考虑到机组由冷态向热态的变形,在冷态安装找正时,一般在垂直方向留有一定偏移量,以补偿热态变形。例如对于高温风机的对中校正,就要注意风机轴的高度要高于液力耦合器,因为液力耦合器工作温度较高,具体的量要根据使用温度进行计算或根据使用说明书要求进行预留。
8、对中校正时,要考虑滑动轴承轴向窜动量及磨损量的影响。当测量联轴器的端面间隙时,应使两轴的轴向窜动到两端面间隙最小的位置上,再测量其端面间隙值。同时要考虑滑动轴承的磨损趋势,在垂直方向上,与滑动轴承上轴联接的轴不宜高于滑动轴承上的轴,这样,滑动轴承磨损后,两轴工作后更对中。
9、校正时,一般先调整轴向位移,使两轴平行,然后调整径向位移,使两半联轴器同轴。
10、对中校正时,要先拧紧地脚螺栓,并注意拧紧顺序;同时要注意下面一定要加平垫,以防拧紧螺栓时,螺母旋转带动机座位置变动。