ЦЕНТРОВКА ОСЕЙ ВАЛОВ ПО ПОЛУМУФТАМ

ЦЕНТРОВКА ОСЕЙ ВАЛОВ ПО ПОЛУМУФТАМ

Бесплатно!

Методическое указание к лабораторной работе по курсу «Эксплуатация и ремонт оборудования химических производств»
полу муфты оси валов центровка выявление дефектов виды

Описание работы

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Выработать практические навыки по выявлению дефектов сопряжения валов и выполнению операции центровки осей по полу муфтам.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

— изучить вида дефектов сопряжения валов и способ их измерения по относительным смешениям или зазорам между полу муфтами;
— изучить метод центровки валов по полу муфтам с применением центровочных скоб и индикаторов перемещения часового типа;
— выполнить центровку валов центробежной машины (газодувки) по вышеуказанному методу;
— провести испытание правильности сопряжения валов центробежной машины путём пробного пуска;
— оформить отчёт по работе и защитить его у преподавателя.

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Центровкой называется операция, выполняемая с целью обеспечения заданной точности сопряжения осей составных частей машин и агрегатов. Наиболее часто на практике возникает необходимость обеспечить соосность валов привода и рабочей части машины. Этот вид центровки называется центровкой осей валов или просто центровкой валов. В результате центровки валов добиваются устранения дефектов сопряжения, которые представляют собой линейные и угловые отклонения осей относительно заданного положения и превышают предельно допустимые отклонения. Различает три вида дефектов центровки валов:
— осевое отклонение заключается в том, что осевой зазор (?) между торцами валов не соответствует номинальному значению (?0)(рис. 1 б);
— поперечное (радиальное) отклонение заключается в том, что оси валов параллельны и отстоят друг от друга на расстояние (e) (рис. 1 в);
— угловое отклонение заключается в том, что оси валов располагаются под углом (?) (рис. 1 г).
У реальных машин все три вида отклонений могут одновременно иметь место (рис. 1 д). Такой вид отклонения называется комбинированным или сложным. Следует отметить, что в любой, даже тщательно отцентрированной машине не исключается наличие линейных и угловых отклонений валов относительно заданного положения. Однако, если эти отклонения не превышают определен ной (допустимой) величины, то они не оказывают отрицательного влияния на работоспособность и надёжность машины. Поэтому операция центровки валов должна проводиться до тех пор, пока фактические отклонения не станут меньше предельно допустимых отклонений:

?
(1)

В данных выраженияхобозначено ?*, e*, ?* — предельно допустимая величина, соответственно, осевого, поперечного и углового отклонения валов. Система неравенств (1) представляет собой математическую запись условия достаточности точности центровки валов. Если хотя бы одно из неравенств (1) не выполняется, то точность сопряжения валов считается недостаточной и операция центровки необходима. В случае выполнения условий (1) точность сопряжений осей валов считается достаточной и необходимость в операции центровки отпадает. Более того, повышение точности сопряжения осей валов сверх заданных требований может привести к неоправданном возрастанию стоимости операции, т. к. потребуются более точные инструменты, большие затраты труда и времени на её выполнение.
Известно несколько способов измерения линейных и угловых отклонений осей валов. В настоящей работе рассматривается способ оценки точности сопряжения валов по величине осевых и радиальных зазоров между полу муфтами.
Этот способ получил наибольшее практическое применение ввиду высокой точности и относительной простоты реализации. Необходимым условием для применения этого способа является отсутствие торцевого и радиального биения поверхности полу муфты относительно оси вала. На рис.2 показан о взаимное расположение полу муфт, соединяющих валы А и В, при наличии сложного смещения осей. На этом же рисунке показана схема выполнения замеров осевых (b) и радиальных (a) зазоров между полумуфтамив четырёх контрольных точках. При составлении схемы замеров исходили из того, что один из валов (например А) относится к базовой части машины, и поэтому можно считать, что он расположен баз отклонений от номинального положения. Т. е. его угловые и линейные отклонения условно приняты равными нулю. Задача ставится следующим образом. Поданным о величине осевых и радиальных зазоров между полу муфтами необходимо определить осевое, поперечное и угловое отклонения вала В относительно вала А. Следует пояснить, что линия 1′-3′ на торцевой поверхности полу муфты вала В есть cлед вертикальной плоскости, проходящей через ось вала А, а линия4′-2′ на этой же поверхности есть след горизонтальной плоскости, проведенной через ось вала А. Рассмотрение геометрических соотношений между искомыми величинами (линейными и угловым отклонениями оси В относительно оси А) и определяющими величинами (осевые и радиальные зазоры между полу муфтами) приводит к результату, справедливому для малых отклонений осей:

?
(2)

?
(3)

?
(4)

?
(5)

?
(6)

?
(7)

?
(8)

В приведенных выражениях индексами y и x обозначены угловые и поперечные отклонения оси вала В относительно оси вала А, соответственно, в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Такой раздельный учет отклонений осей в горизонтальной и вертикальной плоскостях позволяет более простым путем выполнять операции центровки и рассчитывать корректирующие перемещения регулируемой части машины. При расчёте отклонений по формулам (2 – 8) следует учитывать знаки зазоров. Правила определения знаков зазоров следующие. Если проекция вектора, проведенного из контрольных точек 1, 2, 3, 4 полу муфты базовой части машины в контрольные точки 1′, 2′, 3′, 4′ полу муфты регулируемой части машины, на принятые для центровки оси координат X, У, Z совпадает с положительным направлением этих осей, то зазор считается положительным. В противном случае зазор считается отрицательным и перед его значением необходимо поставить знак(-). Так например, все осевые зазоры, обозначенные на рис. 2, имеют положительное значение. Знаки у радиальных зазоров распределяются следующим образом: -a1; +a2; -a3; +a4. При вычислении поперечных отклонений ex и ey по формулам (6), (7) результат может оказаться как со знаком (+), так и cо знаком (-). Положительный знак указывает на то, что для устранения поперечных отклонений оси вала В относительно оси вала А первый необходимо переместить в направлении оси X на величину ex, а в направлении оси У на величину ey. При отрицательном результате корректирующие перемещения вала В должны быть противоположными положительным направлениям осей X и У. Аналогичным образом определяется направление поворота вала В с целью устранения угловых отклонений в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Так, если результат вычисления углового отклонения ?y по формуле (3) приводит к отрицательному числу, то для исправления положения вала В в вертикальной плоскости его следует повернуть на угол ?y против часовой стрелки. Т. е. для устранения угловых отклонений поворот вала выполняется по часовой стрелке(если смотреть на плоскость поворота со стороны положительной части координатной оси) для положительных угловых отклонений и против часовой стрелки для отрицательных угловых отклонений. Следует также отметить, что система координатных осей может выбираться произвольно, тем не менее правила определения знаков зазоров и направлений корректирующих перемещений будут аналогичными. Таким образом, по данным о величине осевых и радиальных зазоров между полу муфтами можно рассчитать дефекты центровки осей, а также определить необходимые линейные и угловые перемещения подвижного вала в вертикальной и горизонтальной плоскостях, которые обеспечат заданную точность сопряжения валов машины. Измерение осевых и радиальных зазоров между полу муфтами может осуществляться при помощи различных материальных инструментов. Единственное требование, которое при этом следует соблюсти, это соответствие принятого способа измерения схеме выполнения замеров, показанной на рис. 2.
Ниже приводится описание метода центровки валов по полу муфтам с применением центровочных скоб и индикаторов перемещения часового типа. Этот способ, в отличие от описанного выше, основан на измерении относительного смещения полу муфт при вращении валов машины.

4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙУСТАНОВКИ

Схема лабораторной установки для изучения и практической отработки операции центровки валов машины пополумуфтам с применением центровых скоб и индикаторов перемещения часового типа показана на рис.3. Установка включает центрируемую машину — газодувку и комплект принадлежностей. Центрируемая машина состоит из рабочей части 1(базовой) и электродвигателя 2, укрепленных на общей раме 3 при помощи болтов8, 9. Вал рабочей части соединен с валом электродвигателя посредством муфты 4. В комплект принадлежностей входят центровочные скобы 5, устанавливаемые на обоих полу муфтах, а также два индикатора линейных перемещений часового типа 6,7. Индикатор, расположенный вертикально, служит для измерения радиальных смещений между полу муфтами, а горизонтальный индикатор – для измерения осевых смещений. Крепление индикаторов к центровочной скобе осуществляется посредством кронштейна 10 и винтов 11. Ось вертикального индикатора должна располагаться перпендикулярно оси вала базовой части машины, а ось горизонтального индикатора– параллельно этой оси. Важно отметить, что индикаторы неподвижно (посредством кронштейна и центровочной скобы) крепятся к полу муфте базовой части машины, в данной установке — к полу муфте рабочей части газодувки. Наконечники стержней12, 13 индикаторов упираются в упор 14, который жест ко закреплен на центровочной скобе, установленной на полу муфте регулируемой части машины –электродвигателе. Рабочие поверхности упора должны быть отполированы и представлять собой плоскости, перпендикулярные осям индикаторов. При наличии осевых сдвигов у любого из валов необходимо установить два горизонтальных индикатора на диаметрально противоположных сторонах полу муфты базовой части машины с целью исключения влияния осевого сдвига валов на результат измерения осевого смещения между полу муфтами.

5. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЕРАЦИИЦЕНТРОВКИ

Перед началом операции центровки валов по полу муфтам с применением центровочных скоб и индикаторов перемещения рекомендуется произвести «грубую» центровку при помощи короткой линейки. Предварительная центровка выполняется следующим образом. Детали крепления (болты, шпильки и т. д.), соединявшие регулируемую часть машины(привод) с рамой, ослабляются или снимаются. Это необходимо для обеспечения возможности перемещения электродвигателя как в вертикальной, так и горизонтальной плоскостях. На боковую (цилиндрическую) поверхность полу муфты базовой части машины по образующей ребром устанавливается линейка. Место установки линейки не имеет принципиального значения и выбирается из условия удобства выполнения операции. Вместе с тем, если это возможно, центровку желательно начинать с выверки положения валов в вертикальной плоскости. При этом, линейку располагают вдоль крайней верхней образующей полу муфты неподвижного вала (см. рис.4). Далее, линейными и угловыми перемещениями привода в вертикальной плоскости добиваются полного (без зазоров) прилегания к линейки боковой поверхности второй полу муфты. Выбранное положение регулируемой части машины фиксируется при помощи подобранных по толщине подкладок, помещаемых между лапами электродвигателя и рамой. Аналогичная процедура выполняется для другого положения линейки, когда она располагается в плоскости, ориентированной под углом 90° к плоскости предыдущего положения. Следует отметить, что в любом положении, линейка должна лежать в плоскости, проходящей через ось неподвижного вала. В нашем случае второе положение линейки соответствует выверке соосности валов в горизонтальной плоскости. При необходимости корректировка положения валов как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях может многократно повторяться до тех пор, пока не будет достигнуто хорошее прилегание к линейке боковых поверхностей обоихполумуфт.
После завершения предварительной центровки приступают к центровке валов при помощи индикаторов. В исходном состоянии индикаторы располагают в самой верхней точке муфты. Поворачивая шкалы индикаторов, совмещают стрелки индикаторов с нулевыми делениями шкал. Таким образом, в этом положении, обозначенном на рис. 5а цифрой1, радиальное (a1) и осевое (b1) смещения между полумуфтамиусловно принимаются равными нулю. Последовательно поворачивая муфту на 90°,180°, 270° и 360°, снимают показания индикаторов в различных положениях муфты и записывают значения осевых и радиальных смещений с учет ом их знаков на круговую диаграмму (см. рис. 5б). При повороте валов на 360° муфта вторично займёт положение I. При этом стрелки индикаторов должны вернуться в исходное состояние, т. е. показывать нулевые смещения. Соблюдение данного требования свидетельствует о том, что операция центровки выполняется правильно, а также то, что жёсткость крепления индикаторов и упора к полу муфтам достаточна и валы не имеют повышенных люфтов во порах. Если при повороте валов на 360° величины смещений между полумуфтаминезначительно изменяются, то для их определения следует снять показания индикаторов в положениях муфты I, II, III, IV не менее трёх раз. Т. е. измерения смещений производятся при трёх и более полных оборотах муфты. В этом случае значения осевых и радиальных смещений, записываемые на круговую диаграмму, определяются как средние величины трёх и более замеров.
По рис.5 можно заметить, что на круговой диаграмме радиальный зазор принято записывать вне круга, а осевой –внутри круга.
Следующим шагом операции центровки валов при помощи индикаторов является расчет линейных и угловых отклонений валов по результатам замера относительных смещений полу муфт. Т. к. индикаторы измеряют не зазоры между полу муфтами, а их относительное смещение, то непосредственное использование в расчетах формул (2) и (8) не представляется возможным. Вместе с тем, легко показать, что отклонения валов связаны с показаниями индикаторов соотношениями, близкими к формулам (2) – (8):

?
(9)

?
(10)

?
(11)

?
(12)

?
(13)

В данных выражениях ?a и ?b – радиальное и осевое смещение полу муфт, фиксируемое соответственно вертикальным и горизонтальным индикаторами. Индекс указывает, какому положению (I, II, III, IV) муфты соответствуют измеренные смещения ?a и ?b. D1 – диаметр окружности, описываемый наконечником горизонтального индикатора. Если осевые смещенияполумуфт замерены правильно, то должно выполняться соотношение

?
(14)

Если хотя бы один из валов будет иметь осевой сдвиг, то для определения углового отклонения вала необходимо одновременно измерять осевое смещение полу муфт в двух диаметрально противоположных точках муфты. Это достигается применением двух горизонтальных индикаторов и одного вертикального. Расчетное выражение для определения угловых отклонение в горизонтальной и вертикальной плоскостях с учет ом показаний второго горизонтального индикатора, имеет вид

?
(15)

?
(16)

В формулах (14), (15) С и ? С– со ответственно, осевой зазор и смещение полу муфт, измеряемые вторым горизонтальным индикатором (между контрольными точками 3 и 3′).
По результатам замера угловых и линейных отклонений оси вала подвижной части машины относительно оси вала базовой части рассчитывают корректирующие перемещения, которые принято определять для точек крепления регулируемой (подвижной) части к базовым элементам: станинам, корпусам, рамам и т. д. В рассматриваемом случае корректирующие перемещения, обеспечивающие соосность валов газодувки, следует рассчитывать для точек пересечения осей крепежных элементов (болтов) с опорной плоскостью лап электродвигателя (см. рис. 3). Корректирующие перемещения регулируемой части машины, в точках соединения c базовой частью, рассчитываются по формулам:

?
(17)

?
(18)

?
(19)

?
(20)

?
(21)

?
(22)

В формулах (17) – (22) x, y, z – есть корректирующие перемещения регулируемой части машины в направлении координатных осей x, y, z. Индекс показывает, для какой точки машины рассчитаны корректирующие перемещения.
Заключительной стадией центровки является корректировка пространственного расположения регулируемой части машины и оценка точности сопряжения осей валов. Корректировку положения привода относительно рабочей части газодувки целесообразно производить при помощи отжимаемых винтов (в горизонтальной плоскости) и подкладок (в вертикальной плоскости) толщиной yА и yB, помещаемых между лапами двигателя и рамой. Конструкция отжимных винтов может быть самой разнообразной в зависимости от исполнения машины. На рис.6 показана конструкция отжимных винтов двух типов: стационарных (а) и съемных (б).
Оценка точности сопряжения осей валов выполняется точно так же, как определяются отклонения оси вала регулируемой части машины относительно оси вала базовой части: замеряютсяосевые и поперечные смещения полу муфт в четырех положениях муфты; строится круговая диаграмма; по формулам (9) – (16) рассчитываются угловые и линейные отклонения; проверяется выполнение условия достаточности точности центровки валов (см. формулы (1). Предельно допустимые угловые и линейные отклонения валов машины зависят от типа муфты и скорости вращения валов. Допустимые отклонения осей валов, если нет указания завода-изготовителя, принимаются по СН и П Ш – Г10.2 – 62. В таблице 1 приведены численные значения допустимых угловых и линейных смещений осей валов при диаметре муфты D = 500 мм. Допускаемые отклонения для валов, соединенных муфтой иных размеров, рассчитываются по формулам:

? ?
(23)

В данных выраженияхобозначено: ?*500,e*500 –предельно допустимые отклонения валов, при диаметре муфты D = 500 мм (приведены в таблице 1); ?*D, e*D – предельно допустимые отклонения валов, сое динённых муфтой диаметром D.

Таблица №1
Предельно допустимые отклонения осей валов,
сое динённых муфтой диаметромD = 500 мм
Частота вращения вала (с-1)
Численные значения предельно допустимых линейных (в мм) и угловых отклонений вала
для муфт жёсткого типа
для муфт пол ужёсткого типа
для муфт гибкого типа
До 8,33
0,1
0,15
0,2
От 8,33 до 12,5
0,08
0,1
0,15
От 12,5 до 25
0,06
0,08
0,12
От 25 до 50
0,04
0,06
0,1
Свыше 50
0,02
0,04
0,08

6. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Лабораторную работу рекомендуется выполнять в такой последовательности.
1. Изучите настоящие методические указания и ознакомьтесь с устройством и работой лабораторной установки.
2. При помощи линейки выполните предварительную центровку валов газодувки по полу муфтам.
3. По формулам (23) и данным таблицы I рассчитайте предельно допустимые отклонения для вала двигателягазодувки. 4. Закрепите на полумуфтыцентровочные скобы и установите в них индикаторы перемещения часового типа. Стрелки индикаторов поставьте на нулевые отметки шкал.
4. Произведите замеры относительного смещения полу муфт в четырёх положениях муфты. По результатам замеров смещений полу муфт составьте круговую диаграмму ( см. рис. 5б).
5. По формулам (9) – (16) рассчитаете линейные и угловые отклонения вала. Результаты расчёта сравните с предельно допустимыми отклонениями и сделайте вывод о необходимости корректировки положения вала.
6. Рассчитайте корректирующие перемещения электродвигателя в горизонтальной и вертикальной плоскостях(см. формулы (17) – (22).
7. Произведите корректировку пространственного положения привода при помощи подкладок (в вертикальной плоскости) и отжимных винтов (в горизонтальной плоскости). Зафиксируйте новое положение привода путём затяжки болтов, расположенных на лапах электродвигателя.
8. Выполните контроль точности сопряжения валов газодувки: измерьте относительные смещения полу муфт в четырех положениях муфты; построите круговую диаграмму; рассчитайте отклонения вала и сравните их с предельно допустимыми отклонениями; сделайте вывод о необходимости продолжения операции центровки.
9. В случае положительного результата операции центровки проведите испытание газодувки (на правильность сопряжения валов машины) путём пробного пуска. У правильно собранной машины вибрация конструкции и уровень шума должны быть незначительными.
10. Оформите отчет по работе и защитите его у преподавателя.

7. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА

Отчет по лабораторной работе должен включать следующие сведения.
1. Формулировку цели работы.
2. Описание лабораторной установки.
3. Описание операции центровки осей валов по полу муфтам при помощи центровочных скоб и индикаторов перемещения часового типа.
4. Круговые диаграммы осевых и радиальных смещений полу муфт до и после центровки машины.
5. Расчеты предельно допустимых и фактических линейных и угловых отклонений оси вала электродвигателя относительно оси вала рабочей части газодувки.
6. Расчёты корректирующих перемещений привода газодувки.
7. Заключение о качестве центровки машины и ее пригодности для эксплуатации.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте определение понятиям»центровка машины, агрегата» и «центровка осей валов».
2. Перечислите и охарактеризуйте виды дефектов сопряжения осей валов.
3. Объясните принцип центровки оcей валов по полу муфтам, а также ограничения, имеющие место при выполнении этой операции.
4. Объясните отличительные особенности центровки, основанной на измерении зазоров между полу муфтами, от центровки, основанной на измерении относительных смещений полу муфт, возникающих при повороте муфты.
5. Из каких этапов складывается операция центровки? Раскройте содержание и задачи каждого этапа.
6. Объясните, что понимается под качеством центровки? Сформулируйте условие достаточности точности центровки.
7. От каких факторов зависят предельно допустимые отклонения осей валов? Как они определяются?
8. Как определяются корректирующие перемещения подвижной части машины?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙЛИТЕРАТУРЫ

1. Гайдамак К. М., Наумов В. Г. Монтаж оборудования химических предприятий. М.: Стройиздат, 1967. 278 с.
2. Киселе в Г. Ф., Мыслицкий Е. И. Техническое обслуживание и ремонт центробежных компрессорных машин. М.: Химия, 1979,127 с.
3. Монтаж технологического оборудования: Справочник. М.: Стройиздат,. Т. 1, П, 1976.
4. Де мат М. П., Марше в В. З., Эльяш М. Л. Монтаж оборудования предприятий нефтяной и химической промышленности. М.: Высшая школа, 1969, 284 с.

а) дефекты центровки валов отсутствует
?
б) ? = ? — ?0 – осевое отклонение вала В
?
в) е – поперечное (радиальное) отклонение вала В
?
г) ? – угловое отклонение вала В
?
д) сложное (комбинированное) отклонение вала В
?
Рис. 1. Виды дефектов сопряжения валов
?
?
Рис. 2. Взаимное положениеполумуфт при сложном отклонении вала от проектного положения и схема выполнения замеров осевых и радиальных зазоров
?
Рис. 3. Схема лабораторной установки

?
Рис. 4. Центровка осей валов по полу муфтам при помощи линейки.
Элементы: 1 — линейка; 2 -полу муфта базовой части машины; 3 – полу муфта регулируемой части машины
?
Рис. 5. а – схема зазоров смещений; б – круговая диаграмма

?
Рис. 6. Конструкция отжимных винтов: а – стационарного; б – съёмного.
Элементы: 1 – лапа электродвигателя; 2 – упор; 3 – регулировочный винт; 4 – гайка с топорная; 5 –струбцина

Составитель
Вячеслав Алексеевич Плотников

ЦЕНТРОВКА ОСЕЙ ВАЛОВ
ПО ПОЛУМУФТАМ

Методическое указание к лабораторной работе по курсу “Эксплуатация и ремонт оборудования химических производств ” для студентов специальности 1705 “Машины и аппараты химических производств и предприятий строительной индустрии”

Редактор ZoRgi

Обзоры

Отзывов пока нет.

Будьте первым, кто оставил отзыв на “ЦЕНТРОВКА ОСЕЙ ВАЛОВ ПО ПОЛУМУФТАМ”

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *