В практике электромонтажных организаций применяют ряд способов центровки валов. Скажем сразу, что в данной статье не рассматриваются современные, ультрамодные - лазерные системы центровки валов, имеющие достаточно высокую стоимость. В статье дается обзор способов центровки и приспособлений, доступных для изготовления собственными силами, которыми пользовались в СССР и которые популярны посей день. К таким системам центровки относятся: центровка валов при помощи одной или двух пар радиально-осевых скоб, центровка валов по полумуфтам, центровка с применением приспособления с электромагнитным прижимом и индикаторами, центровка способом "обхода одной точкой". Ниже в той же последовательности рассматриваются все указанные способы, а также применяемые при этом приспособления.

Этот способ получил наибольшее распространение в монтажной практике.

Конструкция радиально-осевых скоб и их крепление показаны на рисунке 1.

Наружную скобу 1 закрепляют на полумуфте 2 установленной машины, а внутреннюю скобу 3 - на полумуфте 4 машины, которая должна быть соединена с установленной. Скобы крепят при помощи хомутов 5 и болтов 6 . В процессе центровки измеряют боковые зазоры a и угловые зазоры b при помощи щупов, индикаторов или микрометров. В двух последних случаях индикатор или микрометрическую головку устанавливают на место болтов 7 и 8 .

Перед началом измерения полумуфты должны быть разъединены, а валы раздвинуты с тем, чтобы скобы и полумуфты при вращении валов не прикасались. Для большей точности измерений при помощи болтов устанавливают минимальные зазоры a и b .

Независимо от способа проверки соосности валов зазоры между плоскостями полумуфт или между остриями радиально-осевой скобы измеряют щупом таким образом, чтобы пластинки щупа входили в зазор с ощутимым трением и на глубину не менее 2/3 своей длины (практически до 20 мм). Ввиду того что при замерах щупом неизбежны погрешности, величина которых зависит от опытности исполнителя, результаты измерений следует контролировать. При правильных замерах сумма числовых значений четных замеров равняется сумме числовых значений нечетных замеров, то есть

a 1 + a 3 = a 2 + a 4 и b 1 + b 3 = b 2 + b 4 .

В противном случае, не изменяя положения полумуфт, измерения следует повторить более тщательно.

На рисунке 2 показаны четыре взаимных положения валов машин.

Рисунок 2. Взаимные положения валов машин

В положении А валы расположены на одной прямой, и центры их совпадают. Очевидно, что при одновременном проворачивании валов зазоры a и b должны оставаться неизменными.

В положении Б валы параллельны один другому, но между ними есть сдвиг. При проворачивании валов угловые зазоры b остаются неизменными, а боковые зазоры a изменяются.

В положении В центры валов совпадают, но оси их расположены под углом. В этом случае при проворачивании валов меняются величины угловых зазоров b , а боковые зазоры сохраняются.

Наконец, в положении Г центры валов сдвинуты и оси их расположены под углом. При проворачивании валов будут изменяться величины как угловых b , так и боковых зазоров a .

Первое измерение зазоров a 1 и b 1 производят, когда скобы находятся в верхнем положении. Затем валы проворачивают на 90° в направлении вращения приводного механизма или генератора и снова замеряют зазоры a 2 и b 2 при совпадении рисок на валах. Всего делают четыре замера при каждом повороте валов на 90°. Пятый замер выполняют как контрольный, когда скобы снова приходят в верхнее положение. Величина зазоров в первом и пятом положениях скоб должны совпадать.

Действительной величиной зазоров a и b в данной точке будет полусумма соответствующих зазоров, измеренных при двух замерах в этой точке. В зависимости от массы роторов проворот валов осуществляют либо вручную, либо при помощи крана.

Проворот вала у электрических машин небольшой мощности производят вручную без каких-либо приспособлений.
Для проворота вручную вала крупной или средней машины рекомендуется применять специальное приспособление, показанное на рисунке 3. Оно состоит из рычага 1 , ленты 2 и зажима 3 для ленты.

Проворот вала с помощью крана (рисунок 4) осуществляют при монтаже крупных электрических машин мощностью 1000 кВт и более. В этом случае на вал 1 навивают несколько витков стального каната 2 с петлями 3 и 4 на концах. Петлю 3 зацепляют за болт 5 , проходящий через отверстие полумуфты, а петлю 4 прикрепляют к крюку крана, которым при помощи каната 2 вращают вал 1 .

Перед измерениями (после того, как валы провернуты на требуемый угол) канат должен быть ослаблен. Чтобы исключить возможность сближения или расхождения полумуфт при провороте валов (осевой ход), последние необходимо запереть специальными упорами (рисунок 5).

Иногда, если валы агрегата расположены близко к фундаменту, измерять зазор между полумуфтами внизу затруднительно или невозможно. В таких случаях зазоры измеряют только в трех точках, то есть сверху и по бокам, а величину зазора в недоступном месте определяют подсчетом, исходя из того, что сумма зазоров "верх" плюс "низ" равна сумме зазоров "бок 1 " плюс "бок 2 ". При неизвестном зазоре между полумуфтами снизу это равенство пишут так: b 1 + x = b 2 + b 4 , откуда неизвестный зазор x = (b 2 + b 4) - b 1 .

После подстановки в это равенство числовых значений боковых и верхнего зазора определяют неизвестный зазор снизу.

После каждого перемещения валов в том или ином положении все последующие измерения выполняют лишь после надежного прикрепления лап двигателя или стоек подшипников к фундаментным плитам. В противном случае при подтяжке болтов после измерения центровка будет нарушена.

Зазоры между плоскостями полумуфт измеряют щупом в одних и тех же точках. Для этого на ободах полумуфт наносят риски 1 с буквенными обозначениями верха В , низа Н и боков Б (рисунок 6).

Пример. На рисунке 7, а записаны значения измеренных зазоров (в миллиметрах) для четырех положений валов. Величины боковых зазоров написаны над окружностью, а угловых - внутри окружности. Цифры в обозначениях зазоров a 1 , a 2 , a 3 , a 4 показывают порядковые номера замеров зазоров.

Рисунок 7. К примеру центровки валов при помощи одной пары радиально-осевых скоб

На рисунке 7, б указаны размеры (в миллиметрах) присоединяемой машины: расстояние от муфты до подшипника 3 l 1 = 300 мм; расстояние от муфты до подшипника 4 l 2 = 1600 мм; расстояние от оси вала до болта 5 r = 350 мм.

Для обеспечения центровки валов необходимо смещать подшипники 3 и 4 присоединяемой электрической машины (мощностью более 1000 кВт), передвигая их по плите или перемещая в вертикальной плоскости посредством добавления или убавления подкладок под стойками подшипников.

Введем следующие обозначения:
x 1 и x 2 - горизонтальное перемещение подшипников 3 и 4 по плите вправо (рисунок 7, в ), если перед x 1 и x 2 стоит знак (+), и влево, если стоит знак (-); смотреть надо на торец муфты (со стороны установленной машины);
y 1 и y 2 - вертикальное перемещение подшипников 3 и 4 вверх, если перед y 1 и y 2 стоит знак (+) и вниз, если стоит знак (-).

Следовательно, подшипник 3 надо поднять вверх на 0,23 мм и передвинуть вправо (знак "+") на 0,16 мм; подшипник 4 следует поднять на 0,82 мм и передвинуть вправо (знак "+") на 0,87 мм (смотрите рисунок 7, в ).

Из рисунка 7, а видно, что сумма четных замеров горизонтальных и вертикальных зазоров равна сумме нечетных. Действительно:

a 1 + a 3 = a 2 + a 4 = 1,42 мм; b 1 + b 3 = b 2 + b 4 = 1,48 мм.

Пользуясь этим равенством, можно проверить результаты измерений зазоров. Если суммы не сходятся, очевидно, прогибается скоба или валы имеют осевые перемещения, которые должны быть устранены.

При угловых смещениях валов, то есть когда a 1 + a 3 больше или меньше a 2 + a 4 (или b 1 + b 3 больше или меньше b 2 + b 4), для центровки рекомендуется применять две пары скоб, сдвинутых одна относительно другой на 180°, как показано на рисунке 8, а , причем одной парой скоб измеряют боковые и угловые зазоры, а другой - только угловые. Обе пары скоб должны измерять угловые зазоры на одинаковом радиусе (расстоянии от оси).

Рисунок 8. Центровка валов при помощи двух пар радиально-осевых скоб

Измерения производят, как и при предыдущем способе, при последовательном провороте обоих роторов на 0, 90, 180 и 270°.

На рисунке 8, б приведена схема с буквенными названиями замеряемых зазоров. На рисунке 8, в показаны четыре положения, при которых производят замеры. Так, например, в положении II замеряют два угловых зазора b II 4 и b II 2 , а также один боковой зазор a 2 ; в положении III - b III 1 и b III 3 и a 3 и так далее. Затем определяют результирующие угловые зазоры, которые равны полусумме двух угловых зазоров, замеренных в одной и той же точке одной, а затем другой парой скоб, то есть

Необходимые перемещения y 1 и y 2 ; x 1 и x 2 определяют по формулам, приведенным выше (в случае центровки одной парой скоб), подставляя в них значения результирующих угловых зазоров b 1 и b 2 ; b 3 и b 4 .

Центровка валов по полумуфтам

Одна из разновидностей скоб для центровки валов по полумуфтам приведена на рисунке 10, в , в статье " " и рисунке 9 расположенном ниже. В скобу ввернут измерительный болт с контргайкой. Боковые зазоры a измеряют при помощи щупа между измерительным болтом и внешней поверхностью полумуфты (вместо измерительного болта можно применять индикатор), а угловые зазоры b - между торцами полумуфт.

В каждом положении полумуфт (0, 90, 180 и 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 (два или четыре).

Перемещения y 1 и y 2 ; x 1 и x 2 подсчитывают по формулам, приведенным в случае центровки одной парой скоб, подставляя в них средние значения осевых зазоров b 1 и b 2 , b 3 и b 4 .

При центровке по полумуфтам следует иметь в виду, что точность центровки жестких муфт, имеющих подвижные соединения (зубчатые муфты), может быть меньшей, чем точность центровки эластичных муфт. Поэтому у муфт с подвижными соединениями при каждом измерении необходимо убедиться в отсутствии заклинивания. Это выполняют при помощи рычага, которым проверяют наличие свободного углового перемещения соединенных частей в обе стороны.

Центровка с применением приспособления с электромагнитным прижимом и индикаторами

Приспособление, изображенное на рисунке 10, было разработано в СССР, Московским проектно-экспериментальным отделением (МОПЭО) института Тяжпромэлектропроект. По своей конструкции это приспособление позволяет производить измерения при центровке валов как индикаторами, так и пластинчатым щупом.

Рисунок 10. Центровка валов при помощи приспособления с электромагнитным прижимом и индикаторами.
1 - угольник; 2 - индикаторы; 3 - держатели; 4 - установочный винт; 5 - магнитопровод; 6 - катушки электромагнита; 7 - цилиндрические пальцы (шарнир); 8 - поворотные башмаки полюса; 9 - обод полумуфты

Приспособление состоит из двух П-образных электромагнитов, питающихся от батареек карманного фонаря и снабженных шарнирными полюсными башмаками, которыми оно удерживается на ободах полумуфт центрируемых валов. Форма полюсных башмаков обеспечивает прилегание их к ободам полумуфт независимо от диаметра последних.

Установка двух индикаторов непосредственно на приспособлении позволяет выполнять измерения одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях и с большей точностью чем при измерениях индикаторами, укрепленными на штативах, когда мерительный штифт индикатора скользит по грубообработанным поверхностям обода и торца полумуфт. При отсутствии индикаторов приспособление позволяет произвести измерения щупом. Для этого в держателе 3 индикаторов устанавливают мерительный штифт, подобный установочному винту 4 .

Центровка способом "обхода одной точкой"

В тех случаях, когда один из валов не может проворачиваться при центровке, зазоры между плоскостями полумуфт можно измерять и при вращении только одного вала. Для этого применяют специальное приспособление 2 , прикрепляемое к полумуфте вала 1 , который может вращаться (рисунок 11), или скобы показанные на рисунке 10, б и в , в статье "Точные измерительные инструменты и приборы, используемые при центровке валов электрических машин ". Такой способ получил название способа "обхода одной точкой".

В этом случае боковое смещение a контролируют щупом по зазору между штифтом 4 приспособления 2 и ободом полумуфты 5 , установленной на валу 6 . Угловое смещение b измеряют при помощи щупа 7 по зазору между торцами полумуфт 3 и 5 .

При монтаже электрических машин мощностью более 500 кВт могут иметь случаи центровки машин с одноопорным валом или соединения с механизмами, имеющими зубчатую передачу. Ниже приводятся рекомендации по выполнению этих работ.

Центровка машин с одноопорным валом

В этом случае прицентровываемый (одноопорный) вал одним концом опирается на предварительно выверенный подшипник, а другой конец его располагают так, чтобы выступ одной полумуфты попал в выточку другой. Это соединение полумуфт, как указывалось в статье " ", называется фланцевым и показано в указанной статье на рисунке 1, а .

Таким образом, прицентровываемый одноопорный вал опирается одним концом на поясок полумуфты, а другим - на свой подшипник. Между торцами полумуфт оставляют небольшой осевой зазор 1 - 2 мм. Во время центровки обе полумуфты соединяют двумя-тремя болтами, диаметр которых несколько меньше, чем диаметр болтов муфты. Болты точно пригоняют по отверстиям полумуфт. Затем производят прицентровку по полумуфтам, как и в случае двухопорных валов. Необходимые перемещения подсчитывают по тем же формулам, что и при центровке двухопорных валов одной парой скоб.

После центровки следует проверить правильность выполнения этой операции, так как в результате неравномерной затяжки болтов, неточной обработки торцов полумуфт и так далее могут возникнуть перекосы и может быть нарушена центровка.

Рисунок 12. Приспособление для подъема валов средних и крупных электрических машин на небольшую высоту

Для проверки на шейке одноопорного вала устанавливают два индикатора: один в вертикальной плоскости, а другой в горизонтальной, прикрепив их к подшипнику (по месту), и замечают показания индикатора, установленного в вертикальной плоскости. Затем при помощи приспособления (рисунок 12) приподнимают конец вала, извлекают нижний вкладыш подшипника и возвращают конец вала в прежнее положение; индикатор установленный в вертикальной плоскости, должен дать прежнее показание. Проворачивая ротор на 0, 90, 180 и 270°, определяют величину биения концов вала по индикатору, установленному в горизонтальной плоскости.

Правильность центровки и соединения полумуфт определяют по величине биения конца вала.

При отсутствии технических условий завода-изготовителя следует руководствоваться следующими предельно допустимыми величинами биения конца вала в зависимости от быстроходности машины:

Центровка валов электрических машин с зубчатой передачей

В этом случае за базу прицентровки принимается 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 прицентровываемой электрической машины устанавливают выше вала зубчатого колеса на упомянутую величину вертикального зазора.

В практике электромонтажных организаций имеют место случаи, когда вал 1 приводного электродвигателя соединяется с валом 4 редуктора с помощью промежуточного вала, не имеющего подшипников, как это показано на рисунке 13. Такие случаи, в частности, имеют место при соединении приводного двигателя с редуктором клети на прокатных станах.

Длина промежуточного вала достигает 1,5 - 2 м и непосредственная проверка взаимного расположения валов приводного двигателя и редуктора с помощью щупа, индикатора или другого измерительного инструмента в таких случаях невыполнима. Для этого наиболее простым способом является центровка валов при помощи специально изготовленных угольников 2 и визирной струны 3 (рисунок 13).

Внешние стороны каждого угольника должны быть простроганы под углом 90°. Угольники крепят одной стороной к торцевым плоскостям полумуфт, а по другим их сторонам натягивают струну из стальной тонкой проволоки. По струне и угольникам измеряют как боковые, так и угловые смещения валов двигателя и редуктора. Для крепления угольников к плоскостям полумуфт и для натяжки визирной струны применяют болты с гайками. При выборе диаметра болтов и затяжке гаек следует учитывать, что любое по величине перемещение болтов в отверстиях полумуфт в процессе проворачивания валов может привести к неправильным замерам и неудовлетворительному качеству центровки.

Центровка валов многомашинных агрегатов

В многомашинных агрегатов прокатных станов, насчитывают до пяти соединенных между собой электрических машин, весьма важным условием является центровка (выверка линии валов) в процессе монтажа агрегата. В трех- и пятимашинных тихоходных преобразовательных агрегатах в качестве приводных машин применяют синхронные двигатели нормального исполнения, подшипники которых не рассчитаны на дополнительные нагрузки от якорей генераторов, имеющих только по одному собственному подшипнику.

Для разгрузки подшипников приводного двигателя от дополнительных нагрузок на них, вызванных подвеской валов якорей генераторов, завод "Электросила" имени С. М. Кирова (сегодняшнее название завода "Электросила" - ОАО "Силовые машины ") впервые предложил применять новый метод выверки линии валов машин в таких агрегатах.

Сущность состоит в том, что для равномерного распределения нагрузок на подшипники агрегата предусматривается установка отдельных валов в такое взаимное расположение, при котором плоскости фланцев (рисунок 14) имели бы некоторый угловой развал, заданный расчетом. Так, например, в трехмашинном преобразовательном агрегате, состоящем из синхронного двигателя и двух генераторов постоянного тока, предназначенных для питания приводных двигателей блюминга, завод "Электросила" предложил установить общую линию валов так, чтобы между плоскостями фланцев соединения А (рисунок 14) был зазор 0,6 мм, а торцевые плоскости фланцев соединения Б были параллельны.

Рисунок 14. Схема выверки трехмашинного агрегата.
I , III - генераторы; II - приводной двигатель

Одновременно для таких агрегатов заводом-изготовителем указываются величины нагрузок на подшипники, определенные расчетным методом.

Как правило, электрические машины указанных агрегатов поступают к месту монтажа в разобранном виде. Перед началом работ по выверке линии валов многомашинных агрегатов устанавливают и выверяют фундаментные плиты, затягивают анкерные болты, устанавливают стойки подшипников, статоры и нижние полустанины, заводят роторы в статоры, а в машинах постоянного тока - якоря. Кроме того, необходимо выполнить следующие подготовительные работы:
- ознакомиться с заводским эскизом агрегата. На эскизе должны быть указаны номера машин, подшипников, фланцев, а также нагрузки на подшипники агрегата, величины углового развала фланцев с расчетными данными по установке линии валов, приведенными в технической документации завода-изготовителя;
- проверить исправность приспособления для определения нагрузок на подшипники (рисунок 15) и возможность использования для этой цели подъемно-транспортных механизмов, имеющихся на монтажной площадке (масса вала с ротором или якорем не должна превышать грузоподъемность крана);
- определить необходимое сечение стропов и выбрать их в зависимости от максимальной нагрузки на проверяемый подшипник при взвешивании части вала с ротором (якорем).

Операции по выверке линии валов агрегата на основании расчетных данных выполняют в такой технологической последовательности:
- замеряют и регулируют уклоны шеек вала средней машины агрегата, имеющей два собственных подшипника, таким образом, чтобы шейки вала находились на одной высоте по отношению к горизонтальной плоскости, а также выверяют и закрепляют подшипниковые стойки этой машины;
- прицентровывают к выверенному валу средней машины вал машины, имеющей одну подшипниковую стойку, для чего: проверяют соответствие размеров центрирующего выступа и заточки сочленяемых фланцев; вводят центрирующий выступ фланца присоединяемого вала в выточку фланца (или полумуфты) выверенного вала средней машины; замеряют и регулируют зазор между торцами фланцев, устанавливают и затягивают временные стяжные болты;
- прицентровывают к выверенному валу средней машины вал второй машины и поочередно с каждой стороны валы остальных машин агрегата (в последовательности изложенной выше);

Рисунок 15. Схема установки приспособления для определения нагрузок на подшипники многомашинных агрегатов методом взвешивания. 1 – индикатор; 2 – рукоятка ручного привода гидравлического домкрата; 3 – серьги динамометра; 4 – динамометр; 5 – строп из стального каната (к мостовому крану); 6 – приспособление для плавного подъема вала агрегата; 7 – гидравлический ручной домкрат; 8 – универсальный строп из стального каната; 9 – стойка подшипника; 10 – вал ротора (якоря)

Проверяют жесткость соединения фланцев черновыми болтами, а также надежность закрепления подшипниковых стоек;
- подвешивают динамометр с приспособлением для плавного подъема вала к крюку мостового крана (смотрите рисунок 15);
- снимают крышки и верхние вкладыши подшипников, после чего закрепляют индикатор на стойке проверяемого подшипника;
- подвешивают взвешиваемую часть вала 10 к динамометру, укрепленному на приспособлении для плавного подъема вала;
- осторожно поднимают крюк крана с подвешенным валом до тех пор, пока не натянутся стропы и начнет двигаться стрелка динамометра;
- продолжают подъем вала при помощи гидравлического ручного домкрата, установленного между скобами приспособления для плавного подъема вала до тех пор пока стрелка индикатора не отклонится на 1 - 3 деления, что свидетельствует об отрыве вала от вкладыша подшипника; при этом производят первую запись показаний динамометра и индикатора в момент отрыва вала от вкладыша подшипника;
- осторожно опускают вал гидравлическим домкратом до отклонения индикатора на 1 - 3 деления и производят повторную запись показаний динамометра и индикатора;
- сравнивают данные величин фактических нагрузок на подшипник с расчетной величиной нагрузки; аналогично определяют фактические нагрузки на все остальные подшипники;
- при необходимости производят перераспределение нагрузок на подшипники путем изменения высоты стоек подшипников;
- составляют протокол по результатам взвешивания;
- отворачивают гайки временных болтов и повторно замеряют зазоры между фланцами;
- сравнивают результаты замеров между фланцами и первоначальными, соответствующими расчетным;
- снимают приспособления для плавного подъема и взвешивания вала и освобождают мостовой кран;
- устанавливают верхние вкладыши и крышки подшипников;
- заменяют поочередно по одному временные болты на фланцах на постоянные.

Допуск на центровку

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

При центровке по полумуфтам для одних и 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 заводом-изготовителем и, как уже упоминалось, зависит от быстроходности машин.

Окончательная установка линии валов

При монтаже средних и крупных электрических машин, вертикальное и горизонтальное перемещение ротора в небольших пределах (во избежание нарушения необходимого прилегания шеек вала в обоих нижних подшипниках) производят соответствующим перемещением стоек подшипников. Следует учесть, что при установленном статоре такое перемещение стоек вместе с 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 заменить постоянными, изготовляемыми строго по размерам временных прокладок.

Прокладки заменяют поочередно в каждом месте, так как одновременное выколачивание прокладок может привести к деформации фундаментной плиты. Перед сменой временных прокладок на плите наносят пометки по месту их установки. Постоянные прокладки пригоняют по этим пометкам и устанавливают путем выколачивания легкими ударами ручника. Их следует устанавливать достаточно плотно, но без ослабления других прокладок, что проверяют щупом и постукиванием ручником как по устанавливаемой, так и по соседним прокладкам.

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 зазоры 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 заеданий несколько уменьшают разбег ротора путем передвигания подшипников в осевом направлении. После этого ударами свинцовой кувалды или молотка устанавливают контрольные конические штифты в стойки подшипников и лапы статора (по два штифта на каждую стойку и на статор). Сначала (до проверки отверстий сопрягаемых частей) устанавливают неизолированные штифты во избежание порчи изоляции, а затем изолированные. После этого заполняют паспорт машины, в котором указывают все данные центровки, зазоры между статором и ротором, зазоры в подшипниках, уклоны шеек вала и прочее.

Сборка, пригонка и соединение муфт

Эти операции выполняют после окончательной центровки валов.

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 обеих полумуфтах (полумуфты предварительно должны быть стянуты временными болтами).

Затем до и после установки всех соединительных болтов следует определить радиальные биения каждой полумуфты в четырех точках, отстоящих одна от другой на 90°. Если в результате неточной развертки биение превысит допуск на центровку, нужно все отверстия заново развернуть развертками большего диаметра и заменить соединительные болты.

Подвижные соединения, выполненные при помощи зубчатых муфт, после сборки проверяют на возможность углового (осевого) смещения валов вследствие их термического расширения, достаточность зазора между крышками и торцами зубьев ступиц, а также между торцами ступиц (смотрите рисунок 1, в , в статье "Муфты для соединения валов электрических машин "). 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 или кожаной 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 прилегание 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 обработка пальца или неправильные размеры расточки отверстия в ведомой полумуфте.

Заливка фундаментных плит и анкерных болтов бетоном

После окончательной установки машины, приемки по акту, центровки машины (или агрегата) строительная организация под контролем монтажного персонала заливает бетонной смесью фундаментные плиты. Перед заливкой заливаемые части фундамента насекают; поверхность соприкосновения старого бетона с подливкой тщательно очищают, особенно от масла и керосина, промывают и в течение нескольких дней перед подливкой непрерывно увлажняют.

Пускать машину разрешается не ранее чем через 10 - 15 дней после подливки (при нормальной температуре твердения).

При заливке бетоном фундаментных плит и анкерных болтов в зимних условиях при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5°С и минимальной суточной температуре ниже 0°С бетонные работы следует выполнять в соответствии с указаниями "Строительных норм и правил" (СНиП).

Бетонную смесь, уложенную в зимних условиях, следует выдерживать преимущественно по способу термоса, основанному на применении утепленной опалубки и защитного покрытия в целях замедления остывания бетона. Для выполнения бетонных работ в зимних условиях весьма важным условием является ускорение процесса твердения. Наиболее пригодны для этой цели быстротвердеющие портландцементы высоких марок (500 и выше). Бетонная смесь не должна содержать частиц льда, снега и смерзшихся комьев цемента. Для ускорения твердения бетона в зимних условиях применяют химические добавки - хлористые соли (кальция, натрия или аммония). Общее количество вводимых в бетонную смесь хлористых солей не должно превышать 7% массы цемента (считая на безводные соли) или 15% количества воды затворения. Необходимое для каждого отдельного случая соотношение добавляемых к бетону солей определяют по соответствующим инструкциям.

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.

Центровка насосов

Введение

До начала монтажных работ должны быть закончены строительные работы по зданию (сооружению), фундаментам и каналам.

Насосные агрегаты, поступающие на место монтажа в сборе с заглушенными и опломбированными патрубками, промываются для снятия консервирующей смазки и проверки состояния шеек валов, подшипников и сальников

Монтаж и центровка горизонтальных насосных агрегатов. Монтаж центробежных горизонтальных насосов начинают с установки плит или рам на фундамент и выверки их в плане, по высоте и горизонтали.Допускаются отклонения плиты (рамы) в плане и по высоте до 10 мм, а по горизонтали до 0,1 мм на 1 м длины плиты. Узлы насосных агрегатов устанавливают на общей раме или на отдельных рамах (рис.1 и 2).

Рис.1. Установка насосных агрегатов на общей фундаментной раме

1 - насос;

2 - электродвигатель.

Фундаментные рамы устанавливают на прокладки и крепят к фундаменту с помощью глухих или анкерных болтов. Прокладки помещают по обе стороны каждого болта и по всему периметру рамы через 300-1000 мм в зависимости от ее жесткости. Число прокладок по высоте не должно превышать пяти, включая тонколистовые, применяемые для окончательной выверки. После подливки рамы бетоном и затвердевания его до проектной прочности выполняют затяжку болтов. Окончательная центровка агрегата производится с помощью прокладок,помещенных между опорной поверхностью рамы и лапами двигателя. Установка прокладок под опорные поверхности гидромуфт и редукторов, а также под опорные поверхности насоса в агрегатах без гидромуфт и редукторов не разрешается и допускается только при наличии указаний завода-изготовителя. Плотность прилегания поверхностей прокладок друг к другу, а также к опорным поверхностям фундаментных рам (плит) и установленному на них оборудованию, проверяется щупом. Щуп толщиной 0,05 мм не должен входить в стык сопряженных поверхностей.

Рис.2. Установка насосных агрегатов на раздельных фундаментных рамах

1 - насос;

2 - электродвигатель.

Если горизонтальный насосный агрегат поступает на монтаж отдельными узлами,то в агрегатах без редуктора электродвигатель прицентровывают к выверенному и закрепленному на раме насосу, а в агрегатах с редуктором насос и электродвигатель - к выверенному и закрепленному редуктору. В агрегатах с трубопроводом насос прицентровывается к закрепленному трубопроводу, а в агрегатах с гидромуфтой редуктор, насос и электродвигатель - к выверенной и закрепленной гидромуфте.

При центровке насосных агрегатов с клиноременной передачей следят за тем,чтобы оси валов электродвигателя и насоса были параллельны, а канавки шкивов - расположены без смещения относительно друг друга.

Насосные агрегаты горизонтального исполнения на общей фундаментной плите-раме или на раздельных плитах-рамах перед подливкой бетонной смесью выверяют по высотным отметкам относительно репера или насечки по высоте, а также проверяют положение насосного агрегата по осям в плане и в горизонтальной плоскости. Для этого натягивают горизонтально-продольные и поперечные струны (рис.3). На струны подвешивают отвесы так, чтобы они совпали с соответствующими насечками, нанесенными на фундамент. На натянутые и закрепленные продольные струны каждого насоса или группы подвешивают отвесы таким образом,чтобы один отвес совпал с центром всасывающего патрубка насоса и насечкой,нанесенной на фундамент. Второй отвес должен совпасть с осью электродвигателя и насечкой. Поперечную струну необходимо натягивать, если одновременно устанавливают два или несколько насосов в одном ряду.При этом отвесы, опущенные с натянутой струны, должны совпасть с центрами нагнетательных патрубков (см. рис.3). При монтаже насосов, работающих на горячих жидкостях, обязательно проверяют зазор в продольных шпонках и зазор между дистанционной втулкой и отверстиями в лапах насоса. Они должны соответствовать зазорам, указанным в паспорте насоса.

Рис.3. Натяжение струны для проверки установки насосов

1 - насос;

2 - отвес;

3 - струна;

4 - плита;

5 - фундамент;

6 - насечка осевая;

7 - электродвигатель.

При монтаже насосного агрегата, имеющего раздельные опорные рамы или плиты,следует особое внимание обращать на зазор между торцами полумуфт, который всегда указывается в чертеже.

Для обеспечения надежной и безотказной работы насосного оборудования, необходимо перед пуском насосного оборудования обязательно необходимо контролировать и производить центровку насосов. Валы насоса и двигателя должны быть установлены соосно, т.е. оси вращения лежать на одной линии в двух плоскостях (горизонтальной и вертикальной) в процессе работы оборудования. Центрование насоса - это, процесс, призванный обеспечить совпадение центров (соосности) валов насоса и двигателя .

При производстве оборудования достаточно тяжело выдержать точность, которая позволила бы при сборке не производить центровку насосов. Поэтому при установке оборудования на раму, требуется произвести центровку насосов и электродвигателей. При поставке собранного оборудования данная процедура ложиться на плечи завода изготовителя. Однако, к сожалению, часто получаем насосы не отцентрованные (центровка может быть нарушена при транспортировании оборудования а также при деформации тонкостенной фундаментной плиты в результате старения металла или при неравномерном прилегании ее к фундаменту) с завовдов-производителей, поэтому работы по центровке насосов с двигателями часто выполняются с использованием подручных средств или на глаз.

Существует два типа несоосности угловая и параллельная, как правило если нарушена центровка оборудования, то присутствуют одновременно сразу два типа несоосности и если значения превышают заданные предел, то данные типы могут послужить причиной появления повышенного шума, вибрации, возрастания потребления электроэнергии, чрезмерная нагрузка на подшипниковый узел, соответственно это приведет к повышению температуры последних и как следствие, сокращения срока службы оборудования

Поэтому для безопасной и безотказной работы насосного оборудования, очень важно проверять качество центровке насосов и двигателей после установки перед запуском и в случаи необходимости произвести работы по центровке согласно допусков.

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 .

Центровка валов при помощи одной пары радиально-осевых скоб

Конструкция радиально-осевых скоб и их крепление показаны на рисунке 1.

Наружную скобу 1 закрепляют на полумуфте 2 установленной машины, а внутреннюю скобу 3 – на полумуфте 4 машины, которая должна быть соединена с установленной. Скобы крепят при помощи хомутов 5 и болтов 6 . В процессе центровки измеряют боковые зазоры a и угловые зазоры b при помощи щупов, индикаторов или микрометров. В двух последних случаях индикатор или микрометрическую головку устанавливают на место болтов 7 и 8 .

Перед началом измерения полумуфты должны быть разъединены, а валы раздвинуты с тем, чтобы скобы и полумуфты при вращении валов не прикасались. Для большей точности измерений при помощи болтов устанавливают минимальные зазоры a и b .

Независимо от способа проверки соосности валов зазоры между плоскостями полумуфт или между остриями радиально-осевой скобы измеряют щупом таким образом, чтобы пластинки щупа входили в зазор с ощутимым трением и на глубину не менее 2/3 своей длины (практически до 20 мм). Ввиду того что при замерах щупом неизбежны погрешности, величина которых зависит от опытности исполнителя, результаты измерений следует контролировать. При правильных замерах сумма числовых значений четных замеров равняется сумме числовых значений нечетных замеров, то есть

a 1 + a 3 = a 2 + a 4 и b 1 + b 3 = b 2 + b 4 .

В противном случае, не изменяя положения полумуфт, измерения следует повторить более тщательно.

На рисунке 2 показаны четыре взаимных положения валов машин.

Рисунок 2. Взаимные положения валов машин

В положении А валы расположены на одной прямой, и центры их совпадают. Очевидно, что при одновременном проворачивании валов зазоры a и b должны оставаться неизменными.

В положении Б валы параллельны один другому, но между ними есть сдвиг. При проворачивании валов угловые зазоры b остаются неизменными, а боковые зазоры a изменяются.

В положении В центры валов совпадают, но оси их расположены под углом. В этом случае при проворачивании валов меняются величины угловых зазоров b , а боковые зазоры сохраняются.

Наконец, в положении Г центры валов сдвинуты и оси их расположены под углом. При проворачивании валов будут изменяться величины как угловых b , так и боковых зазоровa .

Первое измерение зазоров a 1 и b 1 производят, когда скобы находятся в верхнем положении. Затем валы проворачивают на 90° в направлении вращения приводного механизма или генератора и снова замеряют зазоры a 2 и b 2 при совпадении рисок на валах. Всего делают четыре замера при каждом повороте валов на 90°. Пятый замер выполняют как контрольный, когда скобы снова приходят в верхнее положение. Величина зазоров в первом и пятом положениях скоб должны совпадать.

Действительной величиной зазоров a иb в данной точке будет полусумма соответствующих зазоров, измеренных при двух замерах в этой точке

Соосность валов контролируют лазерными системами

При проведении работ по центровке, специалисту необходимо принять во внимание множество факторов, влияющих на условия эксплуатации насосов. Это осевой зазор в муфте, деформация корпуса, установка подшипников (если подшипники менялись), плоскостность базы, тепловые расширения, изгиб валов, натяжение трубной обвязки и прогиба выносных элементов измерительной системы. В полномочия специалиста по центровке входит определение влияния этих факторов и проведение соответствующих корректировок.

Вибрация не должна использоваться как критерий качества центровки, несмотря на то, что задачей центровки является ее снижение. Оценивать центровку необходимо в статике с помощью измерительных инструментов, закрепленных на валах, используя «Допустимые пределы центровки». Другие причины могут вызвать вибрацию, такие как резонанс конструкции или дисбаланс. Поэтому нельзя использовать повышенную вибрацию как единственный признак расцентровки. Но если работающий насос не вызывает вибрации, то, очевидно, что центровка удовлетворительна и ее можно принять.

Шум и повышенная температура подшипника могут быть связаны с расцентровкой, но эти симптомы также могут указывать на другие проблемы. Применять наличие шума и повышенной температуры у подшипника в качестве единственных признаков плохой центровки недопустимо.

Эти рассуждения не мешают специалисту остаться у машины при запуске и для своего удовлетворения понаблюдать за ее рабочим состоянием. Не запрещается также для достижения более мягкой работы машины, с помощью средств виброконтроля в качестве обратной связи, проводить центровку работающего агрегата.

Выбор измерительных систем и методов - дело специалиста. Основные варианты - стрелочные индикаторы или лазеры. Основное требование для любой системы центровки валов - повторяемость измерений. Это оценивается тестом на повторяемость показаний при круговом повороте. Этот тест - хороший способ оценки крепежа системы при принятии решения о ее закупке. В основном, измерительная система, которая не возвращается в ноль (с допуском 0,05 мм) после вращения на 360О, должна быть отвергнута.

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.

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