Центровка машин часовым индикатором и лазерным уровнем

Центровка машин часовым индикатором и лазерным уровнем

Монтаж промышленного, хозяйственного, бытового оборудования неизбежно сопровождается процессом выравнивания машин, составляющих агрегат. Как правило, это две машины, сопряжённые одна с другой через муфту сцепления. Безупречная работа машин гарантируется их точной центровкой, а также выверенной установкой на опорном основании. Как выполнить центровку валов и правильно выставить агрегат на основании? Для этих операций нужны чувствительные приборы и опыт механика.

Факторы влияния на процесс центровки машин

  1. Эксцентриситет (биение).

Проверка эксцентриситета, как правило, выполняется измерительным прибором с циферблатной шкалой (калибр циферблатный)

  1. Плотность посадки на опорной плите (основании).

Опорные лапы машины необходимо выставлять строго горизонтально по отношению к поверхности опорной плиты (основания).

Плотность контакта между опорной плитой и опорами машины проверяется с помощью набора металлических пластинчатых щупов (калибров).

Когда выполняется первичная установка агрегата, важно использовать точные измерительные инструменты, чтобы гарантированно видеть, что все опоры машины находятся в одной плоскости и на одном уровне.

Нелинейность плоскостей не должна превышать 0,1 мм.

Простой тест на неплотную посадку выполняется часовым индикатором (на фиксированной точке) с последующим подкладыванием пластинчатой прокладки под одну из двух передних опорных лап и фиксацией показаний на циферблате прибора.

Затем прокладку удаляют и подкладывают под другую переднюю опорную лапу. Результат показаний на циферблате часового прибора должен быть одинаковым. Таким же способом процедуру повторяют для пары задних опорных лап.

  1. Осевое положение машин

Осевое положение концов вала обозначается неким расстоянием между концами вала. Обычно большинство используемых соединительных мягких муфт допускают достаточно большой уровень зазора в осевом положении.

Основы центровки часовым индикатором
Выравнивание осевой линии вращения: 1 — осевая линия вращения; 2 — ось муфты сцепления; 3 — канал оси вращения и муфты сцепления; 4 — направление вращения

Однако для муфт из серии дисковых, в результате ошибочного положения дисков в осевом положении, образуется перекос, что приводит к быстрому износу этих деталей.

Также при работе возможны осевые тяги, что в конечном итоге добавляет дополнительную нагрузку на упорные подшипники машины.

Поэтому необходимо учитывать этот аспект, особенно при высокотемпературных условиях работы агрегатов.

Расстояние между концами вала в области муфты может быть завышенным. Если выравнивающий индикатор  закреплён на одной ступице и подведён через большое расстояние к другой ступице, существует риск провисания конструкции измерителя.

Негативный эффект провиса индикаторов
Негативный эффект провиса индикаторов должен обязательно учитываться. Центровку машин агрегата следует выполнять приборами, закреплёнными на жёстких скобах

Это провисание может изменить показания шкалы измерительного прибора, что приведёт к неправильной интерпретации результатов измерений и последующим ошибкам.

Поэтому когда длина кронштейнов более 25-30 см, необходимо обеспечить дополнительную жесткость, исключив тем самым эффект провисания стрелочного анализатора.

Проверка на провисание необходима только для выравнивания машин в горизонтальной плоскости.

Методы центровки (выравнивания) пары машин

Технологический принцип: к примеру, насос — это фиксированная машина, а двигатель — это регулируемая машина. Соответственно, активным рабочим элементом выравнивания является двигатель. Насос остаётся нетронутым.

Существует несколько методик центровки валов агрегатов. Подходящий метод выбирается исходя из типа монтируемой машины, технических и эксплуатационных характеристик агрегата:

  • скорости вращения вала,
  • производственной значимости,
  • требований к обслуживанию,
  • допустимых параметров вибраций.

Например, для машин I группы, имеющих достаточно жёсткую конструкцию, скорость вращения валов не выше 1500 об/мин и относительно низкий диапазон мощности, необходимо применять ровное прямое основание для монтажа.

Учитывая все аспекты, для этой группы машин допускаются погрешности центровки на основании в диапазоне допусков 0,3-0,8 мм.

Центровка радиального и торцевого смещения: 1, 2 — диаметр на торцевой индикатор; 3 — радиальный индикатор; 4 — торцевой индикатор; 5 — неподвижная машина (насос); 6 — подвижная машина (двигатель); 7 — передние лапы; 8 — задние лапы; 9 — дистанция до передних лап; 10 — дистанция до задних лап

Для машин II группы, наделённых относительно хрупкими механическими уплотнениями и мембранными расширениями, имеющими скорость вращения вала 3000 об/мин и выше, диапазон мощности 20 кВт — 1 МВт, требования выше.

Здесь необходимо придерживаться критериев центровки с допусками не более 0,03 — 0,1 мм. Достичь такой высокой точности возможно только с помощью циферблатного (часового) индикатора и методики с минимальной ошибкой измерений.

Часовой индикатор: принцип действия

Циферблатный (часовой) индикатор является распространенным и часто применяемым измерителем допусков центровки агрегатов. Функциональность часового индикатора основана на принципах реечного механизма и передаче усилий через шестерни на вал стрелки-указателя.

Чувствительным элементом индикатора выступает подвижный шток. Когда шток входит внутрь прибора, сжимается пружина и передаёт усилие сжатия на шестерни. Вращением шестерён двигается часовая стрелка, указывающая значения циферблата плюсовой части  шкалы.

Измерительные индикаторы часового типа
Разновидностей конструктивного исполнения измерительных индикаторов часового типа существует множество. Под каждый индивидуальный случай центровки есть возможность подобрать прибор

Напротив, когда чувствительный шток прибора выдвигается наружу, пружина разжимается, вращая шестерни в противоположном направлении. Часовая стрелка циферблата движется в обратную сторону, указывая значения минусовой части шкалы.

Корпус измерительного индикатора наделён подвижным диаметральным ободком. При необходимости ввода индивидуальной точки отсчёта, ободок можно вращать, устанавливая метку «нуля» напротив часовой стрелки.

Подготовка валов для центровки

Соединение часового индикатора с валом необходимо делать простым и жестким. Следует избегать магнитных зажимов, поскольку магнитное крепление нельзя считать надежным.

Крепление индикаторов на валу
Система крепления индикаторов часового типа должна обеспечивать жёсткое и крепкое соединение. От этого зависит точность центровки машин агрегатов

Главный принцип выбора кронштейна – деталь должна иметь хорошую жёсткость, исключающую провисание.

Каждая операция центровки выполняется с учётом типичной несоосности, когда имеет место один из двух дефектов:

  • угол перекоса,
  • смещение.

Однако практически всегда коллинеарность на машинах представляет комбинацию обоих отмеченных явлений несоосности.

Угол перекоса определяется разницей между значениями на циферблате часового индикатора, полученной за половину оборота — 180º. При заданной угловой рассогласованности, угол перекоса зависит от диаметра, описываемого циферблатом.

Очевидно, когда D1 возрастает до D2, тогда P1 увеличивается аналогично по отношению к P2. Это значение должно быть исправлено под заданный диапазон допуска. Угол рассогласования вычисляется формулой:

θ = tan-1 * (P1/D1) = tan-1 * (P2/D2)

где: P1 и P2 – показатели индикатора часового типа; D1 и D2 – значения полного круга шкалы прибора.

Смещение валов агрегата
Смещение ступиц муфты агрегата — традиционный дефект, требующий применять методику центровки агрегатов с помощью индикаторов часового типа

Смещение (концентричность) — это радиус поворота для измерительной шкалы часового индикатора. Полный круг шкалы циферблата указывает диаметр.

Следовательно, диаметр нужно уменьшить наполовину, чтобы получить истинное значение смещения.

смещение = значение индикатора /2

Однако практика, опять же, заставляет учитывать сочетание обоих факторов коллинеарности.

Основы методики центровки

Пошаговый процесс центровки валов агрегатной машины выглядит примерно так:

  • ослабить крепёжные болты двигателя.
  • пластинчатым щупом проверить наличие зазора между ступицами муфты сцепления.
  • выполнить радиальный тест для измерения смещения.
  • выполнить тест вертикального и горизонтального положений.

Чтобы получить параметры радиального смещения в обеих плоскостях, потребуется четыре показания часового индикатора.

  • на положениях оси X-Y: верхнее, нижнее, левое и правое;
  • на позициях виртуальных часов: 12, 3, 6, 9;

Индикатор обычно помещают в верхнее положение (12 часов), нуль на шкале циферблата индикатора точно привязывают к стрелке. Предварительно необходимо проверить ход стрелки по кругу. Ход должен быть лёгким, непринуждённым, без ограничений.

Индикация смещения по вертикали и горизонтали

Валы поворачиваются вручную на один полный оборот. На позиции каждого квадранта отмечаются показания часового индикатора. Полученные значения смещения для всех четырёх точек следует обозначить на простом рисунке осей.

Далее следует измерение угла перекоса. Часовой индикатор перемещают в рабочее положение для считывания с торцевой части ступицы. В таком положении шток прибора параллелен осям валов.

Подобно измерению величины смещения, угол перекоса также измеряется в горизонтальной и вертикальной плоскости. Вал проворачивают на один полный оборот с остановкой на каждом квадранте и фиксируют показания стрелки часового индикатора.

Составляют точно такой же рисунок осей, как для измерения радиального биения и отмечают показания индикатора каждого квадранта на соответствующем отрезке осей.

Пример записи значений индикаторов
Пример ручной записи параметров индикаторов часового типа, полученных при измерении в каждой из четырёх позиций. R — радиальное биение; F — смещение горизонтальное и вертикальное

Следующим шагом является преобразование полученных значений радиального биения (R) и смещения (F) в соответствующую толщину пластинчатой подкладки. За счёт добавления или удаления подкладок достигается выравнивание валов.

Также проводится расчет коррекции смещения в горизонтальной и вертикальной плоскости, коррекция углов перекосов. Об этом подробнее в следующей публикации.

Недостатки центровки индикаторами часового типа

При всех достоинствах центровки индикаторами часового типа, остаются актуальными недостатки, ограничивающие применение методики. Так, видится сложной эта методика в полевых условиях..

Визуально ориентировать валы с упором на показания шкалы циферблата, как правило, способны только слесаря с опытом центровки часовым индикатором. Неопытным слесарям сложно освоить технологию с первого раза.

Не исключены ошибки вычислений по причине механических дефектов системы циферблата или опорных скоб. Если вал одной или обеих машин имеет существенные осевые поползновения, показания угла перекоса могут быть ошибочными.

Исходя из этих факторов, разумным видится иной подход для центровки валов агрегатов. Подход, где в качестве инструмента измерений применяется лазерный уровень.

Лазерное выравнивание машин (центровка)

Метод выравнивания валов с использованием лазеров полностью исключает все те недостатки, что присущи измерителям часового типа. Всё чаще лазерные измерители становятся предпочтительным методом центровки для большинства видов агрегатных машин.

Лазерная центровка валов машин
Современные лазерные измерительные приборы обеспечивают более простую, удобную и главное точную центровку машин агрегатов. Эта технология всё чаще заменяет устаревшую с часовыми индикаторами

Такие функции, как сбор данных и расчет стали, скорость и точность измерений – для лазерных устройств обычное дело. Некоторые модели измерителей на лазерных лучах требуют менее четверти оборота вала для получения всех необходимых данных коррекции центровки.

Как правило, приборы оснащены встроенным функционалом – базой допусков на выравнивание. Следовательно, при измерениях отпадает надобность проверки качества остаточной несоосности.

Лазерные лучи способны покрывать большие дистанции без эффекта прогиба. Процедура центровки выполняется с высокой точностью при относительно легких и простых действиях технических служащих.

Как работает лазерный индикатор соосности

Прибор лазерной центровки содержит:

  • модуль анализатора,
  • одну (две) лазерные головки,
  • один (два) вала лазерных головок.

Конструктивно прибор выполнен таким образом, когда лазерные головки обращены навстречу одна к другой. Каждая головка имеет лазерный излучатель и приемник. Когда  валы агрегата поворачивают, приемники отслеживают движение лазерных лучей.

Сигналы с приёмников передаются анализатору. Данные об исследуемом агрегатном оборудовании, а также требуемые дистанции, изначально вводятся в анализатор.

Параметры от лазерных головок и сведения на машинное оборудование используются для точного определения корректировки подкладок для выравнивания машин агрегата.

Методология работы с подобными системами такая же, как отмечалось выше. На каждой четверти оборота анализатор активируется для получения показаний. После этого анализатор предоставляет информацию о коррекции выравнивания.

Совершенные лазерные системы центровки

Некоторые современные системы лазерной центровки содержат дополнительные функции, чем существенно упрощают задачу центровки машин агрегатов.

Функции лазерного измерителя
За счёт внедрённых продвинутых функций, процедура выравнивания с помощью лазерных приборов приобретает совершенно иное качество

Перечень функций примерно следующий:

  • поддержка обработки сложных агрегатов, состоящие из пяти машин;
  • беспроводная связь между лазерными головками и анализатором;
  • авто корректировка ошибок, вызванных вибрациями соседних машин;
  • поддержка центровки несвязанных и не вращающихся машин;
  • получение данных о несоосности с четверти оборота вала;
  • выполнение горизонтальной центровки в реальном режиме времени.

Инструкция центровки лазером на примере системы «Optalign Plus»

  1. Активировать «DIM» (Dimensions).
  2. Указать габариты и необходимые дистанции.
  3. Активировать «M» (Measure).
  4. Повернуть вал на одну четверть оборота.
  5. Активировать «R» (Result)

Лазерные измерители подобные «Optalign Plus» поддерживают связь с компьютерным портом RS-232. Поэтому вся рабочая информация без труда сохраняется на ПК. При помощи программного обеспечения информацию легко обработать и сохранить на случай повторного применения.

Видео пособие по выравниванию машин


По материалам: Mech-engineer; Easylaser

Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *