Изменяются ли цилиндры при изменении центровки. Центровка и выверка валов

«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.

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

Выверка и наладка передач, соединяющих валы двигателя и машины, необходимы для нормальной работы электропривода. Они выполняются в процессе монтажа электропривода и заключаются в том, чтобы добиться необходимого расположения электродвигателя относительно закрепленной рабочей машины. Их взаимное расположение определяется видом передач. Различные передачи выверяют различными способами.

Достаточно трудоемкой является выверка непосредственных соединений валов электродвигателя и рабочей машины или механизма с помощью муфт. Для нормальной работы электропривода здесь требуется такое взаимное расположение ЭД и производственного механизма, при котором оси их валов находились бы на одной прямой линии. Подобную выверку передачи часто называют центровкой. Добиться точного выполнения этих требований бывает трудно, поэтому допускаются некоторые отклонения от них. К высокоскоростным электроприводам и жестким соединениям (например, с помощью поперечносвертной муфты) предъявляются более жесткие требования, чем к низкоскоростным электроприводам и эластичным (упругим) соединениям.

Непосредственные соединения выверяют в два приема: предварительно и окончательно. Предварительная выверка может выполняться с помощью металлической линейки (без специальных приспособлений) следующим образом. Линейку прикладывают ребром к ободу в верхней точке полумуфты на валу машины и проверяют, есть ли зазор между ребром линейки и второй полумуфтой. При наличии зазора под лапы электродвигателя подбивают стальные прокладки толщиной 0,5-0,8 мм до его ликвидации. Если таких прокладок требуется более трех-четырех, их заменяют одной соответствующей толщины, так как большое число прокладок нарушает центровку двигателя при закреплении. Осевое смещение определяют, прикладывая линейку к боковым поверхностям полумуфт, а осевые зазоры устраняют поворотом электродвигателя в горизонтальной плоскости.

При высокой точности центровки пользуются специальными скобами, которые закрепляют на ступицах обеих полумуфт с помощью болтов и хомутов (рисунок 8, а). Зазоры А и Б замеряют с помощью щупов в четырех точках по окружности через 90°, начиная с верхней точки. Изменяя положение вала электродвигателя, добиваются равенства одноименных зазоров при любом угле поворота.

Рисунок 8 – Выверка соосности валов электродвигателя и машины при соединении их муфтами:
а - с помощью скоб; б - с помощью изогнутых проволок; 1 - вал машины; 2 - скобы; 3 - вал электродвигателя; 4 - проволока; 5 - полумуфты.

Выверку соединений муфтами валов двигателя и рабочей машины в производственных условиях часто выполняют с помощью двух жестких проволок, закрепленных на ступицах обеих полумуфт. Свободные концы предварительно заточенных на конус проволок загибают навстречу друг другу буквой Г (рисунок 8, б). Между остриями стрелок оставляют небольшой зазор (до 1 мм). Обе полумуфты скрепляют болтом (не жестко) и вращают от руки. Изменение зазоров между проволочками в очках 0°, 90°, 180° и 270° замеряют щупом или определяет визуально. При вращении полумуфт добиваются такого положения двигателя в вышеуказанных точках, чтобы зазоры не изменялись.

Электродвигатели с выверенной передачей закрепляет на опорном основании с помощью болтов и гаек и снова выверяют точность установки, так как при закреплении центровка может быть нарушена.

При выверке ременных передач добиваются, чтобы валы электродвигателя и рабочей машины были параллельны, а поперечные оси шкивов находились на одной прямой. Несоблюдение этих условий при плоскоременной передаче приводит к спаданию ремня, а при клиноременной - к преждевременному ее изнашиванию.

В зависимости от межосевого расстояния выверку можно осуществлять металлической линейкой (при малом), либо с помощью нитки или тонкой проволоки (при любом межцентровом расстоянии). При одинаковой ширине шкивов двигатель перемещают до тех пор, пока натянутая нитка не коснется одновременно четырех диаметрально противоположных точек на торцах обоих шкивов. Если межцентровое расстояние небольшое, то для этой цели удобнее пользоваться металлической линейкой, которую прикладывают к шкивам боковой поверхностью (ребром) и добиваются касания четырех диаметрально противоположных точек шкивов.

Если ширина шкивов различная, выверочную линейку прикладывают ребром к двум диаметрально противоположным точкам на торце большего шкива и добиваются, чтобы зазоры между линейкой и крайними точками на торце меньшего шкива были равны половине разности ширины шкивов. В случае, если межосевое расстояние больше длины линейки, то выверить передачу можно с помощью отвесов, переброшенных через поперечные оси шкивов, под которыми натянута нитка.

После выверки передачи электродвигатель закрепляют на опорном основании, передачу закрывают защитным кожухом, обмотки двигателя соединяют по соответствующей схеме и подключают к источнику питания.

Рисунок 9 – Выверка установки электродвигателя с ременной передачей при разной ширине шкивов

Перед окончательным закреплением выверяют горизонтальное положение двигателя, а также совпадение его оси с осью вала приводимого механизма (выверка линии валов). При ременной передаче такую выверку выполняют с помощью стальных линеек, прикладываемых к торцам шкивов (при одинаковой их ширине). Если ширина шкивов разная, выверку делают шнуровыми отвесами (рисунок 9). От приводимого шкива до пола опускают два отвеса Л и Б и протягивают между ними шнурок, образующий прямую линию. От середины шкива электродвигателя тоже опускают два отвеса В и Г и перемещают электродвигатель до совпадения отвеса его шкива со шнуром.

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.