Центровку валов производят для устранения боковых и угловых смещений валов соединяемых между собой электрических машин или электрической машины и механизма.
Назовем условно боковые зазоры буквой а, а угловые — буквой b и рассмотрим четыре возможных взаимных положения валов машин, соединяемых при помощи полумуфт (рис. 6.6).
В положении I валы расположены на одной прямой и оси их совпадают. При одновременном проворачивании валов зазоры а и b остаются неизменными.
В положении II валы параллельны один другому, но между ними есть сдвиг. При проворачивании валов угловые зазоры 6 остаются неизменными, а боковые зазоры а изменяются.
В положении III центры валов совпадают, но оси их расположены под углом. В этом случае при проворачивании валов меняются угловые зазоры b, а боковые зазоры а сохраняются.
Рис. 6.6. Взаимные положения валов машин, соединяемых при помощи полумуфт
Наконец, в положении IV центры валов сдвинуты и оси их расположены под углом. При проворачивании валов будут меняться как угловые b, так и боковые а зазоры.
Из рассмотренного рисунка видно, что валы соединяемых между собой машин могут иметь различные по виду и величине смещения валов.
Существует большое количество способов и приспособлений для центровки валов. В связи с ограниченным объемом книги в ней рассматриваются лишь наиболее прогрессивные способы и приспособления для центровки валов.
Центровка валов с применением радиально-осевых скоб.
Этот способ наиболее распространен в монтажной практике. Перед началом измерения полумуфты разъединяют, а валы раздвигают с тем, чтобы скобы и полумуфты при вращении валов не соприкасались.
Конструкция радиально-осевых скоб и их крепления на ступицах полумуфт показаны на рис. 6.7. Наружную скобу 4 закрепляют при помощи хомута 3 на ступице полумуфты 1 установленной машины, а внутреннюю скобу 6 при помощи такого же хомута на ступице полумуфты 7 машины, соединяемой с установленной машиной. Для соединения хомутов со скобами используют болты 2 с гайками.
Для большей точности измерений при помощи измерительного болта 5 устанавливают минимальные зазоры а и b. В процессе центровки измеряют боковые зазоры а и угловые зазоры b при помощи щупов, индикаторов или микрометров. В двух последних случаях индикатор или микрометрическую головку устанавливают на место болтов 5.
При измерениях зазоров щупом пластинки щупа вводят в зазор с ощутимым трением на глубину не менее 2/3 их длины (практически до 20 мм). В связи с тем, что при замерах щупом возможны погрешности, значения которых зависят от опыта проверяющего, результаты измерений необходимо контролировать.
Рис. 6.7. Центровка валов с применением одной пары радиально-осевых скоб
В случае правильного выполнения замеров сумма числовых значений четных замеров равняется сумме числовых значений нечетных замеров, т. е.
(6.4)
Практически можно считать, что замеры выполнены правильно, если разница между этими суммами будет составлять не более 0,04 мм. В противном случае, не изменяя положения полумуфт, измерения следует повторить более тщательно.
Пример. Валы занимают положение, характеризующееся данными замеров, приведенными на рис. 6.8. Для замеров, показанных на рис. 6.8, а, это равенство составит:
Как показано на рис. 6.8, первое измерение зазоров a1 и b1 производят, когда скобы находятся в верхнем положении. Затем валы проворачивают на 90° в направлении вращения приводного механизма или генератора и снова замеряют зазоры а2 и b2 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. Зазоры в первом и пятом положениях скоб должны совпадать.
Рис. 6.8. Примеры выполнения замеров при центровке валов
Рис. 6.9. Приспособления для проворота вала крупной или средней машины:
а — вручную; б — при помощи крана
Во избежание неточностей при замерах рекомендуется повторно измерять зазоры (вновь проворачивая валы в те же положения), причем замеры должно производить одно и то же лицо.
Действительной величиной зазоров а и b в данной точке будет полусумма соответствующих зазоров, измеренных при двух замерах в этой точке. В зависимости от массы роторов проворот валов осуществляют вручную или при помощи крана. При этом проворот вала 1 вручную у электрических машин небольшой мощности производят без каких-либо приспособлений, а у средних или крупных машин применяют специальное приспособление, показанное на рис. 6.9, а. Это приспособление состоит из рычага 4, ленты 2 и зажима 3 для ленты.
Проворот вала с помощью крана (рис. 6.9, б) осуществляют при монтаже крупных электрических машин мощностью 1000 кВт и более. В этом случае на вал 1 навивают несколько витков стального каната 5 с петлями 7 и 8. Петлю 7 зацепляют за болт 6, проходящий через отверстие полумуфты, а петлю 8 прикрепляют к крюку крана, которым при помощи каната 5 вращают вал 1,
Рис. 6.10. Упор для предотвращения осевого хода вала
Перед измерениями после проворота валов на требуемый угол канат ослабляют и для исключения так называемого осевого хода валов, т. е. расхождения или сближения полумуфт, запирают валы специальными упорами, как показано на рис. 6.10. Измерение зазоров производят в одних и тех же точках, для чего на ободах полумуфт наносят риски с обозначением верха, низа и боков. Рассмотрим конкретный пример центровки валов с применением одной пары радиально-осевых скоб.
Пример. Значения измеренных зазоров, мм, для четырех положений валов приведены на рис. 6.11, а. При этом цифры в обозначениях зазоров показывают порядковые номера замеров зазоров. На рис. 6.11, б приведены отдельные установочные данные присоединяемой машины: расстояние от муфты до подшипника 3 l1 = 300 мм; расстояние от муфты до подшипника 4 12=1600 мм, а также расстояние от оси вала до болта r=350 мм.
Для центровки валов, т. е. для устранения их боковых и угловых смещений, необходимо переместить подшипники 3 и 4 присоединяемой машины, передвигая их по плите в горизонтальной плоскости, или переместить их в вертикальной плоскости, добавляя или убавляя подкладки под стояками подшипников.
Для расчета необходимых перемещений подшипников введем следующие обозначения:
Рис. 6.11. К примеру расчета центровки валов при помощи радиально-осевых скоб
Центровка валов по полумуфтам.
Скоба 2 для центровки валов и ее крепление на ободе полумуфты 1 с помощью болта 3 показаны на рис. 6.12. Боковые зазоры b измеряют между измерительным болтом 4, ввернутым в скобу, и внешней поверхностью полумуфты. Вместо измерительного болта можно также использовать индикатор.
Угловые зазоры b измеряют щупом между торцами полумуфт. При этом в каждом из четырех положений полумуфт (0, 90, 180 и 270°) замеряют один боковой зазор а и два или четыре угловых зазора b. Действительное значение углового зазора в каждом из четырех положений определяют как среднее арифметическое путем деления суммы числовых значений на количество замеров (соответственно два или четыре).
Расчет необходимых перемещений в горизонтальной и вертикальной плоскости (значения x1 и х2, у1 и у2) производят по формулам, приведенным выше в примере центровки при помощи одной пары радиально-осевых скоб.
Рис. 6.12. Центровка валов по полумуфтам
Рис. 6.13. Приспособления с ленточным и электромагнитным прижимами
Центровка валов с применением приспособлений с ленточным или электромагнитным прижимом.
Такие приспособления позволяют проводить измерения как индикаторами, так и пластинчатыми щупами. Применение прижимов обеспечивает более точную центровку, чем использование центровочных скоб. Приспособления имеют одинаковую измерительную часть и отличаются друг от друга лишь устройством прижимов.
В приспособлении с ленточным прижимом (рис. 6.13, а) измерительную часть прижимают к полумуфтам 1 и 4 с помощью мягкой стальной ленты 6 и винтового натяжного устройства 5, принцип действия которых ясен из рисунка.
Приспособление с электромагнитным прижимом (рис. 6.13,б) состоит из двух П-образных электромагнитов 7, питающихся от батареек карманного фонаря и снабженных шарнирными полюсными башмаками, которыми оно удерживается на ободах полумуфт центрируемых валов. Форма полюсных башмаков обеспечивает плотное прилегание их к ободам полумуфт независимо от диаметра полумуфт.
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 2 индикаторов устанавливают мерительный штифт, подобный установочному винту 3.
Центровка способом обхода одной точкой применяется, когда один из валов не может проворачиваться. Тогда центровку валов и соответственно измерения зазоров производят при вращении только одного вала.
Для измерения зазоров к полумуфте 3 вращающегося вала прикрепляют скобу 2 с измерительным болтом 4 (рис. 6.14) или скобу, показанную на рис. 6.12. Такой способ, при котором измерительный болт 4 практически обходит (обегает) поверхность полумуфты 5 при проворачивании вала 1, получил название способа обхода одной точкой.
Рис. 6.14. Центровка валов способом обхода одной точкой
Рис. 6.15. Центровка валов при наличии промежуточного вала
При этом способе боковое смещение контролируют щупом по зазору между штифтом 4 приспособления 2 и ободом полумуфты 5, установленной на валу 6. Угловое смещение измеряют при помощи щупа 7 по зазору между торцами полумуфт 3 и 5.
Центровка валов электрических машин и механизмов с зубчатой передачей (редукторов).
В данном случае за базу прицентровки принимают редуктор. Все перемещения производят за счет электрической машины, прицентровываемой к редуктору. В процессе центровки таких машин необходимо учитывать, что вал ведущего колеса редуктора при работе обычно поднимается на размер вертикального зазора в подшипниках. Поэтому вал прицентровываемой электрической машины устанавливают выше вала зубчатого колеса на размер вертикального зазора.
В отдельных случаях, например при соединении приводного двигателя прокатного стана с редуктором клети, вал 1 электродвигателя соединяют с валом 5 редуктора (рис. 6.15) с помощью промежуточного вала, не имеющего подшипников.
Так как длина промежуточного вала достигает 1,5— 2 м, проверка взаимного расположения валов 1 и 5 приводного двигателя и редуктора с помощью щупа, индикатора или другого измерительного инструмента в таких случаях невозможна. Наиболее простой и достаточно достоверной для данного случая является центровка валов при помощи специально изготовленных угольников 2 и визирной струны 3.
Внешние стороны каждого угольника должны быть простроганы под углом 90°. Угольники крепят одной стороной к торцовым плоскостям полумуфт, а по другим их сторонам натягивают струну из стальной проволоки. По струне и угольникам измеряют как боковые, так и угловые смещения 4 валов двигателя и редуктора. Для крепления угольников к плоскостям полумуфт и для натяжки визирной струны применяют болты 6 с гайками.
Таблица 6.1. Замеры радиального биения вала
Рис. 6.16. Схема выверки трехмашинного агрегата:
I, III — генераторы; II — приводной двигатель; 1—4 — подшипники
При выборе диаметра болтов и затяжке гаек следует учитывать, что любое перемещение болтов в отверстиях полумуфт в процессе проворачивания валов может привести к искажению результатов замеров и неудовлетворительному качеству центровки.
