Необходимость центровки валов возникает как при монтаже нового оборудования, так и при его ремонте и техническом обслуживании. Существует несколько ее методов: с помощью оптических или лазерных приборов, штангенциркулем, щупами, бесконтактными датчиками, а также приспособлениями с индикаторами часового типа. Как практически использовать последние, чтобы получить информацию о реальном положении валов и восстановить их соосность, рассказывают специалисты OOO «Кречина».

Компенсационные возможности муфт

Как уже 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.

ООО «Кречина» является официальным дистрибьютером немецкого завода KTR Kupplungstechnik GmbH. Муфты производимые KTR отличаются прецизионной всесторонней обработкой, что позволяет за измерительную базу для контроля соосности валов брать поверхность полумуфт. Компания Продукция завода KTR всегда отличалась качеством и долгим сроком служения, в том числе среди достоинств их продукции числится и компенсирование достаточно большой несоосности. Так среди последних инноваций можно отметить введение нового материала T-PUR для зубчатых венцов Rotex. Так как при большой несоосности валов, в эластомере при работе деформации образуется тепло, то происходит постепенное разрушение муфты. Новый эластомер выдерживает пиковые температурные нагрузки до 150°C.

Обычная муфта ROTEX является однокарданной соединительной муфтой и рассчитана на работу в условиях отсутствия центровки в пределах (максимальные значения):

• угловая несоосность — до 0,7°;
• смещение — 0,3 - 1,5 мм.

Для нормальной работы муфты в условиях больших перепадов температур или для более высокой несоосности используются двухкарданные муфты ROTEX DKM и необслуживаемые зубчатые муфты BOWEX - рассчитанные на компенсацию большей несоосности.
Правильно подобранная муфта под Ваше оборудование, с учетом существующей угловой несосности, смещения, больших перепадов температур и расчитанных под крутящий момент и момент инерции Вашей установки обеспечит долгий срок службы и экономию Ваших денег.

Основы центровки часовыми индикаторами

Для удачной центровке валов необходимо выполнить следующие условия:

1. Узнать величину прогиба часового индикатора (если имеется):
Прогиб выносного элемента с навешенными на него индикаторами определяется собственно изгибом штанги, на которой закреплены индикаторы, а также других частей крепления этого устройства на полумуфтах. Изгиб происходит в результате действия сил гравитации и не может быть совсем исключен в большинстве случаев центровочных работ.
Во всех случаях центровки необходимо прилагать все усилия к минимизации суммарного прогиба. Если это не осуществимо, повторные измерения часто не совпадают и, в связи с этим возникают различные ошибки. Если же величина прогиба известна и постоянна, то она может быть скомпенсирована в процессе расчета центровки.

2. Убедится в отсутствии люфта (неплотное прилегание лапы двигателя к платформе на которой он установлен в следствии отсутствия идеально ровных поверхностей).

3. Жестко закрепить штатив с установленным часовым индикатором на одном валу.

4. Убедиться в отсутствии колебаний штатива.

После выполнения вышеперечисленных условий, можно приступать к измерениям. Установите часовой индикатор в положение 12:00 как показано на рис. 1 (шток индикатора должен касатся самой верхней точки вала, как на рисунке 2).

Рисунок 1

Обнулите индикатор (так как шкала на часовом индикаторе подвижная, совместите ноль на шкале с положением стрелки индикатора), а затем проверните вал и запишите показания индикатора в положении 6:00 (нижняя крайняя точка вала). Получаем результаты для вертикального смещения, чтобы измерить горизонтальное смещение делаем аналогичные измерения в положении 9:00 (обнуляем индикатор) и 3:00. При измерениях таким способом разница в показаниях индикаторов равна удвоенной величине смещения. Вам необходимо поделить эту разницу на 2 для определения смещения. Например при измерении получаем разницу в 0,5 мм, значит величина смещения равна 0,25 мм.

Рисунок 2

При этом получаем, что если разница получается отрицательная, значит для вертикального смещения вал на котором установлен штатив находится ниже второго вала, для горизонтального смещения при отрицательной разнице второй вал смещен влево.

Для измерения угловой несоосности штатив оставляем на месте, а индикатор монтируем в контакте с консолью. Пример монтирования индикатора указан на рис. 3.

Рисунок 3

Консоль должна быть установлена под 90° по отношению к валу. Как и в случае со смещением, производим измерение в положениях 12:00 и 6:00 для вертикальной, 9:00 и 3:00 для горизонтальной угловой несоосности. При измерениях таким способом величина угловой несоосности равна разнице в показаниях индикаторов, деленной на диаметр измерительной окружности. Например при измерении получаем разницу в 5,0 мм, а диаметр описываемый штоком индикатора - 100 мм, значит угловая несоосность составляет 0,05 мм.

После вычисления, с помощью калибровочных пластин (рис. 4), подкладываемых под «лапы» двигателя, избавьтесь от угловой и радиальной несоосности. Более трех калибровочных пластин подкладывать под одну лапу запрещается.

Рисунок 4

По вопросам центровки валов обращаться в ООО «Кречина»,

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

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

Параметры центровки

Центровка валов индикаторами проверяется по следующим параметрам:

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

Требования к муфтам

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

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

Горизонтальность установки валов

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

Устройства для контроля центровки

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

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

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

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

Как центрировать агрегаты?

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

Приспособления устанавливаются на полумуфты, затем замеряется расцентровка:

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

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

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

Центровка насосных установок

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

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

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

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

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

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

Балансировка карданного вала

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

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

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

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

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

Приборы для центровки

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

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

Лазерная центровка валов

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

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

Система «Квант-ЛМ»

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

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

Заключение

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

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

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

Центровка агрегата

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

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

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

Требования к соединительным муфтам

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

Горизонтальность установки валов

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

Приспособления для контроля центровки

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

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

Простейшее устройство для центровки МУВП изображено на рис. 6.

Методика центровки агрегата

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

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

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

Фактическую расцентровку рассчитывают по формулам:

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

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

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

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

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

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

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

Центровку проводят последовательно в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

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

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

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

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

где D - диаметр полумуфты, на которой производят измерения.

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

Факторы, влияющие на центровку агрегата

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

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

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

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 нормальной работы подшипников и самой электрической машины соединяемые валы электрической машины и приводного механизма должны составлять единый вал. Устройствами, служащими для соединения валов между собой и передачи вращающего момента, являются муфты. Типы муфт по характеру соединяемых валов и компенсационной способности приведены в табл. 1 и на рис. 5.

Рис. 1. .
а - жесткая фланцевая; б - втулочно-пальцевая; в - упругая с резиновыми пластинами; г -зубчатая; 5 -переменной жесткости (пружинная); 1, 2 - точки измерения радиального и торцевого биения.

Жесткие фланцевые муфты для соединения одноопорного вала электрической машины снабжены центрирующим выступом, диаметр которого должен быть меньше диаметра заточки второй полумуфты на 0,03-0,08 мм. Допустимая окружная скорость стальных муфт - до 70 м/с, чугунных - 30 м/с, материал для изготовления муфт: сталь 35 или чугун СЧ21-40.

Зубчатые муфты состоят из двух зубчатых втулок и двух зубчатых обойм, соединяемых вместе, или одной целой обоймы. Муфты должны работать в масляной ванне. Между муфтой и машиной должен быть зазор, обеспечивающий возможность смещения обоймы полумуфты для контроля зазора между валами. Перекос оси каждой втулки относительно оси обоймы, вызываемой несоосностью соединяемых валов, допускается на угол не более 0°30".
Втулочно-пальцевые муфты изготовляются из чугуна СЧ21-40 или из СтЗ, пальцы из стали 45 и втулки из резины с пределом прочности на разрыв не менее 80 кгс/см2 (8 МПа) и относительным удлинением не менее 300% или из кожи. Зазор в пальцах не должен превышать 0,3-0,6 мм.
Пружинные муфты. Пружины уложены в специальные пазы, расположенные параллельно оси. Пружины закрыты разъемным кожухом, полость которого заполнена консистентной смазкой.
Шпонки. Для передачи вращающего момента от вала к муфте служат шпоночные соединения. Применяются шпонки следующих типов:
1) призматические, поперечное сечение прямоугольное, противоположные грани параллельны; создают ненапряженное соединение, передают только вращающий момент;
2) сегментные, создают ненапряженное соединение, передают небольшие вращающие моменты, применяются для валов диаметром до 58 мм;
3) клиновые, передающие вращающий момент при наличии некоторого осевого усилия;
4) тангенциальные, создают напряженное соединение, передают большие крутящие моменты и осевые усилия, применяются при ударных и знакопеременных нагрузках, устанавливаются на вал под углом 120°, состоят из двух односкосных одного уклона 1:100) клиньев, составленных так, что рабочие грани шпонки взаимно параллельны.
Наибольшее распространение получили призматические шпонки. Призматические шпонки выбирают по наибольшему передаваемому вращающему моменту.

Шпонки изготовляются из стали марок: Стб, сталь 40, сталь 45 с временным сопротивлением на разрыв не ниже 60 кгс/мм2. Размеры призматических шпонок и пазов приведены в табл. Размеры призматических шпонок и пазов электрических машин .

Насадка полумуфт на валы электрических машин производится, как правило, на заводе-изготовителе. В отдельных случаях насадка полумуфт производится и на монтажной площадке.
Для крупных машин предусматривается горячая посадка полумуфт по 2-му классу точности. Натяги, обеспечивающие достаточную прочность посадки, приведены в табл. Натяги при посадке полумуфт .

Перед насадкой полумуфт на валы машин необходимо убедиться, что натяг не более приведенного в табл. Натяги при посадке полумуфт . Натяг определяется как разность диаметра вала и диаметра ступицы полумуфты, замеренных, как показано на рис. 2.

Так же подгоняют шпонку, размеры шпонки и паза должны соответствовать данным табл ., шпонка должна размещаться в пазу вала плотно, с некоторым усилием (зазор по ширине шпонки и паза ступицы 0,05-0,1 мм).

Рис. 2. .
а - измерение диаметра ступицы полумуфты; б - измерение диаметра конца вала,

Нагрев полумуфт производят одним из следующих способов: в масляной ванне; индукционным методом токами промышленной частоты; газовыми или керосиновыми горелками. Нагрев полумуфт контролируют при помощи шаблона, который больше диаметра отверстия полумуфты на величину 2--3-кратного натяга. После насадки полумуфт и охлаждения проверяют торцевое и радиальное биения их. Места установки индикаторов часового типа показаны на рис. 2, значения допускаемых торцевых и радиальных биений полумуфт приведены в табл. допустимые биения полумуфт электрических машин , при больших значениях полумуфты должны протачиваться.

Методы центровки и приспособления. Допуски на центровку валов

Под центровкой валов понимается установка их в такое взаимное положение, когда вал электрической машины и вал производственного механизма (или вал другой электрической машины) являются как бы продолжением друг друга. При этом положения валов относительно друг друга могут различаться в зависимости от типа муфт и их компенсационных способностей в радиальном и осевом направлениях на значения не более приведенных в табл. Допускаемая несоосность валов электрических машин .

Проверка взаимного положения установленных валов осуществляется центровочными приспособлениями по полумуфтам в диаметрально противоположных точках. Угловой перекос валов также замеряется по полумуфтам, причем значения, приведенные в табл., относятся к полумуфтам, замеры на которых произведены на расстоянии 300 мм от оси вала. При измерениях на других расстояниях допуски на угловое (осевое) смещение валов должны быть пропорциональными.
Визуальная проверка взаимного положения валов производится по рискам, нанесенным на обод полумуфты через 90° при помощи центроискателЯ) изображенного на рис. 3. Риски наносятся на соответствующие полумуфты до установки машины на фундамент. Угольник центроискателя устанавливается на обод полумуфты таким образом, чтобы линейка прилегала к торцевой плоскости полумуфты, разметочная линейка 4 устанавливается на обод полумуфты. Риски наносятся чертилкой на ободе полумуфты и на торцевой плоскости по линейкам 4 и 3. Приспособление поворачивается на 90°, точность установки 90° проверяется при помощи движка с установочной линейкой 3.
Поворачивая таким образом приспособление, наносят четыре риски 1 через 90° на ободе полумуфты. Если диаметры двух полумуфт равны, а муфты смещены друг относительно друга на величину а, то необходимо один из валов передвинуть по вертикали либо вбок (рис. 4).
Если линейка, приложенная к рискам полумуфты машины, к которой прицентровывается другая машина, или к полумуфте приводного механизма, совпадает с риской центрируемой машины, то угловое смещение (перекос) валов отсутствует. Если между линейкой и риской имеется угол, то конец центрируемого вала перемещается по вертикали либо вбок до тех пор, пока риски не совпадут.

Рис. 3. .
а - параллельное смещение; б - угловое смещение; 1 - риски.

Рис. 4. . 1 - муфта; 2 - линейка; 3 - установочная линейка; 4 - разметочная линейка.

Точная проверка взаимного положения валов производится при помощи центровочных скоб или приспособлений с индикаторами часового типа, с магнитным или ленточным прижимом, показанных на рис. 5 и 6. Размеры центровочных скоб приведены в табл. Размеры центровочных скоб .

Рис. 5. .
1 - полумуфта установленной машины; 2 - стягивающие хомуты; 3 - наружная скоба; 4 - измерительные болты; 5 - внутренняя скоба; 6 - полумуфта устанавливаемой машины.

Рис. 6. .
а - с ленточным прижимом; б - с электромагнитным прижимом.

Проверку производят при совместном проворачивании валов на 90, 180, 270°. При измерениях должна исключаться возможность изменения зазоров между полумуфтами за счет осевых разбегов вала. При наличии влияния осевых разбегов на измерения необходимо пользоваться двумя центровочными приспособлениями, расположенными по диаметру полумуфт. Результаты измерений записываются, как показано на рис. 7. Разность показаний в диаметрально противоположных точках при измерении на расстоянии 300 мм от оси вала должна быть не более значений, приведенных в табл. Регулировку положения валов производят подбиванием клиньев под фундаментной плитой или регулировкой высотного положения установочных инвентарных приспособлений. Проверку взаимного положения вала приводного двигателя и приводимого механизма, если последний невозможно проворачивать, производят методом обхода одной точкой, т. е. проворачивая вал приводного двигателя, как показано на рис. 8. При проверке взаимного положения одноопорных валов, соединенных жесткими фланцевыми муфтами с центрирующим выступом, производят измерение только углового перекоса (осевого смещения). Взаимное положение валов приводного двигателя и приводимого механизма, соединяемых при помощи промежуточного вала, проверяют после жесткого соединения промежуточного вала с приводным двигателем или приводимым механизмом. В случае отсутствия промежуточного вала проверку производят по струне, как показано на рис. 9.

Рис. 7.

Рис. 8. .
1 - вал двигателя; 2 - центровочная скоба; 3 - полумуфта двигателя; 4 - штифт; 5 - полу муфта приводного механизма; 5 -вал приводного механизма; 7 - щуп.

При регулировке взаимного положения валов электромашинных агрегатов следят, чтобы уклоны шеек валов на крайних подшипниках, измеренные при помощи уровня, были одинаковыми по величине и противоположными по направлению.

Рис. 9. Центровка валов «по струне ».
1 - вал двигателя; 2 - угольник; 3 - визирная струна; 4-вал редуктора клети; 5 - места замера зазоров.

При определении перемещения подшипников при регулировке взаимного положения валов методом расчета пользуются следующими формулами:

где у и Х - горизонтальное и вертикальное перемещения подшипника, ближайшего к муфте; у2, х2 - горизонтальное и вертикальное перемещения подшипника, дальнего от муфты; l1 - расстояние от муфты до ближайшего подшипника; l2 - расстояние от муфты до дальнего подшипника; r - расстояние от центра вала до точки измерения осевого зазора.

Осевой разбег вала в подшипниках скольжения

Осевой разбег ротора при диаметрах вала до 200 мм устанавливается в 2-4 мм, а при диаметрах вала более 200 мм -2% диаметра. Разбег устанавливается в обе стороны от центрального положения якоря (ротора), определяемого магнитным полем.
Осевые зазоры между заточками вала и торцами вкладышей устанавливаются в соответствии с указаниями завода-изготовителя. В случае отсутствия специальных указаний осевые зазоры устанавливаются равными.