Когда должна производится центровка валов. Центрирование коленчатого вала

По конструкции валы могут работать или совместно на изгиб и кручение (основной случай) или только на кручение (что реже), оси - работают только на изгиб. Основное их отличие в том, что

Вал передает момент вращения, а ось служит исключительно для соединения деталей (оси могут быть как вращающиеся, так и неподвижные).

Для правильной оценки прочности вала следует внимательно назначать воспринимаемую им рассчетную нагрузку, с учетом наибольших, хоть и редко встречаемых значений, так и в части ее изменений во времени с учетом абсолютных и относительных нагрузок различных уровней, важно насколько возможно точно выявить характер и величину нагрузок. Основным условием, определяющим надежность и долговечность эксплуатации электрических машин является правильно выполненная центровка валов.

Центровка валов включает в себя две основные операции: выверку оси общего вала (выверку линии валов) и собственно центровку, то есть устранение боковых и угловых смещений машин и механизмов.

Для обеспечения правильного распределение нагрузок между подшипниками валы соединяемых машин должны быть установлены в такое положение, при котором торцовые плоскости полумуфт в горизонтальной и вертикальной плосткостях будут параллельны, а оси валов продолжением одна другой, без смещений. Под действием собственного веса ротора ось вала каждой электрической машины принимает несколько изогнутую форму. Если соединяемые валы установить строго горизонтально, то изгибы осей валов приведут к тому, что торцовые плосткости полумуфт не будут параллельны и получат раскрытие сверху. В этом случае оси валов будут продолжением одна другой. При работе такого агрегата его валы будут вибрировать, оказывая вредное влияние на подшипники и другие части механизма.

Выверка линии валов по уровню . При одновременном монтаже двух частей (например, двигатель и генератор), для выполнения этой операции есть несколько способов.

Несоосностью валов называют такое их взаимное расположение, при котором центрируемые оси и имеют боковое (радиальное) или угловое (осевое) смещение относительно друг друга.
Величины допустимых смещений определяются конструецией применяемых муфт, имеющих разную компенсационную способность. Под компенсационной способностью следует понимать способность некоторых типов муфт компенсировать неточность выверки соосности валов соединяемых машин.

Валы, соединяемые при помощи жесткой поперечно-свертной муфты практически не допускают боковых и угловых смещений так как при таком соединении они должны работать как общий вал.

Технологическая последовательность операций по монтажу электрических машин зависит от их габаритов и способов поставки (в собранном или разобранном виде).

Перед центровкой валов должны быть выполнены следующие подготовительные работы: подготовка рабочего места; проверка шеек валов, проверка состояния полумуфт к насадке, нагрев полумуфт, насадка полумуфт, очистка и осмотр вкладшей подшипников, проверка положения шеек вала в нижних вкладышах, предварителльная проверка совпадения линии валов, проверка радиального биения валов и полумуфт, проверка полумуфт на осевое биение.

Остановимся на наиболее важных моментах

При подготовке муфт к насадке на вал необходимо замерить посадочное отверстие ступицы полумуфты и диаметр конца вала и убедиться в отсутствии конусности в отверстии полумуфты и на посадочной части вала.

Отверстие в ступице и посадочная часть вала должны иметь форму цилиндра. Для тяжелых условий работы полумуфты насаживают на валы в горячем состоянии с натягом, обеспечивающим необходимую прочность насадки. Величина натяга считается достаточной, если диаметр отверстия в ступице полумуфты, насаживаемой в горячем состоянии будет до нагревания меньши диаметре посадочного конца вана на 0,08-0,1 мм. на каждый 100 мм. диаметра вала.

При такой разнице в диаметрах создается натяг, обеспечивающий достаточную прочность насадки. Допускать слишком большую величину натяга не следует, так как это может привести к разрыву ступицы, при меньшем натяге возможно провертывание полумуфт на валу при передаче больших моментов.

При насадке полумуфт посадочный конец вала и отверстие в ступице должны быть очищены от осевшей на них пыли, заусенцев, шероховатостей и т.п.

Небольшие полумуфты с призматической шпонкой в холодном состоянии насаживают вручную. Для насадки полумуфты в горячем состоянии заранее подготавливают приспособления для переноса нагретой муфты, а также для ее насадки.

У двигателей с коническим концом вала на валу предусмотрена нарезка и коническая полумуфта насаживается на вал путем затяжки гайкой.

Перед сопряжением валов проверяют радиальное и осевое биение валов и насаженных полумуфт. Совпадение линий валов предварительно проверяют по полумуфтам при помощи измерительных инструментов.

Радиальное биение вала и полумуфт

Радиальное биение вала проверяют в нескольких плосткостях по длине вала. При этом окружность вала делят на восемь равных частей. Для проверки используют индикатор часового типа, который устанавливают на жесткое основание с таким рассчетом, чтобы измерительный стержень индикатора касался поверхности вала. Для проверки муфт на осевое биение два индикатора устанавливают в диаметрально противоположных точках торца полумуфты на одинаковом расстоянии от оси вращения вала. Для замеров окружность делят на четное число равных частей (например на 8) и торцевое биение определяют на основании восьми пар замеров. Если замер произведен правильно, то сумма верхего и нижнего зазоров равна сумме боковых зазоров (или разница не более 0,03 мм.).

В практике электромонтажных организаций применяют ряд своих способов центровки валов. К ним относятся:

Центровка валов при помощи одной или двух пар радиально-осевых скоб

При угловых смещениях валов т.е. когда а1+а3 больше или меньше а2+а4 (или b1+b3 больше или меньше b2+b4) для центровки рекомендуется применять две пары скоб, сдвинутых одна относительно другой на 180 градусов, как показано на рисунке а, причем одной парой скоб измеряют боковые и угловые зазоры, а другой только угловые на одинаковом расстоянии от оси, измерения проводят при повороте ротора на 0,90,180 и 270 градусов. После измерений проводят необходимые корректировки и перемещения.

Центровка валов по полумуфтам

В скобу вворачивают измерительный болт с контргайкой, боковые зазоры измеряют при помощи щупа между измерительным болтом (или индикаторов) и внешней поверхностью полумуфты, а угловые зазоры - между торцами полумуфт.
В каждом положении полумуфт (0,90,180,270) замеряют один боковой замер и два или четыре угловых зазора. Средние значения угловых зазоров при нескольких замерах определяют как среднее арифметическое путем деления суммы числовых значений зазоров на количество замеров.

Центровка с использованием электромагнитного прижима и индикаторов,

специальное приспособление позволяет производить измерения при центровке валов как индикаторами, так и пластинчатым щупом.

Центровка способом обхода одной точкой.

Если один из валов не может проворачиваться при центровке, зазоры между плоскостями полумуфт можно измерять и при вращении одного вала.

Для этого применяют специальное приспособление, прикрепляемое к полумуфте вала, который может вращаться, или скобы.

Центровка машин с одноопорным валом

В этом случае прицентрованный одноопорный вал одним концом опирается на предварительно выверенный подшипник, а другой его конец распологают так, чтобы выступ одной полумуфты попал в
выточку другой. Прицентрованный одноопорный вал опирается одним концом на поясок полумуфты, а другим, на свой подшипник. Между торцами полумуйт оставляют зазор 1-2 мм. Во время центровки обе полумуфты соединяют двумя-тремя болтами, диаметр которых меньше, чем диаметр болтов муфты. Болты пригоняют по отверстиям полумуфт. Затем производят прицентровку по полумуфтам, как и в случае валов с двумя опорами. Необходимые перемещения подсчитывают по тем же формулам, что и при центровке двух опорных валов одной парой скоб.

Центровка валов электрических машин с зубчатой передачей.

В этом случае за базу прицентровки принимают редуктор, а все перемещения производят за счет электрической машины, прицентровываемой к редуктору.

При этом следует учитывать, что вал ведущего колеса редуктора при работе обычно поднимается на величину вертикального зазора в подшипниках, поэтому вал центрируемого механизма устанавливают выше вала зубчатого колеса на упомянутую величину вертикального зазора.

Центровка валов многомашинных агрегатов

В многомашинных агрегатах прокатных станов, насчитывающих до пяти соединенных между собой механизмов или электрических машин, очень важным условием является линейная центровка валов
в процессе монтажа агрегата. В 3-5 машинных тихоходных преобразовательных агрегатах в качестве приводов используют синхронные двигатели нормального исполнения, подшипники которых не рассчитаны на дополнительные нагрузки от якорей генераторов, имеющим только по одному собственному подшипнику.
Для разгрузки приводных подшипников от дополнительных нагрузок применяют следующий метод: на подшипники агрегата устанавливаются отдельные валы в такое взаимное расположение одного, относительно другого, при котором плоскости фланцев имели бы неоторый угловой развал, который задан рассчетом. Для такого оборудование отдельно рассчитываются и указываются величины нагрузок на подшипники.
Перед началом работ по монтажу оборудования и выравниванию выполняют широкий спектр подготовительных работ.

Допуски на центровку

Проверенные после центровки скобами длиной 250-300мм. величины боковых и угловых зазоров при совместном повороте обоих роторов на 0, 90, 180 и 270 градусов (или 0, 120, 240 градусов) не должны отличаться более чем на 0,03 мм. При другой длине скоб допуски на угловые зазоры долдны быть изменены пропорционально длине скоб (соответственно в большую или меньшую сторону).

При центровке по полумуфтам для одних тех же положений вала боковые и угловые зазоры для муфт диаметром 400 - 500 мм. не должны отличаться более чем на 0,05 мм.

Величина допустимого биения конца вала обычно указывается изготовителем и зависит от быстроходности машин.

Окончательная установка линии валов.
При монтаже средних крупных электрических машин, вертикальное и горизонтальное перемещение ротора в небольших пределах (во избежание нарушения необходимого прилегание шеек вала в обоих нижних подшипниках) производят соответствующим перемещением стоек подшипников. Следует учесть, что при установленном статоре такое перемещение стоек вместе с самим ротором требует соответствующего перемещения и самих статоров, так как в противном случае нарушатся зазоры между статором и ротором.

Правильное положение ротора достигается перемещением фундаментной плиты. После нескольких перемещений фундаментной плиты и стоек подшипников под ними может оказаться большое количество временных прокладок которые следует поочередно заменить постоянными, изготовленными под соответствующие размеры. Устанавливать их следует достаточно плотно, но без ослабления других прокладок, что проверяют щупом или простукиванием. Затем проверяют затяжку анкерных болтов, болтов, крепящих стойки и центровку, после чего приваривают коротким швом гайки анкерных болтов к плите, закрепляют болтами жесткие полумуфты, а также окончательно проверяют центровку и зазору между статором и ротором.

Необходимо также убедиться в том, что при вращении ротор не задевает щитов статора. Для этого у средних и крупных электрических машин производят пробную установку щитов статора. При наличии задеваний несколько уменьшают разбег ротора путем передвигания подшипников в осевом направлении. После этого устанавливают контрольные конические штифты в стойки подшипников и лапы статора. Сначала устанавливают неизолированные штифты, а затем - изолированные.

Сборка, пригонка и соединение муфт

Перед соединением машин с жесткими или полужесткими муфтами необходимо убедиться в отсутствии на торцевых поверхностях полумуфт выбоин, царапин заусенцев и других неровностей, после чего произвести развертку просверленных начерно отверстий для соединительных болтов.
Каждое отверстие развертывают одновременно в обоих полумуфтах (они должны быть предварительно стянуты болтами). Затем до и после установки всех болтов следует определить радиальные биения каждой полумуфты в четырех точках, отстоящих одна от другой на 90 градусов.

если в результате неточной развертки биение превысит допуск на центровку, нужно все отверстия заново развернуть развертками большого диаметра и заменить соединительные болты.

Подвижные соединенния. выполненные при помощи зубчатых муфт, после сборки проверяют на возможность осевого углового смещения валов из-за нагревания, достаточность зазора между крышками и торцами зубьев ступиц, а также между торцами ступиц. Кроме того, в зубчатых муфтах проверяют зазоры в зацеплениях и правильность шага зацепления зубьев (допускаются отклонения по толщине зуба и в шаге +/ - 0,05 мм).

При сборке пружинных муфт проверяют размеры пазов между зубьями полумуфт (они должны быть строго одинаковы) и возможность осевых перемещений пружин.
Кроме того, необходимо убедиться в отсутствии защемлений пружин.

У пальцевых эластичных муфт проверяют диаметры резиновой и кожанной набивок, а также отверстий для них. При этом следует иметь ввиду, что эластичная часть пальцев должна свободно входить в отверстия (разница в диаметрах допускается 2-4 мм). Зазоры между торцами полумуфт допускаются в пределах 5 -8 мм.

Обязательным условием при сборке и подгонке муфт является равномерное прилигание эластичной части всех пальцев к поверхности отверстий по всей их длине (в ведомой полумуфте).

Правильное положение пальцев проверяют следующим образом:
после установки каждого пальца устанавливают наличие смещения одной полумуфты по отношению к другой путем легкого покачивания одного из роторов в обе стороны. При этом необходимо добиться, чтобы величина смещения каждого из пальцев была одинаковой. Если при установке какого-либо пальца смещение не обнаружено, причиной этого может быть неправильная установка или обрабока пальца или неправильные размеры расточки отверстия в ведомой полумуфте.

Для обеспечения надежной и долговечной работы насосного агрегата валы насоса и электродвигателя должны быть установлены соосно, т. е. в пространстве их оси должны лежать на одной прямой. При изготовлении деталей насоса и электродвигателя весьма затруднительно выдержать размеры с точностью, которая обеспечила бы соосность при агрегировании. Поэтому при установке насоса и электродвигателя на общей плите их валы центруют, т. е. регулируют с помощью прокладок.

При поставке агрегированных насосов эту работу выполняет завод-изготовитель. Однако центровка агрегата может нарушиться при транспортировке, а также при деформации тонкостенной фундаментной плиты в результате старения металла или при неравномерном прилегании ее к фундаменту. Схема нарушения соосности валов приведена на рис. 1. В первом случае оси вала смещены в горизонтальной или вертикальной плоскостях, оставаясь при этом параллельными, во втором — они скрещиваются. В обоих случаях, если отклонения превышают определенные величины, агрегат работает ненормально: появляется шум, вибрация, возрастает потребляемая мощность, греются подшипники и муфта. Детали насоса и электродвигателя при такой работе изнашиваются в несколько раз быстрее обычного.

Рис. 1. Схема нарушения соосности валов.

Допустимые отклонения в несоосности валов (табл. 1) зависят от их быстроходности и массы вращающихся деталей. Чем выше стоимость агрегата, тем более жесткие требования предъявляются к соосности валов.

Таблица 1. Допустимые величины перекоса и параллельного смещения осей валов
при диаметре муфты 500 мм (СНиП III-Г. 10.3—69)

При центровке агрегатов необходимо соблюдать следующие основные положения: в агрегатах с редуктором диктующим агрегатом является редуктор, который устанавливают, выверяют и фиксируют штифтами; насос, электродвигатель и гидромуфту центруют по редуктору; в агрегатах с гидромуфтой насос и электродвигатель центруют по гидромуфте, предварительно выверенной, закрепленной и зафиксированной; в агрегатах без редуктора центровку выполняют по насосу, который предварительно выверяют, крепят и фиксируют; центровку агрегата, не имеющего общей плиты, выполняют в два этапа: предварительно — перед заливкой фундаментных болтов и окончательно — после закрепления насоса к фундаменту; центровку агрегата, имеющего общую фундаментную плиту, производят после ее выверки, подливки и затяжки фундаментных болтов. Окончательно валы насосного агрегата центруют после присоединения к нему трубопроводов.

Рис. 2. Центровка валов насоса и электродвигателя:
а — с помощью индикаторов; б — с помощью двух пар скоб и щупа;
1— полумуфта; 2 — скоба; 3 — индикатор; 4 — щуп.

Известно несколько способов контроля соосности валов. Наиболее распространенным является центровка с помощью скоб закрепленных на полумуфтах центруемых валов (рис. 2). Соосность контролируют индикатором. В других конструкциях вместо индикатора применяют болты с заостренными и закругленными концами; зазоры измеряют щупом. Для сокращения времени на центровку валов применяют две пары скоб, располагаемых диаметрально на полумуфтах. Варианты крепления их к полумуфтам показаны на рис. 3.

Рис. 3. Способы крепления скоб к полумуфтам:
1 — полумуфта; 2 — скоба.

В процессе центровки муфту со вставленными пальцами поворачивают и устанавливают поочередно на угол 90, 180, 270 и 360° (при двух парах скоб достаточно проверить зазоры при углах 90 и 180°). При этом отмечают разность показаний индикатора (или разность зазоров). Для достижения соосности электродвигатель (насос, гидромуфту) перемещают в необходимом направлении. Вертикальное перемещение производят за счет подкладывания под лапы металлических пластин, которые следует выбирать такой толщины, чтобы общее количество их не превышало трех. При большем количестве крепление теряет жесткость.

«Прочитали в февральском номере журнала «За рулем» за этот год, что в мастерской г. Каунаса ремонтируют коленчатые валы мотоциклов «Ява» заменой шатуна. Расскажите, пожалуйста, как проверяют после этого центровку вала. От группы «явистов» — П. Русанов, г. Ставрополь».

«При ремонте двигателя мотоцикла ИЖ Планета уронил коленчатый вал. Как восстановить теперь его центровку! — К. Пусков, г. Вышний Волочек».

Соосность, цапф коленчатого вала (и коренной шейки в трехопорных валах) — обязательное условие нормальной работы двигателя. Чем больше их несоосность, тем сильнее вибрация двигателя, выше механические потери и меньше срок службы коренных подшипников коленчатого вала (внутренние их кольца перекашиваются и защемляют шарики или ролики). Иногда страдают даже посадочные гнезда в картере. Коленчатые валы отечественных мотоциклов (кроме «Днепра»), а также «Явы» и «Паннонии» выполнены составными (рис. 1). Их цапфы и шейки (пальцы) соединены со щеками (маховиками) посредством прессовой посадки — диаметр отверстия при этом меньше диаметра пальца или цапфы. В коленчатых валах двухцилиндровых ижевских двигателей мотоциклов ИЖ Юпитер, ИЖ Юпитер 2 цапфы после сборки приварены к щекам.

Чтобы обеспечить соосность (в пределах до 0,01 мм), на заводе цапфы шлифуют уже на собранном коленчатом валу. Вследствие этого наружная (шлифуемая) часть цапфы становится эксцентричной по отношению к запрессованному концу; при ремонте вала замена цапфы без последующей шлифовки невозможна.

Необходимость проверить соосность коленчатого вала возникает обычно после его ремонта, разборки двигателя без соответствующих приспособлений (исключающих деформацию вала) и в других подобных случаях.

Ремонт коленчатого вала, связанный с заменой шатунных подшипников, предусмотрен только на мотоциклах «Ява». Для них завод выпускает специальный комплект: шатун в сборе с роликовым подшипником и пальцем. Методика этой работы подробно изложена в книге «Ремонт мотоциклов «Ява» (А. К. Михеев и Б. В. Синельников, «Машиностроение», 1971).

Соосность цапф (и коренной средней шейки) вала определяют по биению их посадочных поверхностей при вращении вала в поверочных центрах или центрах токарного станка (рис. 2). Величину биения — она- вдвое больше величины несоосности — измеряют закрепленным на стойке индикатором часового типа с ценой деления 0,002—0,01 мм.

В домашних условиях, при отсутствии таких центров соосность вала с достаточной точностью можно определить на ровной поверхности стола или стекла. На цапфы надевают коренные подшипники так, как они располагаются в двигателе. Если внутренние кольца их садятся со значительным натягом (например, у мотоциклов Ява), лучше воспользоваться другими, технологическими подшипниками, даже изношенными, внутреннее отверстие которых шлифуют (хотя бы шкуркой) для более легкой их установки. В противном случае можно повредить вал при монтаже и снятии подшипников.

Далее кладут вал на М-образные подставки, деревянные или металлические, устойчиво закрепленные на столе (рис. 3). К концам вала подводят индикаторы (в крайнем случае можно работать одним) и, вращая вал, определяют на одинаковом расстоянии от подшипников наивысшие и низшие точки цапф, отмечая их соответственно знаками «+ » и « — ».

Поворачивают вал так, чтобы ось шатунного пальца располагалась горизонтально в одной плоскости с цапфами. Наивысшие (или низшие) точки должны находиться при этом примерно в одной плоскости. Если это условие нарушено, значит, щеки развернуты одна относительно другой на шатунном пальце (рис. 4). Ударами молотка по выступающей щеке поворачивают ее в сторону другой щеки до совмещения их в одной плоскости. Добившись этого, вновь определяют места наибольших отклонений цапф и ставят вал так, чтобы шатунный палец находился вверху. Если при этом обе точки «+» окажутся вверху (рис. 5), щеки нужно сжать с противоположной пальцу стороны молотком или струбциной, а если внизу (рис. 6), — наоборот, раздвинуть щеки рычагом. Постепенно меняя их положение, добиваются минимального биения цапф. Допустимой считается величина до 0,03 мм.

Иногда места наибольших отклонений цапф располагаются по обе стороны от оси вала. Это значит, что цапфы отстоят на разных расстояниях от шатунного пальца. Биение, вызываемое этим обстоятельством, устранить правной вала невозможно. Если оно превышает 0,05 мм, вал следует заменить.

Центровку коленчатого вала двигателя Ява 350, имеющего среднюю коренную шейку, проводят аналогичным образом. Сначала добиваются соосности одной цапфы со средней шейкой, а затем другой.

Б. СИНЕЛЬНИКОВ, инженер

Говорят, что валы сосны (коллинеарны), когда их центры вращения лежат на одной линии.

Рис.1.2 Соосность

1.3. Несоосность

Валы несоосны, если их центры вращения не лежат на одной линии во время работы машины.

Рис.1.3 Несоосность

1.4. Стационарные и подвижные машины

Когда центруют две машины, одну из них определяют как стационарную, а вторую – как подвижную. Обычно, приводные машины (например: насос) считаются стационарными, а приводы – подвижными (например: электродвигатели). Поэтому центровка выражается в определении положения подвижной машины относительно стационарной. В валопроводах , где составлены несколько машин (3, 4 или 5) чаще всего в качестве стационарной назначается самый тяжелый агрегат (например: редуктор).

Рис.1.4 Стационарная и подвижная машины

Центр вращения стационарной машины – это опорная линия, принятая за ноль. Несоосность определяется нахождением положения центра вращения подвижной машины относительно стационарной машины в двух плоскостях, горизонтальной (X) и вертикальной (Y).

Рис.1.5 Центр вращения стационарной машины – опорная линия. В системе координат плюс – это направление вправо по горизонтали и вверх по вертикали. Символы показывают часовые значения, соответствующие 9-и и 3-м часам по оси Х и 12-и часам по оси Y.

Рис.1.6 Положение подвижного центра вращения относительно стационарного

1.5. Горизонтальная центровка

Состояние несоосности, при виде сверху, корректируемое перемещением машины в боковом направлении, называется горизонтальной центровкой.

Рис.1.7 Горизонтальная центровка

1.6. Вертикальная центровка

Состояние несоосности, при виде сбоку, корректируемое подкладками (или самовыравнивающимися элементами Балтех) под передние и задние лапы машины, относится к вертикальной центровке

Рис.1.8 Вертикальная центровка

1.7. Виды несоосности

Большей частью обсуждения вопроса центровки валов начинаются с определения двух типов несоосности: параллельной и угловой. Наглядно они представлены на следующих рисунках.

Рис.1.9 Параллельная несоосность

Рис.1.10 Угловая несоосность

Эти иллюстрации соответствуют действительности, хотя они и акцентируют внимание на муфтовом соединении. На многих производствах центровка муфт выполняется прикладыванием линейки для устранения смещения и щупов для устранения раскрытия муфт. Глядя на специфичную точку вдоль линии вала, многие люди заменяют понятие «смещения» термином «параллельная несоосность». Такая трактовка подразумевает то, что оси вращения обеих валов расположены на равном расстоянии друг от друга во всех точках вдоль их длины.

В подавляющем большинстве случаев такой параллельности НЕ СУЩЕСТВУЕТ потому, что оба типа несоосности – параллельная и угловая – присутствуют всегда одновременно.

1.8. Смещение вала

Смещение – это отклонение положения от известной опорной точки. Смещения характеризуются величиной и направлением отклонения. При центровке валов смещением называют отклонение оси вращения одного вала относительно другого в заданной точке (или плоскости) вдоль его длины.

Замечания к рисунку ниже:

• Смещение относится к оси вращения вала подвижной машины относительно вала стационарной.
• В точке 1 ось вращения подвижного вала расположена на 0,35 мм ниже.
• В точке 2 ось вращения подвижного вала расположена на 0,12 мм ниже.
• В точке 3 ось вращения подвижного вала расположена на 0,05 мм выше.
• В точке 4 ось вращения подвижного вала расположена на 0,38 мм выше.

Рис.1.11 Смещение вала. Отклонение оси вращения одного вала относительно оси вращения другого в заданной точке (или плоскости) по длине вала.

Важно запомнить, что наша цель центровки – сделать оси вращения обеих валов соосными так, чтобы исключить смещение во всех точках по длине вала.

1.9. Угловая несоосность

Угловую несоосность проще определять как угловое взаиморасположение осей вращения двух валов. В большинстве примеров, связанных со смещением, опорный вал изображают параллельно (хотя это довольно редкая ситуация) для простоты восприятия. Поскольку два вала редко бывают параллельны, в нашем примере изображен подвижный вал наклоненным по отношению к опорному валу.

Рис.1.12 Угловая несоосность. Угловое взаимоположение осей двух валов.

Наклон может быть просто оценен, сначала определением разницы между смещениями вала, измеренными в двух плоскостях, ортогональных линии опорного вала, (смещение 1 – смещение 2), и делением этой разницы на расстояние между точками пересечения этих плоскостей с линией вала.

1.10 Обзор допусков на центровку

«ДОПУСКИ ЦЕНТРОВКИ» - предмет многих дебатов и один из часто задаваемых вопросов.

• Насколько плоха она может быть и до каких значений можно считать ее хорошей?
• Какова вибрация механизма?
• Какова частота вращения вала машины?
• Сколько времени затратить на эту работу?
• Какие подшипники установлены в машине?
• Как долго служат подшипники?
• Критична ли машина на рабочих режимах?
• Каков тип муфтового соединения?

Все ответы на эти вопросы важны; более важны на высокооборотных механизмах и критичных машинах, но для простоты мы спрашиваем о том, «НАСКОЛЬКО ТОЧНЫ мы должны быть?»

1.11. Пример таблицы допусков на центровку

Пока принимаются окончательные решения о принятии допусков на центровку отдельными предприятиями, основываясь на типе механизмов и условиях их работы, можно пользоваться общей таблицей допусков на центровку.

Частота вращения	Угловая несоосность		Параллельное смещение
Об/мин	мм /100 мм		мм
	Отлично	Допустимо	Отлично	Допустимо
0-1000	0,06	0,10	0,07	0,13
1000-2000	0,05	0,08	0,05	0,10
2000-3000	0,04	0,07	0,03	0,07
3000-4000	0,03	0,06	0,02	0,04
4000-5000	0,02	0,05	0,01	0,03
5000-6000	0,01	0,04	<0,01	<0,03

Табл. 1.1 Таблица допусков рекомендуемая компанией Балтех

Коллинеарность (соосность) валов считается идеальной, когда центры валов находятся на одной осевой линии. Соответственно несоосность показывает обратный результат. Последствия нарушения коллинеарности выражаются следующими моментами:

• преждевременный выход из строя подшипников, сальников, муфтовых соединений;
• усиление осевой и радиальной вибрации;
• повышение температуры нагрева подшипниковых узлов и смазывающей жидкости;
• ослабление или поломка элементов крепежа к фундаменту.

Для центровки валов агрегатов удобно применять измерительные наборы, подобные серийным от фирмы Baltech

Когда проверяется, например, коллинеарность муфтового соединения насоса и электродвигателя, определяется как стационарный, а вал электродвигателя как подвижный. Центровка соединения всегда производится, исходя из положения подвижного вала относительно стационарного.

Центр вращения стационарного вала

Центр вращения стационарного вала – это опорная линия с нулевыми координатами. В системе координат X-Y плюсовыми значениями являются перемещения вправо по горизонтали и вверх по вертикали.

Несоосность вычисляется путём определения положения центра подвижного вала в двух плоскостях, относительно положения центра оси стационарного вала (горизонтальная ось X и вертикальная Y).

Горизонтальная коллинеарность

Состояние несоосности (вид сверху), которое корректируется перемещением электродвигателя в боковых направлениях по оси X – это горизонтальная центровка.

Один индикатор определяет отклонения по оси X, другой по оси Y. Удобный, эффективный, недорогой инструмент, помогающий быстро центровать, к примеру, муфтовое соединение между электродвигателем и насосом.

Пошаговая инструкция центровки пары электродвигатель-насос

1. Проверить правильность установки рамы агрегата на фундаменте при помощи строительного уровня. Выполняется эта операция в продольном и поперечном направлениях.
2. Если расстояние между анкерными болтами рамы превышает 800 мм, установить под раму дополнительные подкладки в центральной точке межанкерного расстояния. Подкладки должны плотно прилегать к раме и фундаменту.
3. Ослабить болты крепления насоса и болты крепления подшипниковой опоры. Убедиться, что на подшипниковую опору не действуют какие-либо нагрузки.
4. Затянуть крепёжные болты на основании насоса, оставив ослабленным крепёж подшипниковой опоры.

На картинке несколько первых шагов, показывающих как выполняется центровка валов агрегатов

Дальнейший процесс центровки:

1. Измерить величину зазора между муфтами электродвигателя и насоса. Эта величина не должна превышать значений 3-5 мм. В случае несоответствия, ослабить крепление электродвигателя и выставить мотор на место до получения указанных цифр. Получив результат, закрепить двигатель.
2. Проверить свободный ход вращения, прокручивая валы агрегата вручную. Свободное вращение, без наличия заеданий – свидетельство корректного состояния устройств.
3. Используя червячные хомуты, разместить на полумуфтах механизм центровки. Основная и ответная часть механизма устанавливаются с осевым зазором между ними в 2-3 мм. При вращении валов, они не должны соприкасаться.
4. Закрепить к механизму центровки индикаторы часового типа и приступить к операции центровки валов электродвигателя / насоса.

Процесс центровки пары мотор / насос часовым индикатором

Индикаторы часового типа нужно установить так, чтобы без затруднений снимать показания

Индикаторами часового типа измеряют боковые зазоры (А) и угловые зазоры (В). Для этого приборы закрепляют на оснастке с таким расчётом, чтобы их наконечники упирались в тело полумуфт на валу двигателя и насоса. Также при установке приборов следует учесть удобство считывания показаний.

Упирают измерительные стержни индикаторов в тело полумуфт с выбегом в 2-3 мм по шкале. Затем вращением ободков приборов совмещают стрелки с нулевой отметкой. Начинают измерение в четырёх пространственных точках:

1. Первыми измеряют зазоры А и В верхнего положения.
2. Поворачивают валы на 90º в направлении рабочего вращения привода.
3. Вновь измеряют зазоры А и В по среднему положению.
4. Повторяют процедуру для двух оставшихся положений.

Последним контрольным замером – пятым по счёту, будет повторное измерение в начальной верхней точке. Полученные цифры замеров в 1 и 5 положениях должны совпадать.

Последствия нарушения центровки валов

Такими обещают быть последствия посредственного подхода к центровке валов агрегатов

Изменения параметров центровки валов (соосности), прежде всего, вызывают эффект вибрации. Влияние вибрации на муфту и на близко расположенные подшипники очевидно: детали подвергаются ускоренному износу.

На муфте изнашивается эластичная вставка, появляются дефекты подшипников мотора и насоса, . Если же перекос осей значительный, в конечном итоге неизбежен срез вала.

О том, как центруют валы агрегатов анализатором часового типа