Глава седьмая
ВЫВЕРКА ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА, ПРИГОНКА
И СБОРКА МУФТ И ПОДШИПНИКОВ
7.1. ВЫВЕРКА И РЕГУЛИРОВКА ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА
МЕЖДУ СТАТОРОМ И РОТОРОМ
Эти операции выполняют после окончательной центровки валов, а у машин постоянного тока с разъемным статором после установки верхней половины статора и скрепления последней болтами с нижней половиной. От качества выверки воздушного зазора в значительной мере зависит надежность эксплуатации электрических машин.
Измерение воздушного зазора производят клиновым щупом (см. рис. 2.3, б) с обеих сторон ротора или якоря в следующих местах: у машин с неявно выраженными полюсами в четырех точках (при большом диаметре ротора — в восьми точках); у машин с явно выраженными полюсами — под каждым полюсом против середины полюсного башмака.
Допустимая разница в воздушных зазорах между наибольшим и наименьшим значениями в процентах среднеарифметического не должна превышать: у асинхронных машин 10 %; у синхронных тихоходных машин 10 %; у быстроходных 5 %; у машин постоянного тока с петлевой обмоткой при зазоре до 3 мм — 10 %, а при зазоре более 3 мм 5 %; у машин с волновой обмоткой эти допуски могут быть увеличены в 2—2,5 раза. Зазоры между якорем и добавочным полюсом не должны отличаться более чем на 5 %. Неравномерность воздушного зазора для всех электрических машин не должна превышать 10%.
Воздушный зазор регулируют путем подбора соответствующих подкладок под лапы станины статора и разворота его в поперечном направлении относительно продольной оси ротора или якоря.
Особенно тщательно должен быть проверен воздушный зазор у генераторов повышенной частоты, имеющих ряд конструктивных особенностей, отличающих их от других электрических машин. Одной из таких особенностей является относительно малый воздушный зазор между ротором и зубцами статора генератора δ = = 0,002Д, что составляет 0,9—1,9 мм. При большой частоте вращения из-за малых воздушных зазоров небольшой эксцентриситет ротора приводит к значительной неравномерности воздушного зазора и к таким нежелательным явлениям, как появление магнитных сил одностороннего тяжения между ротором и статором, способных вызвать нагрев и выплавку подшипников и даже задевание ротора за статор, повышенный нагрев зубцов статора со стороны наименьшего зазора, повышение вибрации.
Кроме того, неравномерности воздушного зазора на работающей и неподвижной машинах могут значительно различаться за счет наличия масляной пленки в подшипниках; магнитных сил одностороннего тяжения при наличии зазоров в подшипниках; уменьшения среднего зазора из-за температурного расширения зубцов ротора и статора навстречу друг другу. Причинами нарушения симметрии воздушных зазоров могут быть посадка фундамента и выработка вкладышей при эксплуатации. Эти причины в период пуска и эксплуатации нередко вызывают аварию — задевание ротора за статор. Поэтому к выверке воздушных зазоров у генераторов повышенной частоты предъявляют особо жесткие требования.
Рис. 7.1. Схема измерения эксцентриситета ротора относительно статора у генераторов повышенной частоты
Регулировку воздушных зазоров генераторов повышенной частоты производят с помощью подкладок, поставляемых заводом-изготовителем, и перемещением статора с помощью обжимных шпилек — струбцин. Если такие подкладки пронумерованы, то их устанавливают по номерам. В верхней части генераторов воздушный зазор рекомендуется устанавливать на 0,05—0,1 мм больше нижнего.
Перед регулировкой производят необходимые измерения одним из двух описанных ниже способов.
Первый способ измерения относительной неравномерности воздушного зазора у генераторов повышенной частоты разработан научно-исследовательским институтом Всесоюзного производственного объединения (ВПО) Сибэлектротяжмаш. Он заключается в том, что на двух измерительных катушках 1 и 2 (их обычно укладывает завод-изготовитель), расположенных на диаметрально противоположных зубцах статора (рис. 7.1), при изменении магнитного потока наводится электродвижущая сила (ЭДС) Е1 и Е2.
В связи с тем, что ЭДС в каждой измерительной катушке обратно пропорциональна высоте воздушного зазора в данных точках, справедливо равенство
средняя высота воздушного зазора;
— относительный эксцентриситет ротора.
Определяя отношение разности ЭДС Е1 и Е2 к их сумме, получают значение относительного эксцентриситета ротора в плоскости, проходящей через середины зубцов с измерительными катушками, так как
(7.3)
Специальных приборов для измерения относительного эксцентриситета промышленность не выпускает. ВПО Сибэлектротяжмаш в качестве указателя эксцентриситета использует магнитоэлектрический логометр, применяемый для измерения температуры.
Второй способ измерения относительного эксцентриситета разработан ВНИИпроектэлектромонтажем. Он основан на применении в качестве измерительного прибора милливеберметра M1119, особенностью которого является подвод тока к его подвижной рамке, осуществляемый при помощи безмоментных спиралей, в связи с чем при отсутствии тока рамка может занимать любое положение.
Так же как и в рассмотренном выше способе, применяемом ВПО Сибэлектротяжмаш, на два противоположных зубца статора накладывают по одной измерительной катушке 1 и 2. При включении и выключении тока возбуждения генератора в измерительных катушках наводится ЭДС, вследствие чего подвижная рамка милливеберметра повернется на угол, пропорциональный магнитному потоку, пересекающему витки измерительных катушек.
Отсчет показаний милливеберметра производят по максимальному углу поворота рамки. При этом относительный эксцентриситет составит:
(7.4)
где C1 — показания прибора в делениях шкалы при измерении ЭДС в катушке 1; С2 — то же при измерении в катушке 2.
Измерения милливеберметром производят на неподвижной машине, соблюдая при этом следующий порядок операций: шунтируют обмотку возбуждения при помощи гасительного сопротивления; устанавливают в обмотке возбуждения ток, равный половине номинального;
поворачивают ротор так, чтобы его зубцы находились против зубцов статора, которые имеют измерительные катушки; устанавливают стрелку милливеберметра посередине шкалы; подключают прибор к выводам катушки 1; отключают ток возбуждения и записывают показания прибора; включают ток возбуждения и убеждаются в том, что он не изменился; устанавливают стрелку прибора посередине шкалы; подключают прибор к выводам катушки 2; отключают ток возбуждения и записывают показания прибора; включают ток возбуждения и убеждаются в том, что он не изменился; определяют относительный эксцентриситет по формуле
При положительном значении относительного эксцентриситета ротора в горизонтальной плоскости необходимо сместить статор генератора влево, а при отрицательном — вправо. Перемещение статора производят на величину
, мм.
Если относительный эксцентриситет ротора ε измерен в вертикальной плоскости, статор необходимо поднять (при положительном значении ε) или опустить (при отрицательном значении ε) соответственно на величину
, мм.
Сборка машин должна обеспечивать симметричное расположение магнитных полей статора и ротора; это достигается симметричным расположением активной стали обеих частей машины. При несимметричном расположении магнитное поле статора, взаимодействуя с магнитным полем ротора, создает дополнительные осевые силы, стремящиеся поставить ротор в центре магнитного поля статора. При окончательной выверке и регулировке воздушного зазора одновременно проверяют и регулируют положение активной стали ротора относительно стали статора, а в машинах постоянного тока, кроме того, относительно стали главных полюсов, добиваясь симметричного их расположения.
Для определения симметричности расположения магнитных полей статора и ротора замеряют расстояние от торца полюсного башмака до крайнего пакета стали статора на обеих сторонах каждого полюса, т. е. с двух сторон машины. Разность среднеарифметических значений, которая определяет несимметричность магнитных полей, должна быть не более 1 мм.
Результаты измерений зазоров после их окончательного регулирования заносят в формуляр (паспорт) монтажа машин.
СБОРКА И СОЕДИНЕНИЕ МУФТ
Сборку и соединение муфт производят после окончания центровки валов соединяемых машин. Объем работ в каждом случае зависит от типа муфт.
Перед соединением жестких или полужестких муфт убеждаются в отсутствии на торцовых поверхностях полумуфт выбоин, царапин, заусенцов и других неровностей, после чего производят развертку просверленных начерно отверстий для соединительных болтов. Каждое отверстие развертывают одновременно в обеих полумуфтах (полумуфты предварительно должны быть стянуты временными болтами). Затем до установки всех соединительных болтов и после их установки определяют 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 (см. рис. 5.1, в). 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 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 в виду, 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 пригонке пальцевых эластичных 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 ротора в обе стороны. При этом необходимо добиться, чтобы смещение каждого пальца было одинаковым. Если при установке какого-либо пальца смещение не обнаружено, причиной этого могут быть неправильная установка или обработка пальца или неправильные размеры расточки отверстия в ведомой полумуфте.
