Центрування валів електричних машин: опис способів, пристрій

Центрування валів електродвигунів і механізмів проводиться з метою, щоб їх осі знаходилися на одній прямій. Несоосні обертальні вали створюють значні навантаження, що призводять до руйнувань, передчасного виходу деталей з ладу і значного шуму.

Соосно виставити механізми не завжди виходить, тому застосовують сполучні муфти з компенсацією розцентровки осей пружними елементами. Вони виконують свої функції до певної величини несоосності. Центрування валів по напівмуфтах найбільш зручне. Їх поверхні є базовими, на них і кріпляться вимірювальні пристосування. У теплоенергетиці велика частина машин працює з пружними втулково-пальцевими муфтами (МУВП). У потужних агрегатах застосовуються зубчасті муфти (МЗ).

Параметри центрування

Центрування валів індикаторами перевіряється за такими параметрами:

• R — взаємне радіальне зміщення циліндричних поверхонь напівмуфт (радіальна розцетровка).
• T — різниця розкриття торців напівмуфт у вертикальній і горизонтальній площинах (торцева або кутова розцентровка).

Вимоги до муфтів

Допустима розцентровка зменшується зі зростанням частоти обертання. Вона становить для МУВП 0,12 мм при 1500 об/хв і 0,05 мм при 3000 об/хв.

Важливо! При виборі муфти необхідно перевірити відповідність її характеристик технічним умовам, згідно з якими її осьове і радіальне бієння не повинно бути вище 0,05 — 0,08 мм. Посадка на валу створюється щільна. До розбирання на напівмуфти наносяться мітки, за якими можна буде відновити їх взаємне розташування. Порушення цих правил може зменшити точність центровки.

Горизонтальність встановлення валів

Фактично вісь не є прямою, оскільки згинається під впливом власної ваги та інших навантажень. При центруванні агрегату потрібно контролювати положення валів щодо горизонту. Контроль проводиться на шийках підшипників. Можна використовувати поруч розташовану рівну поверхню валу за допомогою рівня «Геологорозвідка» (ціна ділення 0,1 мм на 1 м).

Пристрої для контролю центрування

Досвідчені майстри здатні провести контроль центровки, приклавши металеву лінійку до муфти і по просвіту визначивши соосність. Але для більшої впевненості, щоб вкластися в норму, можна скористатися пластинчастим щупом або індикатором ICh-0,01. Останній забезпечує необхідну точність 0,01 мм, якої достатньо, щоб вкластися в норму.

Спочатку роз’єднуються напівмуфти, а потім на них або на валах поруч встановлюють пристосування для центрування валів електричних машин. Вони повинні бути досить жорсткими, щоб не прогиналися в процесі вимірювань. Вимірювання можна проводити також при з’єднаних муфтах.

Після встановлення і зміцнення пристосувань перевіряється працездатність механізму індикатора. Для цього слід відтягнути і повернути на місце вимірювальні стрижні. При цьому стрілка повинна прийти у вихідне положення.

Осьові та радіальні зазори перевіряються шляхом одночасного повороту обох роторів з вихідного положення на кути 90 °, 180 ° і 270 ° у бік обертання приводу.

Як центрувати агрегати?

Перед вимірами перевіряється затяжка анкерів і корпусів підшипників. Ослаблення кріплення, наявність тріщин у рамі, дефекти фундаменту, нерівномірна осадка підлоги є причинами порушення центровки при роботі механізмів.

Пристосування встановлюються на напівмуфти, потім заміряється розцентрування:

• радіальна у вертикальній площині;
• радіальна в горизонтальній площині;
• торцева у вертикальній площині;
• торцева в горизонтальній площині.

За результатами вимірювань проводиться коригування положення осей валів. Для цього опори переміщують по вертикалі за допомогою прокладок, а по горизонталі болтами, розташованими на рамі. Центрувальну скобу встановлюють у положення більшого значення параметра розцентрування, після чого опори переміщують на величину фактичної розцентровки.

Центрування валів проводиться по черзі в горизонтальній і вертикальній площинах. Після закінчення процесу переміщення і фіксації опор вимірювання роблять повторно. Якщо це необхідно, їх коригують знову.

Центрування насосних установок

Центрування валів насоса і електродвигуна необхідне для балансування обертових деталей. Це стосується не тільки колеса і валу, а й ротора електродвигуна. Обов’язком виробника є демонстрація агрегату в робочому режимі подачі без перевищення допустимого рівня вібрації. Ціни на промислові агрегати високі, а при подальшій експлуатації довести провину виробника буде майже неможливо.

Стандарти передбачають, що після пуску відповідальність за вібрацію надалі лягає на споживача. Випробування насоса повинні проводитися на штатному місці його експлуатації. Особлива увага приділяється фундаменту та опорній рамі, на яку встановлюються двигун і насос.

Місця стикування (монтажні припливи) повинні бути ретельно оброблені, щоб розміри зазорів не були більше 0,2 мм на 1 м стику. У місцях з’єднань передбачається можливість регулювання рівнів прокладками товщиною від 1,5 до 3 мм.

Для насосів потужністю вище 150 кВт за стандартом центрування проводиться гвинтами у вертикальній і горизонтальній площинах (не менше шести гвинтів для горизонтального насоса і не менше чотирьох — для вертикального). Їх кількість залежить від ваги обладнання.

Важливо! Центрування з’єднання приводу і насоса проводиться і контролюється перед монтажем і протягом усього періоду експлуатації. Також потрібно звернути увагу, що двигун і насос побутового призначення поміщаються в загальному корпусі і відцентровані на заводі. Їх контролювати і виставляти не потрібно.

Якщо між насосом і двигуном встановлено редуктор, насамперед слід відцентрувати його і закріпити штифтами. Інші вали агрегату орієнтуються по ньому. При надходженні насосів з заводу в зборі з електродвигунами центрування валів агрегатів проводиться по двигунах. При збірці насоса на опорній рамі вал двигуна виставляється по ньому.

Балансування карданого валу

Центрування карданого валу проводиться для усунення вібрацій, що виникають при працюючому двигуні. Причинами дисбалансу можуть бути:

• порушення вимог у технології виготовлення валу або після його ремонту;
• неправильне складання;
• порушено центрування деталей валу і сполучених частин трансмісії;
• похибки термічної обробки виробу;
• механічні пошкодження.

Спочатку виявляється дисбаланс, а потім проводиться його усунення шляхом встановлення противаги. Робота проводиться на спеціальному обладнанні станції техобслуговування. Для цього використовують балансувальні верстати.

Реальні умови роботи карданого валу імітуються за рахунок його обертання електродвигуном через передачу (зазвичай ремінну).

Відхилення визначаються датчиками, що переміщуються по довжині валу. Спеціальна програма обробляє результати вимірювання, після чого визначається місце встановлення і величина балансувального вантажу. Фахівець з техобслуговування додає вантаж, висверлює метал або встановлює прокладки для забезпечення соосності.

Прилади для центрування

Виконати найпростіші вимірювання під час перевірки центрування валів можна за допомогою складного метра і металевої лінійки. Для правильних вимірювань необхідне більш точне пристосування для центрування валів: скоба з відліковим пристроєм, пластинчастий щуп, мікрометр, штангенциркуль.

1. Штангенціркуль — прилад для вимірювання діаметрів (зовнішніх і внутрішніх) і довжини деталей до 4000 мм. Окремі типи дозволяють визначати глибини, відстані до внутрішніх і зовнішніх поступів, виробляти розмітку. Рівень точності становить від 0,01 мм до 0,1 мм. Прилади можуть бути механічними і цифровими — з виведенням вимірюваних значень на дисплей. Вимірювання виробляють з ослабленням кріплення штанги, після чого пересувають вимірювальну зовнішню губку, поки вал злегка не затиснеться з двох сторін. Потім гвинтом мікрометричної подачі підводиться рамка з ноніусом і закріплюється затиснутим. Цілі міліметри відраховуються по поділах на штанзі, а частки — по ноніусу.
2. Мікрометр — прилад для вимірювання зовнішніх діаметрів і довжини деталей до 2000 мм з точністю від ^ 0,001 мм до 0,01 мм. При проведенні вимірювань деталь затискається мірними поверхнями приладу шляхом обертання мікрометричного гвинта з тріщоткою, поки остання не почне просковзувати.
3. Скоби з відліковим пристроєм служать для вимірювання зовнішніх діаметрів і довжини деталей до 1000 мм. Прилад для центрування валів кріпиться на переставну п’яту, а на рухомий знаходиться індикатор з поділами. Вимірювання можна виробляти з точністю від ^ 0,002 до 0,01 мм.
4. Пластинчастий щуп — набір каліброваних пластин для вимірювання зазорів між торцями напівмуфт центрованих валів. Його можна застосовувати як індикатор зазору між штифтом центрувальної скоби і корпусом напівмуфти. Пластини щупа вставляють у зазор з невеликим тертям, яке підтримується приблизно однаковим при кожному вимірі.
5. Рівень — прилад для перевірки горизонтальності плит фундаменту і рам агрегатів з приводами, а також для вивірки ліній валів електроприводів і механізмів. Застосовують рамний пристрій типу «Геологорозвідка», де кут нахилу визначається переміщенням мікрометричного гвинта, поки повітряний міхур в ампулі з рідиною не досягне нульового положення.

Лазерне центрування валів

Системи лазерної центровки випускаються одно- і двопроменеві. Остання є більш точною і функціональною.

Вимірювальний блок встановлюється на валу і створює лазерний промінь уздовж його центру обертання. Від протилежного блоку, встановленого на сполученому валу, детектується інший промінь. Обидва сигнали вловлюються фотоприймачами, і при різних кутових положеннях валів з високою точністю визначається їх розцентровка. Шляхом порівняння показів при різних кутових переміщеннях валів можна виробляти їх центрування в горизонтальній і вертикальній площинах.

Система «Квант-ЛМ»

Великою популярністю користується центрування валів із застосуванням лазерної системи «Квант-ЛМ», розробленої компанією «БАЛТЕХ». Проводиться центрування машин горизонтального і вертикального виконання. Вбудований обчислювальний блок порівнює та обробляє сигнали від вимірювальних блоків. Результати з’являються на дисплеї, де показано стан центрування відносно допустимої області, виділеної зеленим кольором, і позамежної зони (червоний колір).

Система «Квант-ЛМ» дозволяє усунути вібрації, зменшити кількість простоїв і ремонтних робіт, збільшити термін служби підшипників, ущільнень і муфт.

Ув’язнення

Розцентрування роторів агрегатів є поширеним дефектом, який можна усунути. Для цього необхідно знати фактори, що впливають на неї, і способи центрування валів. Зазвичай центрування валів проводиться концентричною і паралельною установкою торцевих поверхонь напівмуфт за допомогою спеціальних приладів.