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

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

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

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

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

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

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

Соединяемые между собой механизмы будут правильно работать в том случае, если их валы будут установлены так, чтобы упругие линии валов являлись продолжением одна другой без смещения и излома в плоскости сопряжения. Установка валов в соответствии с этими требованиями в практике получила название центровки .

Естественный прогиб валов вызывает необходимость устанавливать их с определённым уклоном к горизонту.

Установку валов можно выполнить двумя способами:

Устанавливая линии валов многомашинных агрегатов, стремятся к тому, чтобы подъём крайних подшипников агрегата был одинаковым, самый тяжёлый ротор агрегата, обычно, располагают горизонтально.

Уклон шейки вала измеряют уровнем при четырёх положениях вала, поворачивая вал на 90°, в каждом положении делают два измерения; при втором измерении уровень поворачивают на 180°. За величину уклона принимают среднеарифметическое значение восьми показаний. Такое определение уклона шеек валов необходимо во избежание ошибки при искривлении вала или отклонении оси шейки от оси вращения (о таких дефектах свидетельствуют значительные изменения показаний уровня, установленного на шейке вала, при различных положениях ротора).

Для проверки установки валов агрегата, находящегося в эксплуатации, необходимо снять все крышки подшипников и проверить уровнем уклоны всех шеек валов. Цена деления применяемых для этого уровней соответствует обычно подъёму 0,1 мм на 1 м. Отсутствие изменений в уклонах при сравнении полученных данных с данными монтажного формуляра указывает на сохранение центровки. Если же обнаружатся расхождения в величинах или в направлениях уклонов, то необходимо проверить центровку агрегата. Если при изменении уклонов шеек центровка не нарушена, то имеет место неравномерная осадка фундамента.

Оси вращения двух валов имеют параллельное смещение и угловой излом. Обычно несоосность – это комбинация двух указанных видов. В процессе работы, даже при использовании упругих муфт, перекосы приводят к увеличению нагрузки на опорные части машины, повышению вибрации и другим отрицательным эффектам.

Влияние несоосности

1. На подшипники . Приводит к возникновению дополнительных сил. Повышение нагрузки на подшипники вследствие перекоса валов на 20% сокращает расчётную долговечность подшипников на 50%.
2. На уплотнения . Приводит к износу уплотнений, увеличивает риск повреждения подшипников из-за проникновения грязи и вытекания смазочного материала.
3. На муфты и валы . Вибрации, вызванные несоосностью, вызывают повреждения муфт (перегрев, ослабление, поломка болтов) и валов.
4. На потребление энергии . Потребление энергии двигателем может возрасти до 20% вследствие перекосов.

Точность выверки . Для того, чтобы избежать отрицательных эффектов, перекосы валов должны быть в пределах установленных допусков ( , ). Высокоскоростные машины требуют точной выверки.

Таблица 4.7 – Допуски на несоосность валов

Частота вращения, об./мин.	Угловая несоосность		Параллельная несоосность
	мм / 100 мм	0,001″ / 1″	мм	0,001″
0…1000	0,1	1	0,13	5,1
1000…2000	0,08	0,8	0,10	3,9
2000…3000	0,07	0,7	0,07	2,8
3000…4000	0,06	0,6	0,05	2,0
4000…6000	0,05	0,5	0,03	1,2

Таблица 4.8 – Допуски на центровку при диаметре муфты 500 мм

Тип соединяемой муфты	Разность средних величин зазоров, мм
	по окружности (радиальные зазоры)	по торцу (осевые зазоры)
Жёсткая	0,04	0,05
Полужёсткая	0,06	0,05
Пружинная	0,06	0,06
Кулачковая	0,08	0,08
Зубчатая	0,10	0,08

Примечание : указанные отклонения даны без учёта влияния на центровку тепловых расширений фундамента и корпусов подшипников по высоте или возможных деформаций опор.

Для центрирования валов используют метод грубой выверки при помощи линеек, щупов, клиновых щупов и методы точной выверки при помощи индикаторов часового типа или лазерного центровщика. Обычно в качестве “неподвижной” выбирается часть механизма, положение которой в процессе выверки не меняется (насос, вентилятор), “подвижная” часть перемещается для устранения несоосности (двигатель).

Комплект для центровки включает:

• измерительные индикаторы;
• вычислительное устройство;
• приспособления для установки индикаторов на валах;
• комплект прокладок;
• инструмент для измерения линейных размеров;
• приспособления для подъёма и перемещения центрируемого узла.

Различают выверку ременных передач и центрирование валов.

Точная выверка ременных передач обеспечивает:

• уменьшение трения и потребления энергии;
• уменьшение вибрации и шума;
• продление срока службы подшипников и ремней;
• повышение безопасности;
• уменьшение простоев;
• снижение затрат на ремонты.

Виды перекоса ремней :

• угловой перекос валов;
• угловой перекос поверхностей шкивов;
• параллельное смещение шкивов.

Сборка соединительных муфт

Соосность горизонтальных валов определяется центровкой по полумуфтам. Радиальные и осевые зазоры при центровке измеряют при исходном положении 0° и после поворота валов на 90°, 180° и 270° в направлении рабочего вращения. При каждом положении полумуфт проводят замер радиального и осевого зазора между полумуфтами. Для контроля правильности измерений, после четырёх замеров необходимо установить полумуфты в первоначальное положение (0°). Результаты повторных измерений в этом положении должны совпадать с первоначальными, в противном случае следует найти причину отклонения и устранить. Результаты измерений заносят в круговую диаграмму. Правильность измерения проверяют, сопоставив суммы результатов, полученных при измерении на противоположных сторонах полумуфт. Эти суммы должны быть равны между собой. Допускаемое отклонение не должно превышать 0,02 мм.

Полученные замеры по торцу и окружности можно привести к нулю путём вычитания из полученных результатов наименьшего зазора. В случае неудовлетворительных результатов центровки и необходимости перемещения валов в горизонтальной и вертикальной плоскостях, определяют величины перемещения ():

x 1 = A × (L + l) / d m ;
y 1 = A × l / d m ;
x 2 = y 2 = R / 2 ;
x = x 1 + x 2 ;
y = y 1 + y 2 ;
x = A × (L + l) / d m + R / 2 ;
y = A × l / d m + R / 2 ,

где R = R 1 – R 2 – расцентровка валов по окружности; A = A 1 – A 2 – расцентровка валов по торцу.

Рисунок 4.40 – Схема центровки валов: I, II – плоскости замеров; 1 – центрируемый вал; 2 – базовый вал; №1…№4 – опоры

Порядок центрирования

Достижимая в промышленных условиях точность центрирования составляет 0,005…0,100 мм. Целью центровки является установка двигателя так, чтобы его вал являлся продолжением вала механизма.

Перед установкой приспособлений для центровки полумуфты должны быть разъединены, чтобы не было касаний между полумуфтами. Затем проверяют свободное проворачивание каждого из роторов и убеждаются в отсутствии задеваний.

Для измерения радиальных и осевых зазоров применяют приспособления различных конструкций, укрепляемых на полумуфтах или на валах вблизи полумуфт (). Приспособления должны обладать достаточной жёсткостью для того, чтобы не прогибаться при выполнении измерений и под действием собственного веса. Для повышения точности измерений устанавливают индикаторы перемещения (точность 0,01 мм).

Рисунок 4.41 – Приспособление для центровки

Устанавливают роторы так, чтобы риски на обеих полумуфтах совпадали, укрепляют центровочное приспособление. Внешнюю скобу устанавливают на полумуфте выверенной машины. После установки индикаторов необходимо проверить надёжность закрепления и отсутствие заеданий в механизме индикатора. Для этого слегка оттягивают измерительный стержень индикатора и возвращают на место. Стрелка индикатора должна при этом возвращаться на установленный отсчёт. При измерениях необходимо периодически убеждаться в том, что все скобы не касаются каких-либо частей машины; не следует касаться скоб руками.

Для измерения радиальных и осевых зазоров оба ротора одновременно поворачивают от исходного положения (0°) на 90°, 180° и 270° в направлении вращения приводного двигателя или механизма и измеряют зазоры в каждом из этих четырёх положений и при совпадении рисок. Чтобы измерения были точными, их должно производить одно лицо. Лёгкие роторы можно поворачивать вручную или рычагом, тяжёлые приходится поворачивать краном.

Центрировать можно при соединённых и при разъединённых муфтах. Проверка центровки при соединенных муфтах требует меньше времени и обеспечивает совместный поворот валов. При центровке с разъединёнными муфтами нужно очень тщательно проводить совместный поворот валов, чтобы риски, нанесенные на втулках полумуфт, совпадали как при отсчёте, так и при проворачивании валов.

Вначале проводят совмещение осей в вертикальном направлении, а затем в горизонтальном.

Пример

Пусть вал прицентровываемого механизма и скоба для измерения осевых зазоров имеют размеры, показанные на , то есть l 1 = 350 мм , l 2 = 2000 мм , r = 400 мм . При измерении радиальных и осевых зазоров получены данные, приведенные на , что соответствует расположению валов, показанному на рис. ; внешняя скоба установлена на полумуфте выверенной машины.

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.

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.