Центровка валов привода с помощью измерительного инструмента. Центровка валов насоса и двигателя

Центровка по образующей муфты с помощью линейки

Применяется при грубом центрировании валов. Линейку прикладывают к образующей первой полумуфты по оси вала в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Визуально определяют радиальный зазор и угол наклона между линейкой и 2-0й полумуфтой, определяют величины сдвига опор

Точность такого способа не больше 500 мкм с учетом погрешности изготовления и дефектов поверхности до 1000 мкм.

Центровка по полумуфтам при помощи щупов

На одной из полумуфт жестко крепится измерительная стойка, нависающая над 2-ой полумуфтой. Измерение зазоров производят в 4-х положениях поворотом валов на угол 0º, 90º, 180º, 270º. При каждом положении замеряют радиальный и угловой зазоры (Р и а). В случае правильного выполнения зазоров выполняются равенства P 1 +P 3 = P 2 + P 4 ; a 1 + a 3 = a 2 + a 4 . Радиальный зазор – между щупом и поверхностью полумуфты; угловой – между торцами полумуфт возле точки измерения Р.

Центровка валов способом «обхода одной точкой»

В тех случаях, когда нет возможности поворота одного из валов при центровке, зазор между полумуфтами и величину радиального смещения измеряют при повороте только одного вала. При повороте одного из валов, с помощью набора щупов, контролируется зазор Р между штифтом и образующей полумуфты в радиальном направлении. Угловое смещение определяется как разность зазоров между полумуфтами, в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для того чтобы измерения проводились в одних и тех же точках на неподвижной полумуфте делают риски, относительно которых и производят измерения.Точность такой центровки очень низкая (300..500 мкм).

Центровка с помощью радиально-осевых скоб

Центровка при помощи одной или двух пар скоб (рисунок 5)

Данный способ центровки имеет высокую точность по сравнению с рассмотренными и не зависит от качества изготовления полумуфт. Для измерения зазоров используют штангенциркули, щупы и микрометры. Приспособление с одной парой применяют для агрегатов без осевого перемещения валов. Для компенсации осевых смещений при повороте используют две пары скоб. Угловая расцентровка на таких приспособлениях рассчитывается как разность двух пар (величин зазоров) скоб, измеренных при 180 0 и 0 0 .

Для приспособления с одной парой скоб расчет аналогичен случаю центровки при помощи щупов. Точность достигает 20-30 мкм, но данный способ требует больших затрат времени 12-16 часов) для 2-х - 4-х человек.

Центровка насосного агрегата с помощью индикаторов часового типа.

Перед соединением роторы должны быть расположены так, чтобы их упругие линии явились продолжением друг друга без смещения и излома (рисунок 1). Нарушение центровки влечет за собой повышенную вибрацию установки.

Центровочное приспособление включает в себя 3 индикатора часового типа. Индикатором Р измеряют радиальное расцентрирование, индикаторами А и В – осевое центрирование. Пределы измерения приборов от 0 до 10мм.После предварительной центровки устанавливают и настраивают приспособление. Показания фиксаторов в исходном положении фиксируют А 0 , В 0 и Р 0 . После поворота муфты на 180 0 снова снимают показания индикаторов А 1 , В 1 и Р 1 .

Коэффициент радиального смещения определяют по формуле:

Коэффициент радиального смещения находят по формуле:

Для определения коэффициентов радиальных и осевых смещений находят величины коррекции для передней и задней опор: где D – расстояние между точками опор индикаторов А и В. При полож значении коррекции опору приподнять, а при отриц – опустить соответс на вел V и H. Центровочные приспособления с лазерными излучателями используютсядля центровки оборудования с высокими требованиями на соосность валов. Отклонения от соосности измеряются при этом с точностью 1 мкм. Достоинства : -возможность компенсации влияния внешней вибрации; -для контроля соосности достаточно поворота валов на 60°;-высокая точность измерений. Недостатки отсутствие учета осевых смещений

Одной из важнейших составляющих технологии виброналадки является центровка валов при монтаже агрегатов и в процессе их дальнейшей эксплуатации. Эксплуатационная центровка валов - это восстановление соосности валов, нарушающейся в процессе эксплуатации. Причинами эксплуатационной расцентровки агрегатов чаще всего бывает деформация фундаментных конструкций, в том числе сезонная, а также дефекты соединительных муфт, следствием - рост вибрации агрегата и в большинстве случаев - перегрузка подшипников и муфт.

При эксплуатации сложных агрегатов могут возникнуть и другие опасные изменения положения вращающихся узлов - нарушения параллельности осей вращения жестко связанных друг с другом валов, отклонения рабочих колес, шестерен, шкивов и т.д. от плоскости, перпендикулярной оси вращения вала. Такие нарушения геометрии влияют на вибрацию и могут быть обнаружены по соответствующим диагностическим признакам и параметрам. Но устранить их можно лишь путем выверки в процессе ремонта, поэтому необходимо после их обнаружения планировать соответствующие работы по выверке на ближайший ремонт.

В процессе эксплуатации, кроме центровки валов, без ремонта агрегата можно выполнить еще одну операцию виброналадки - выверку шкивов в ременной передаче. Однако опыт практической диагностики ременных передач по вибрации и току показывает, что основной вклад в вибрацию передачи дают погрешности изготовления шкивов и ремней, неточности их натяга и дефекты износа, поэтому требуемая в этих условиях точность выверки шкивов может достигаться с использованием простейших средств геометрических измерений. В связи с изложенным, ниже рассматриваются только наиболее важные для виброналадки агрегатов в процессе эксплуатации вопросы центровки их валов, соединяемых в одну линию с помощью муфт.

Общие вопросы центровки валов

Геометрические оси двух валов, имеющих собственные опоры вращения и связанных между собой соединительной муфтой, могут не совпадать, т.е. иметь несоосность. Несоосность может быть параллельной, угловой и смешанной, как это показано на рис.13.1.

Рис.13.1. Виды несоосности соединяемых муфтой валов. а- параллельная несоосность, б- угловая несоосность, в- смешанная несоосность, разделяемая на две компоненты.

Количественно параллельная несоосность измеряется в мм, угловая - также в мм, но приведенных к длине вала в 100мм, смешанная делится на параллельную и угловую.

Существует два основных метода измерения несоосности валов, а именно, радиально-осевой и метод обратных индикаторов, принцип действия которых показан на рис 12.2. Измеряются максимальное смещение контрольной точки на одном валу относительно контрольной точки на другом валу до и после разворота обоих валов на 180 угловых градуса. Измерения проводятся дважды - при развороте валов на 180 градусов вертикальном и горизонтальном направлениях. При проведении измерений контрольные точки выбираются из числа удаленных от оси вала, например, на внешнем радиусе полумуфты или, при использовании лазеров, на специальной штанге, закрепляемой на вал и регулируемой по высоте.

Рис.13.2. Радиально осевой метод определения несоосности валов с измерением радиального и осевого смещения одного из валов и метод взаимных индикаторов с измерением радиального смещения двух валов.

Более точным является второй метод, так как исключает возможную ошибку в определении осевого смещения из-за осевого «люфта» вала в подшипниках при разомкнутых полумуфтах или наличии свободного «осевого хода» связанных полумуфт в некоторых типах агрегатов. От одного из четырех измерений, проводимых при определении несоосности валов в горизонтальной и вертикальной плоскостях, можно отказаться, да и разворот валов точно на 180 градусов не всегда обязателен, необходимо только точно его измерять. Поэтому современные средства измерения расцентровки допускают проведение трех измерений с разворотом валов после каждого измерения в зависимости от используемых средств измерения угла разворота либо на 90 угловых градуса, либо на любой контролируемый угол от 20 до 90градусов.

Измерение расстояния между точками крепления индикаторов к каждому из валов, расстояния от муфты до ближайшей плоскости опор машины, перемещаемой при центровке, и расстояния между плоскостями опор этой машины, позволяет рассчитать необходимые для центровки валов перемещения ее опор. Для перемещения в вертикальном направлении используются прокладки между лапами машины и рамой в месте ее крепления, в горизонтальном направлении величина перемещения контролируется простейшими средствами геометрических измерений.

В процессе проведения работ по центровке роторов агрегатов необходимо проверить правильность крепления неподвижной и подвижной машин агрегата и устранить люфт прилегания опор к раме, часто называемый «мягкой лапой».

После закрепления подвижной машины в новом положении производится контрольное измерение расцентровки валов.

Подготовка специалистов по центровке валов в процессе эксплуатации

Минимальный срок подготовки - 18 часов, 3 уровня подготовки с практическим освоением методов и средств центровки валов, дополняемым освоением средств балансировки роторов, а также методов обнаружения динамической расцентровки валов и выявления причин автоколебаний ротора в подшипниках скольжения.

• начальный, с изучением средств лазерной центровки валов и особенностей обнаружения динамической расцентровки роторов по вибрации агрегата и току приводного электродвигателя,
• расширенный с совместным освоением средств и программ центровки валов и простейшей балансировки роторов, а также методов поиска и устранения причин возникновения автоколебаний ротора,
• полный, с дополнительным изучением особенностей балансировки на нестабильных частотах вращения ротора, экспертной диагностики и путей устранения причин ограничений на балансировку и центровку роторов.

Индивидуальные консультации по методам, приборам и программам центровки валов, балансировки связанных муфтами роторов, экспертной диагностики причин возникающих ограничений на достигаемую эффективность центровки и балансировки.

Особенности центровки валов

Центровка валов в собственных опорах вращения может проводиться двумя практическими способами, используемыми на разных этапах эксплуатации агрегатов.

Первый - центровка с разомкнутой соединительной муфтой, этот способ обычно используется на этапе первичной наладки агрегатов после ремонта или монтажа на месте эксплуатации, при больших начальных расцентровках валов. При разомкнутой муфте положение геометрической оси каждого вала определяется пространственным положением его опор вращения. Соответственно, результатом центровки валов фактически является обеспечение соосности опор вращения с точностью, определяемой разностью зазоров в его подшипниках. Дополнительную погрешность в определении несоосности опор по несоосности валов с разомкнутой муфтой дает начальная кривизна каждого вала, а также и его статический прогиб в горизонтальных машинах или полная величина зазора подшипника в вертикальных машинах.

При затягивании даже упругой соединительной муфты несоосность валов может изменяться, так как при несовпадении осей валов в месте соединения полумуфт на валы начинает действовать центрирующая оси сила, перераспределяющая, а иногда и многократно увеличивающая статические нагрузки на опоры вращения и смещающая ось вращения вала в опорах. При вращении ротора указанное перераспределение статической нагрузки на опоры вращения и соединительную муфту сохраняется, что достаточно часто приводит к появлению автоколебаний ротора в подшипниках скольжения.

После предварительной центровки не имеющих начальной кривизны валов с разомкнутой муфтой опоры вращения ложатся на одну ось, но затягивание неточно изготовленных полумуфт искривляет форму линии вала, что также приводит к перераспределению нагрузок на опоры вращения и смещению осей каждого из валов, т.е. к их расцентровке. Различие нагрузок на опоры вращения и муфты при несоосности опор и искривлении линии вала в том, что вторая зависит от угла поворота соединенных муфтой валов, и эта нагрузка вращается вместе с валами. Вращающаяся, т.е. динамическая нагрузка на ротор агрегата оказывает разрушающее воздействие на подшипники и муфту, резко сокращая их ресурс.

Центровка валов агрегатов в процессе эксплуатации выполняется, как правило, с затянутой муфтой, и ее практически достижимая цель - поиск компромисса между несоосностью опор вращения и искривлением линии вала из-за первичной кривизны валов и дефектов муфты. Компромиссным решением обычно является достижение минимальной расцентровки валов без учета влияния остаточного искривления линии вала на динамические силы и вибрацию агрегата. Но это решение не гарантирует отсутствия в агрегате колебательных сил на частоте вращения ротора, которые определяются кривизной вала и не снижаются в процессе балансировки агрегата на месте эксплуатации. Поэтому для снижения вибрации агрегата на частоте вращения ротора, сохраняющейся даже после балансировки, приходится либо менять соединительную муфту, либо подбирать угол смещения одной полумуфты относительно другой, совместно минимизируя несоосность валов и величину вибрации агрегата.

То, что измеряемая несоосность валов при затянутой муфте не является показателем отсутствия, как несоосности опор вращения, так и искривления линии вала, подтверждает наличие в некоторых агрегатах после успешной центровки значительных пульсирующих с частотой вращения вала моментов сил. На практике они обнаруживаются как силы, препятствующие повороту валов во время контрольного измерения несоосности роторов, когда вал «застревает» при определенном угле поворота.

Следует также отметить, что искривление линии вала может также возникать из-за смещения полумуфт под действием передаваемого через муфту рабочего момента сил, чаще всего в зубцовых муфтах. Возможна еще одна причина искривления линии вала - несовпадение осей передачи момента сил в полумуфтах. Чаще всего такое несовпадение наблюдается в упругих пластинчатых муфтах, что и является основной причиной часто встречающихся автоколебаний ротора в высокооборотных агрегатах с подшипниками скольжения и пластинчатой муфтой.

Таким образом, расцентровку валов в опорах вращения эксплуатируемого агрегата можно разделить на две части - статическую и динамическую, причем вторая проявляется при вращении роторов. Первая определяется несоосностью опор вращения и устраняется путем центровки валов с разъединенной муфтой, но необходим учет дополнительной несоосности опор из-за их теплового смещения при прогреве опор вращения, из-за разной толщины смазочного слоя и из-за разного износа вкладышей в подшипниках скольжения. Вторая определяется начальной кривизной валов, качеством изготовления и износом соединительных муфт, а также разбросом жесткостей упругих элементов муфты и устраняется, как правило, путем замены муфты, подбора жесткостей упругих вкладышей или подбора угла разворота полумуфт друг относительно друга.

Статическая расцентровка обнаруживается и оценивается достаточно просто - по измерениям несоосности валов с разомкнутой муфтой. Обнаружение и оценка динамической расцентровки производится по косвенным признакам. Таких признаков несколько, но каждый из них имеет ограниченную достоверность. Так, на остановленном агрегате обнаружить динамическую расцентровку можно:

• путем сравнения результатов измерения несосности валов до и после размыкания муфты, они не должны различаться больше, чем на тройную ошибку измерения,
• путем сравнения результатов измерения несосности валов с затянутой муфтой при разных начальных углах поворота ротора, они также не должны различаться больше, чем на тройную ошибку измерения,
• путем измерения момента сил, требуемого на проворот ротора остановленного агрегата при разных начальных угловых положениях ротора, он не должен различаться больше, чем в три раза,

При работающем агрегате признаками динамической несоосности валов, соединяемых муфтой, могут быть:

• высокий уровень вибрации, по крайней мере, двух из четырех опор вращения агрегата на кратных (2-5) гармониках частоты вращения ротора, которые по виброскорости превышают треть от уровня первой гармоники (рис. 13.3.), если первая превышает норму, или треть от нормы. При этом следует исключить из рассмотрения те гармоники, которые могут расти по другим причинам или из-за других дефектов, например, гармонику с частотой 100Гц в электрических машинах переменного тока,
• появление в силовом токе одной их фаз приводного электродвигателя модуляции тока частотой вращения ротора с амплитудой боковой гармоники тока более чем на 1-2% (рис.13.4)
• появление в спектре огибающей случайной вибрации подшипников от сил трения по крайней мере трех опор вращения из четырех признаков сильного боя вала (рис.13.5.).

Рис.13.3.Спектры виброскорости опор вращения агрегата с двух сторон муфты при расцентровке валов, измеренные в радиальном направлении.

Рис.13..4. Спектр тока электродвигателя агрегата с динамической расцентровкой роторов.

Рис.13.5. Спектр огибающей высокочастотной вибрации опор вращения агрегата с динамической расцентровкой роторов, наблюдается одновременно на нескольких опорах вращения

Автоколебания ротора в подшипниках скольжения

Автоколебания ротора в подшипниках возникают в узлах вращения с большими флуктуациями сил трения, сравнимыми со статической нагрузкой на подшипник, и при увеличенных зазорах в подшипнике. Как правило, такая ситуация складывается в роторах с высокими скоростями вращения и мало нагруженными подшипниками скольжения, особенно при появлении дополнительных пульсирующих моментов, в том числе и периодических. Автоколебания роторов на докритических частотах вращения в подшипниках с масляными ваннами чаще всего происходят на частоте в одну вторую от частоты вращения ротора, автоколебания роторов на закритических частотах вращения (с неразрывным масляным слоем) - на частоте чуть меньше половины оборотной частоты и/или на частоте резонанса ротора в подшипниках. Исключение составляют насосные агрегаты, где в формировании автоколебаний участвуют и гидродинамические силы в потоке перекачиваемой жидкости, поэтому частота автоколебаний может быть существенно ниже.

В основную совокупность причин автоколебаний (при отсутствии ошибок в конструктивном исполнении агрегата) следует внести:

• перераспределение статической нагрузки на опоры вращения агрегата из-за расцентровки опор вращения,
• динамические перемещения оси вращения вала с принудительным изменением толщины смазочного слоя (или точки формирования масляного клина) из-за динамической расцентровки валов, неуравновешенности ротора, и других сил,
• повышенная турбулентность потока смазки из-за изменений ее вязкости, загрязнения смазки, неровностей поверхностей трения в зоне нагружения, и других причин,

Соответственно, начинать работы по устранению автоколебаний роторов в эксплуатируемых агрегатах рекомендуется с устранения статической и динамической расцентровок валов, в том числе с ремонтом или заменой соединительных муфт и последующей балансировкой ротора на месте. Если центровкой и последующей балансировкой автоколебания не убрать, можно рекомендовать контроль параметров смазки и каналов ее подачи в подшипники с наиболее характерными признаками автоколебаний. Если и эти работы не дают результата, рекомендуется проводить регламентные работы по восстановлению величины и равномерности зазора в соответствующем подшипнике, в зоне его нагружения, в том числе с заменой вкладышей.

Центровка валов электродвигателей и механизмов производится с целью, чтобы их оси находились на одной прямой. Несоосные вращающиеся валы создают значительные нагрузки, приводящие к разрушениям, преждевременному выходу деталей из строя и значительному шуму.

Соосно выставить механизмы не всегда получается, поэтому применяют с компенсацией расцентровки осей упругими элементами. Они выполняют свои функции до определенной величины несоосности. Центровка валов по полумуфтам наиболее удобна. Их поверхности являются базовыми, на них и крепятся измерительные приспособления. В теплоэнергетике большая часть машин работает с упругими втулочно-пальцевыми муфтами (МУВП). В мощных агрегатах применяются зубчатые муфты (МЗ).

Параметры центровки

Центровка валов индикаторами проверяется по следующим параметрам:

• R - взаимное радиальное смещение цилиндрических поверхностей полумуфт (радиальная расцетровка).
• T - разница раскрытия торцов полумуфт в вертикальной и горизонтальной плоскостях (торцевая или угловая расцентровка).

Требования к муфтам

Допустимая расцентровка уменьшается с ростом частоты вращения. Она составляет для МУВП 0,12 мм при 1500 об/мин и 0,05 мм при 3000 об/мин.

Важно! При выборе муфты необходимо проверить соответствие ее характеристик техническим условиям, согласно которым ее осевое и радиальное биение не должно быть выше 0,05 - 0,08 мм. Посадка на валу создается плотная. До разборки на полумуфты наносятся метки, по которым можно будет восстановить их взаимное расположение. Нарушение этих правил может уменьшить точность центровки.

Горизонтальность установки валов

Фактически ось не является прямой, поскольку изгибается под влиянием собственного веса и других нагрузок. При центровке агрегата нужно контролировать положение валов относительно горизонта. Контроль производится на шейках подшипников. Можно использовать рядом расположенную ровную поверхность вала с помощью уровня «Геологоразведка» (цена деления 0,1 мм на 1 м).

Устройства для контроля центровки

Опытные мастера способны произвести контроль центровки, приложив металлическую линейку к муфте и по просвету определив соосность. Но для большей уверенности, чтобы уложиться в норму, можно воспользоваться пластинчатым щупом или индикатором ИЧ-0,01. Последний обеспечивает необходимую точность 0,01 мм, которой достаточно, чтобы уложиться в норму.

Сначала разъединяются полумуфты, а затем на них или на валах рядом устанавливают приспособления для центровки валов электрических машин. Они должны быть достаточно жесткими, чтобы не прогибались в процессе измерений. Измерения можно проводить также при соединенных муфтах.

После установки и укрепления приспособлений проверяется работоспособность механизма индикатора. Для этого следует оттянуть и вернуть на место измерительные стержни. При этом стрелка должна прийти в исходное положение.

Осевые и радиальные зазоры проверяются путем одновременного поворота обоих роторов из исходного положения на углы 90°, 180° и 270° в сторону вращения привода.

Как центрировать агрегаты?

Перед измерениями проверяется затяжка анкеров и Ослабление крепления, наличие трещин в раме, дефекты фундамента, неравномерная осадка пола являются причинами нарушения центровки при работе механизмов.

Приспособления устанавливаются на полумуфты, затем замеряется расцентровка:

• радиальная в вертикальной плоскости;
• радиальная в горизонтальной плоскости;
• торцевая в вертикальной плоскости;
• торцевая в горизонтальной плоскости.

По результатам измерений производится корректировка положения осей валов. Для этого опоры перемещают по вертикали с помощью прокладок, а по горизонтали болтами, расположенными на раме. Центровочную скобу устанавливают в положение большего значения параметра расцентровки, после чего опоры перемещают на величину фактической расцентровки.

Центровка валов производится поочередно в горизонтальной и вертикальной плоскостях. После окончания процесса перемещения и фиксации опор измерения производят повторно. Если это необходимо, их корректируют снова.

Центровка насосных установок

Центровка валов насоса и электродвигателя необходима для балансировки вращающихся деталей. Это относится не только к колесу и валу, но и к ротору электродвигателя. Обязанностью изготовителя является демонстрация агрегата в рабочем режиме подачи без превышения допустимого уровня вибрации. Цены на промышленные агрегаты высокие, а при дальнейшей эксплуатации доказать вину производителя будет почти невозможно.

Стандарты предусматривают, что после пуска ответственность за вибрацию в дальнейшем ложится на потребителя. Испытания насоса должны проводиться на штатном месте его эксплуатации. Особое внимание уделяется фундаменту и опорной раме, на которую устанавливаются двигатель и насос.

Места стыковки (монтажные приливы) должны быть тщательно обработаны, чтобы размеры зазоров не были больше 0,2 мм на 1 м стыка. В местах соединений предусматривается возможность регулировки уровней прокладками толщиной от 1,5 до 3 мм.

Для насосов мощностью выше 150 кВт по стандарту центрирование производится винтами в вертикальной и горизонтальной плоскостях (не менее шести винтов для горизонтального насоса и не менее четырех - для вертикального). Их количество зависит от веса оборудования.

Важно! Центровка соединения привода и насоса производится и контролируется перед монтажом и в течение всего периода эксплуатации. Также нужно обратить внимание, что двигатель и насос бытового назначения помещаются в общем корпусе и отцентрированы на заводе. Их контролировать и выставлять не нужно.

Если между насосом и двигателем установлен редуктор, в первую очередь следует отцентровать его и закрепить штифтами. Остальные валы агрегата ориентируются по нему. При поступлении насосов с завода в сборе с электродвигателями центровка валов агрегатов производится по двигателям. При сборке насоса на опорной раме вал двигателя выставляется по нему.

Балансировка карданного вала

Центровка карданного вала производится для устранения вибраций, возникающих при работающем двигателе. Причинами дисбаланса могут быть:

• нарушение требований в технологии изготовления вала или после его ремонта;
• неправильная сборка;
• нарушена центровка деталей вала и сопрягаемых частей трансмиссии;
• погрешности термической обработки изделия;
• механические повреждения.

Сначала выявляется дисбаланс, а затем производится его устранение путем установки противовеса. Работа производится на специальном оборудовании станции техобслуживания. Для этого используют

Реальные условия работы карданного вала имитируются за счет его вращения электродвигателем через передачу (обычно ременную).

Отклонения определяются датчиками, перемещающимися по длине вала. Специальная программа обрабатывает результаты измерения, после чего определяется место установки и величина балансировочного груза. Специалист по техобслуживанию добавляет груз, высверливает металл или устанавливает прокладки для обеспечения соосности.

Приборы для центровки

Произвести самые простые измерения при проверке центровки валов можно с помощью складного метра и металлической линейки. Для правильных измерений необходимо более точное приспособление для центровки валов: скоба с отсчетным устройством, пластинчатый щуп, микрометр, штангенциркуль.

1. Штангенциркуль - прибор для измерения диаметров (наружных и внутренних) и длины деталей до 4000 мм. Отдельные типы позволяют определять глубины, расстояния до внутренних и наружных уступов, производить разметку. Уровень точности составляет от 0,01 мм до 0,1 мм. Приборы могут быть механическими и цифровыми - с выводом измеренных значений на дисплей. Измерения производят с ослаблением крепления штанги, после чего передвигают измерительную наружную губку, пока вал слегка не зажмется с двух сторон. Затем винтом микрометрической подачи подводится рамка с нониусом и закрепляется зажимом. Целые миллиметры отсчитываются по делениям на штанге, а доли - по нониусу.
2. Микрометр - прибор для измерения наружных диаметров и длины деталей до 2000 мм с точностью от ±0,001 мм до 0,01 мм. При проведении измерений деталь зажимается мерительными поверхностями прибора путем вращения микрометрического винта с трещоткой, пока последняя не начнет проскальзывать.
3. Скобы с отсчетным устройством служат для измерения внешних диаметров и длины деталей до 1000 мм. Прибор для центровки валов крепится на переставную пятку, а на подвижной находится индикатор с делениями. Измерения можно производить с точностью от ±0,002 до 0,01 мм.
4. Пластинчатый щуп - набор калиброванных пластин для измерения зазоров между торцами полумуфт центрируемых валов. Его можно применять как индикатор зазора между штифтом центровочной скобы и корпусом полумуфты. Пластины щупа вставляют в зазор с небольшим трением, которое поддерживается приблизительно одинаковым при каждом измерении.
5. Уровень - прибор для проверки горизонтальности плит фундамента и рам агрегатов с приводами, а также для выверки линий валов электроприводов и механизмов. Применяют рамное устройство типа «Геологоразведка», где угол наклона определяется перемещением микрометрического винта, пока воздушный пузырек в ампуле с жидкостью не достигнет нулевого положения.

Лазерная центровка валов

Системы лазерной центровки выпускаются одно- и двухлучевые. Последняя является более точной и функциональной.

Измерительный блок устанавливается на валу и создает лазерный луч вдоль его центра вращения. От противоположного блока, установленного на сопрягаемом валу, детектируется другой луч. Оба сигнала улавливаются фотоприемниками, и при разных угловых положениях валов с высокой точностью определяется их расцентровка. Путем сравнения показаний при разных угловых перемещениях валов можно производить их центровку в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Система «Квант-ЛМ»

Большой популярностью пользуется центровка валов с применением лазерной системы «Квант-ЛМ», разработанной компанией «БАЛТЕХ». Производится центровка машин горизонтального и вертикального исполнения. Встроенный вычислительный блок сравнивает и обрабатывает сигналы от измерительных блоков. Результаты выводятся на дисплей, где показано состояние центровки относительно допустимой области, выделенной зеленым цветом, и запредельной зоны (красный цвет).

Система «Квант-ЛМ» позволяет устранить вибрации, уменьшить количество простоев и ремонтных работ, увеличить срок службы подшипников, уплотнений и муфт.

Заключение

Расцентровка роторов агрегатов является распространенным дефектом, который можно устранить. Для этого необходимо знать влияющие на нее факторы и способы центровки валов. Обычно центровка валов производится концентричной и параллельной установкой торцовых поверхностей полумуфт с помощью специальных приборов.

М. А. Каусов, консультант журнала «Новости теплоснабжения»

Одним из распространенных дефектов в работе насосов, дымососов и вентиляторов является расцентровка роторов агрегата. О методах центровки и основных факторах, влияющих на нее, пойдет речь в этой статье.

Центровка агрегата

Как известно, задача центровки - установить оси валов так, чтобы они составляли одну прямую линию. Понятие «ось» само по себе идеально, а в жизни приходится иметь дело с реальными предметами (деталями машин), у которых всегда есть погрешности изготовления. Поэтому, чтобы избежать возникновения нагрузок от несоосно вращающихся валов, применяют компенсирующие соединительные муфты. Они способны передавать крутящий момент от привода рабочему органу с некоторой расцентровкой валов, компенсируя возникающие нагрузки своими упругими элементами. Допуски на центровку валов агрегатов задаются в зависимости от типа соединительной муфты и рабочей скорости вращения роторов агрегата. Измерительной базой для контроля соосности валов служат поверхности самих полумуфт.

Напомним что, нормативной документацией предъявляются требования к радиальной и торцевой расцентровке. Радиальной расцентровкой называют взаимное смещение осей, а торцевая расцентровка определяет угол перегиба общей оси валов агрегата. В общем случае присутствуют обе составляющие, расположенные в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

В большинстве машин, работающих в теплоэнергетике, применяются муфты упругие втулочно-пальцевые (МУВП). Для машин большой мощности применяют компенсирующие зубчатые муфты (МЗ). Допустимую радиальную расцентровку R контролируют по взаимному смещению цилиндрических поверхностей полумуфт, а торцевую - T - по разнице раскрытия торцов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для МЗ допускается R = 0,05 мм и T = 0,04 мм. Для МУВП, работающей с синхронной частотой 1500 об./мин, R = 0,12 мм и T = 0,12 мм, а для частоты 3000 об./мин R = 0,05 мм и T = 0,05 мм.

Требования к соединительным муфтам

Компенсирующий эффект соединительной муфты зависит от ее фактического состояния. Поэтому перед центровкой необходимо убедиться, что муфта соответствует ТУ, по радиальному и осевому биению относительно оси вращения (норма обычно не более 0,05 ... 0,08 мм), а также имеет плотную посадку на валу (задается сборочным чертежом). Кроме того, необходимо помнить, что собирать полумуфты можно только в единственном взаимном положении (в котором производилась расточка). Желательно до разборки муфты нанести на полумуфты метки, определяющие их взаимное положение. Любой из этих дефектов соединительной муфты может отрицательно сказаться на точности центровки, а при работе агрегата привести к ее нарушению.

Горизонтальность установки валов

Под действием собственного веса и рабочих нагрузок ось вала представляет собой плавную кривую линию. При центровке агрегата необходимо контролировать положение валов относительно горизонта. Если подшипники скольжения установлены на рабочей машине или на электродвигателе, то линии валов целесообразно расположить как показано на рис. 2, причем горизонтальное положение должен занимать вал с подшипниками скольжения. Для большинства агрегатов характерно положение осей, с горизонтальным положением опор N2 и N3 (рис. 3). Вариант на рис. 4 имеет место для неравномерной осадки фундамента и дефектах монтажа агрегата. Средством контроля может служить уровень «Геологоразведка» с ценой деления 0,1мм на 1м. Контроль производится непосредственно на подшипниковых шейках или на ближайшей ровной поверхности вала.

Приспособления для контроля центровки

Зачастую, не имея необходимого приспособления, слесарь, чтобы проконтролировать центровку, прикладывает линейку к муфте и, глядя на просвет, определяет отклонение валов. Но надеяться на глазомер в таком ответственном деле опрометчиво, слишком много факторов упускается из виду (точность порядка 0,1мм). Да и как определить, достигнута норма или нет? Хотя следует отметить, что не перевились еще мастера, способные и таким образом отцентровать агрегат. С другой стороны, существуют лазерные приборы для центровки со встроенным компьютером, имеющие точность до 0,001 мм, которые рассчитывают необходимое перемещение опор агрегата для обеспечения оптимальной соосности валов. Но если необходимо добиться точной центровки и уверенно уложиться в норму, не покупая прибор за 10 000$, то можно воспользоваться несложными приспособлениями - индикатором часового типа «ИЧ 0,01» или пластинчатым щупом, которые дают точность измерения 0,01 мм, достаточную для соответствия норме.

Приспособление для центровки агрегатов с зубчатыми муфтами показано на рис. 5. На полумуфте оно закрепляется с помощью хомута, а начальные зазоры R и T устанавливаются регулировочными болтами. Для измерения используются пластинчатые щупы, требующие определенного навыка работы. При замере зазора набор пластин должен входить с небольшим усилием и оставаться неподвижным без поддержки. Измеряемый размер высчитывается по сумме номинальных толщин щупов. По аналогии можно изготовить устройство с индикаторами часового типа. Применение индикатора существенно облегчит и ускорит процесс измерения радиального смещения. Раскрытие торцев измеряется щупами непосредственно между полумуфтами.

Простейшее устройство для центровки МУВП изображено на рис. 6.

Методика центровки агрегата

Перед центровкой необходимо проверить затяжку крепежных болтов корпусов подшипников и анкерных болтов. Любое ослабление крепления агрегата к основанию, а также трещины в раме, неравномерная осадка и разрушение фундамента способны нарушить центровку агрегата во время его работы.

Для проверки центровки валов по полумуфтам устанавливают приспособление и производят исходные замеры R, T1 и Т2. Затем, совместно поворачивая валы по направлению рабочего вращения на 90°, 180° и 270°, повторяют измерения и записывают в круговые диаграммы (рис. 7).

Совместный поворот валов необходим, чтобы избежать влияния торцевого и радиального биения полумуфт на измерение расцентровки. (Рекомендуется записывать измерения соответствующие положению наблюдателя, при котором он смотрит со стороны рабочей машины на электродвигатель.) Возвращают валы в исходное положение и проверяют первоначальные измерения. Рассчитывают средние значения и проверяют равенство сумм (Rв + Rн) = (Rп + Rл) и (Тв + Тн) = (Тп+Тл). Допустимое неравенство сумм - не более 0,05мм. Неравенство более допустимого значения свидетельствует о неточности некоторых измерений. Далее приводят показания к нулю вычитанием минимального значения R и Т из остальных. Таким образом получается наглядная картина расцентровки агрегата.

Фактическую расцентровку рассчитывают по формулам:

Еу = (Rв - Rн)/2 - радиальная расцентровка в вертикальной плоскости;

Ex = (Rп - Rл)/2 - радиальная расцентровка в горизонтальной плоскости;

Sу = (Tв - Tн)/2 - торцевая расцентровка в вертикальной плоскости;

Sх = (Tп - Tл)/2 - торцевая расцентровка в горизонтальной плоскости.

По полученным результатам в случае необходимости проводят корректировку положения осей валов, перемещая опоры. Для большинства машин центровку осуществляют перемещением электродвигателя. В вертикальной плоскости положение регулируют подкладками. Подкладки набирают из металлических пластин и фольги П-образной формы, причем габариты прокладок должны соответствовать опорной поверхности лапы электродвигателя. При установке двигателя на подкладки необходимо проверить плотность прилегания лап щупами. Двигатель должен стоять на опорах всеми лапами. Затяжку производят «крест на крест» равномерно. В противном случае при затяжке крепежных болтов произойдет перекос электродвигателя.

В горизонтальной плоскости двигатель удобно перемещать специальными болтами, установленными на раму.

Перемещение оси вала двигателя можно контролировать по перемещению полумуфты, используя центровочное приспособление. При этом необходимо установить центровочную скобу в положение, соответствующее измерению корректируемого параметра расцентровки со стороны большего значения. Затем переместить опоры двигателя так, чтобы измеряемый размер уменьшился на величину, соответствующую фактической расцентровке.

Центровку проводят последовательно в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Y1 = Ey + L2.Sу/D - перемещение подшипника №1 в вертикальной плоскости;

Y2 = Ey + L1.Sу/D - перемещение подшипника №2 в вертикальной плоскости;

XI = Eх + L2.Sх/D - перемещение подшипника №1 в горизонтальной плоскости;

Х2 = Eх + L1.Sх/D - перемещение подшипника №2 в горизонтальной плоскости,

где D - диаметр полумуфты, на которой производят измерения.

После перемещения и фиксации опор проводят контрольное измерение расцентровки, при необходимости ее корректируют. Там, где это предусмотрено, устанавливают контрольные штифты, предотвращающие перемещения опор от вибрации и случайных нагрузок.

Факторы, влияющие на центровку агрегата

Если шейки полумуфт валов агрегата имеют прогиб, то отцентровать их в пределах нормы невозможно, т. к. величина прогиба будет оказывать влияние на измерение центровки.

При работе насоса центровку могут нарушить нагрузки от трубопроводов при разрушении опор или недостаточной компенсации их деформаций. По требованиям ТУ трубопроводы не должны передавать нагрузок на насос.

Центровка - тонкая заключительная сборочная операция, поэтому на стадии ремонта необходимо выявить и устранить все неисправности агрегата и причины расцентровки.

«Центровка гост, нормы и допуски» – достаточно обсуждаемая тема среди специалистов-центровщиков и предмет наиболее часто задаваемых вопросов слушателями нашего курса ТОР-101 «Основы центровки» в лицензионном Учебном Центре компании «БАЛТЕХ». Связано это с отсутствием единого российского стандарта на проведение центровочных работ, что, в свою очередь, обусловлено большим разнообразием способов соединения валов и типов муфт.

Допуски на центровку определяются типом муфт и скоростью вращения валов – чем больше скорость вращения валов, тем более «строгие» допуски на центровку. Также допуски и нормы несоосности тесно связаны с типом используемой муфты. Что касается муфт, то существуют следующие ГОСТы на их предельные смещения:

• ГОСТ 20720-93 Муфты кулачково-дисковые.
• ГОСТ 20742-93 Муфты цепные.
• ГОСТ 21424-93 Муфты упругие втулочно-пальцевые.
• ГОСТ 25021-93 Муфты упругие с промежуточным диском.
• ГОСТ 26455-97 Муфты дисковые полужесткие.
• ГОСТ Р 50895-96 Муфты зубчатые.
• ГОСТ 5147-97 Муфты шарнирные.

Но данные ГОСТы больше рассчитаны для конструкторов и проектировщиков, и не учитываю тепловые, динамические и технологические факторы влияния на расцентровоку, реально существующие на практике. Реальные же допуски на центровку в разы (а то и на порядок) меньше, приведенных в вышеназванных ГОСТах. Поэтому, при проведении центровочных работ, в первую очередь, необходимо руководствоваться данными паспорта на механизм, и так называемыми «общепринятыми рекомендациями по центровке валов» для муфт МУВП, которые можно найти в технической литературе по монтажу и ремонту. Так, например, согласно данным рекомендациям, для муфт, вращающихся со скоростью 3000 об/мин считается максимально допустимой параллельная и угловая расцентровка до 0,05 мм, но мы рекомендуем всегда стараться стремиться к «нулю». Для тех же муфт, но вращающихся со скоростью 1500 об/мин, уже допустимая параллельная и угловая расцентровка до 0,12 мм, но старайтесь делать точнее.

Лучше всего пользоваться допусками на центровку, рекомендуемыми компанией «БАЛТЕХ» (Табл.1):

Данная таблица составлена на основе большого коммерческого и производственного опыта специалистов компании «БАЛТЕХ» и призвана минимизировать износ оборудования и обеспечить 10-летнюю среднюю его наработку на отказ. Пользуясь таблицей допусков «БАЛТЕХ», следует помнить, что данная таблица носит усредненный характер и не учитывает особенностей конкретного типа механизма. Поэтому, руководствуясь вначале работ данной таблицей, следует нарабатывать собственную статистику для вашего оборудования, и при необходимости, вносить поправки в нормирование допусков.

Вопрос соблюдения допусков центровки очень легко решается, если пользоваться лазерными системами центровки или «КВАНТ-ЛМ» , в программное обеспечение которых «зашита» активная таблица допусков. Программа лазерных систем BALTECH SA-4600 или «КВАНТ-ЛМ» сравнивает результаты центровки с рекомендуемыми допусками и сигнализирует цветом (красный, желтый, зеленый) о качестве центровки.