主軸對中的測量和調整方法

程廷琳 李麗霞

(1.中國核工業23建設有限公司，中國 北京101300；2.中國核工業24建設有限公司，河北 三河065201)

0 概述

對中偏差是旋轉機械最常見的問題之一。根據相關工業統計表明，超過50%的設備損壞可以歸結到對中偏差和對中錯誤。因對中偏差過大引起設備的主軸密封、軸承、聯軸器以及主軸損壞后的更換費用、額外能耗費用和停產損失，對任何單位和企業都是不可忽視的。目前我國采用的設備的對中方法主要有：①水平尺和塞尺法，其精度可達0.1mm；②百分表對中法，其精度可達0.01mm；③激光儀對中法，其精度可達0.001mm。其中百分表對中法是最普遍使用的一種方法。

1 產生未對中的原因

1.1 瘸腿

瘸腿是指四個(或更多個)支腿不在同一平面內，不能形成良好接觸支承的現象。偏離較大或最大的數值就是瘸腿值。

1.1.1 瘸腿產生的原因

設備支腿質量差；設備基礎下面沒有清理干凈；地腳螺栓的擰緊力矩不正確；底板設計存在缺陷；緊固螺栓因機械振動而松動；灌漿層變質或產生不均勻沉降；設備底座或支腿產生腐蝕現象；設備支腿使用的墊鐵不平整或使用的墊鐵層數過多；管道應力等。

1.1.2 瘸腿的分類

1）平行瘸腿（平行瘸腿指的是設備一條腿和底板之間的間隙是均勻的）。

2）角形瘸腿（角形瘸腿指的是設備一條腿和底板之間的間隙是角狀的、不規則的、不均勻的）。

3）彈性瘸腿（彈性瘸腿指的是設備一條腿和底板以及墊片之間沒有充分地完全接觸，并存在著彈性變形）。

4）管道應力瘸腿（管道應力瘸腿指的是由于設備和管線之間的接口，因為管道的應力而產生的變形）。

1.1.3 瘸腿的檢測方法

1）用塞尺檢測瘸腿，其檢測的步驟是：

清潔驅動設備的底座和支腿→重新安裝驅動設備，固定螺栓并處于松動狀態→對角線搖動驅動設備，使底座與支腿的接觸充分→用塞尺穿過支腳下面的方法，檢查支腿。

2）用百分表檢測瘸腿，其檢測的步驟是：

按要求的力矩值固定螺栓→把百分表固定在支腿上→松開相應支腿上的固定螺栓，并記下讀數→對所有的安裝支腿重復上述的步驟→分析所有的讀數，確定瘸腿。

1.1.4 瘸腿的糾正或消除方法

1）調整機器軸系的對中，用墊片墊實；2）對于過量的角形瘸腿，必須用機加工或用墊片來填滿角向間隙來消除；（注意：一定不要添加過多的墊片，過渡的糾正將導致附近的支腿產生新的瘸腿）；3）重新對中管道，消除應力。

1.2 熱量變化導致不對中

在設備運行期間，由于驅動設備和從動設備之間不均勻的熱脹和冷縮，將導致過大的偏移；因此在冷態對中時可以反向考慮對中偏差預設值，以使在熱運行穩定狀態達到準確的對中或者進行熱態對中狀態監測，并調整。

2 主軸對中的分類

兩軸的相對位置有以下幾種情況：

1）兩個主軸互相平行，但不同軸；2）兩個主軸同軸，但不平行；3）兩個主軸既不同軸也不平行，這時兩軸的中心線之間既有徑向位移又有軸向位移；4）兩個主軸是處于既平行又同軸的正確位置，這時的兩軸的中心線位于同一直線。

兩個主軸處于前三種情況時均不正確，均需進行調整，直到獲得后一種情況或調整到公差范圍內為止。一般在安裝時，從動軸的位置調整好以后無需變動。通常通過調整驅動軸一端來獲得正確的對中。在工程上設備的不對中往往是以第三種情況出現的。及軸向位移和徑向位移是同時出現的。

3 軸向徑向對中法

軸向徑向法就是用一塊百分表測量同心度偏差，而另一塊（為了消除軸竄對平行度的影響，常常采用在直徑方向上均布兩塊）百分表則測量平行度偏差，如圖1所示：

圖1 軸向徑向對中法百分表布置圖

3.1 找正方法

測量時，先裝好測量架，并把百分表桿調到二分之一量程處附近(使其可伸可縮)。測量架首先位于上方垂直的位置（0°），按照驅動設備的旋轉方向旋轉驅動軸，測出徑向位移a1和軸向位移b′1、b＂3；然后將兩半聯軸器順次轉到90°、180°、270°三個位置上,分別測出a2、b′2、b＂4；a3、b′3、b＂1；a4、b′4、b＂2，將測得的數據記錄在圖2中（注意：讀數不要記錯位置和符號），轉一圈時百分表應恢復原位。

測量數據要經過復核，如符合下列條件，說明測得的數據是準確的，否則應查明原因。

②對于雙表法測角向偏差，由于不控制軸竄，若出現較大軸竄，上述公式不成立。

3.2 軸向端面傾斜偏差的測量與計算

3.2.1 軸向端面傾斜偏差的測量

端面測量讀數b1、b2、b3、b4是取兩個百分表在聯軸器的相應位置上測得b′1～b′4、b＂1～b＂4的平均值，以消除測量時由于盤車轉動而產生軸向竄動的誤差。根據圖2記錄的數值，計算出b1～b4的值。

圖2 端面傾斜偏差測量記錄圖

3.2.2 軸向端面傾斜偏差的計算

徑向偏移量：

軸向傾斜量：

左右向是人在基準機側，面對調整機器聯軸器端面確定的。計算所得的正負值及其含義：

ax：正值 偏左，負值，偏右；ay：正值 偏高，負值 偏低；

bx：正值 右張口，負值 左張口；by:正值 下張口，負值 上張口

3.3 調整設備支承處支腿墊片調整量的計算

設被調整軸由前支腿1和后支腿2支承，前后兩支腿間距離為L2，聯軸器徑向測量點至前支腿1的距離為L1，聯軸器測點的回轉直徑為D。

現以垂直方向調整為例，若在垂直方向上開口量為b，徑向偏移為a。要使被調整軸調至正確位置，前支腿1應提高C1,后支腿2應提高C2,如圖3所示。

圖3 支腿調整示意圖

現設想使兩聯軸器調至平行，后支腿2應提高B如圖4所示，由圖中相似三角形的比例關系得

圖4 支腿調整示意圖

由于后支腿2提高了，前支腿1未動，被調整軸將繞前支腿1旋轉而使半聯軸器降低A如圖5所示，由圖中相似三角形關系得

然后，再將兩半聯軸器調至同軸，得各支腿的總提高量為：

圖5 支腿調整示意圖

對于左右方向的調整，方法完全與上述相同。

計算所得的Cx1和Cx2值若為正值，則支承點向左調整；若為負值，則支承點向右調整。計算所得的Cy1和Cy2值若為正值,則支承點向上調整，若為負值，則支承點向下調整。

需要說明的是，在一般情況下聯軸器校正都以達到同軸狀態作為理想，即兩半聯軸器的中心線對準、兩半聯軸器的端面互相平行。但是在另一些情況下，考慮到機組由冷態向熱態過渡時的變形，聯軸器在冷態找正時都留有一定偏移量。