Центрование вала насоса с электродвигателем (или мотор-редуктором).
Центровка валов электродвигателей и механизмов производится с целью, чтобы их оси находились на одной прямой. Несоосные вращающиеся валы создают значительные нагрузки, приводящие к разрушениям, преждевременному выходу деталей из строя и значительному шуму.
Соосно выставить механизмы не всегда получается, поэтому применяют соединительные муфты с компенсацией расцентровки осей упругими элементами. Они выполняют свои функции до определенной величины несоосности. Центровка валов по полумуфтам наиболее удобна. Их поверхности являются базовыми, на них и крепятся измерительные приспособления. В теплоэнергетике большая часть машин работает с упругими втулочно-пальцевыми муфтами (МУВП). В мощных агрегатах применяются зубчатые муфты (МЗ).
Требования к муфтам
Допустимая расцентровка уменьшается с ростом частоты вращения. Она составляет для МУВП 0,12 мм при 1500 об/мин и 0,05 мм при 3000 об/мин.
Важно! При выборе муфты необходимо проверить соответствие ее характеристик техническим условиям, согласно которым ее осевое и радиальное биение не должно быть выше 0,05 — 0,08 мм. Посадка на валу создается плотная. До разборки на полумуфты наносятся метки, по которым можно будет восстановить их взаимное расположение. Нарушение этих правил может уменьшить точность центровки.
Монтаж фрикцонных муфт на тихоходный вал выходного редуктора
Часто установка изделия проводится на редуктор для его соединения с электрическим двигателем. Это можно связать с тем, что редуктор может заклинивать, это приводит к перегреву двигателя. Фрикционная муфта исключает вероятность возникновения подобной проблемы. Среди особенностей монтажа отметим:
- Нельзя прикладывать ударную нагрузку, так как она может повредить само изделие.
- Для упрощения захода обоймы может применяться смазка.
- Нарушение правил монтажа может стать причиной повреждения основной части.
Самостоятельный монтаж должен проводиться исключительно с учетом рекомендаций, так как даже несущественный дефект становится причиной уменьшения эксплуатационного срока.
В продаже встречается просто огромное количество различных деталей, за счет чего не возникает существенных проблем при выборе. Основными критериями можно назвать тип применяемого материала при изготовлении, а также диаметральный размер. При выборе уделяется внимание тому, каким образом может проходить смещение соединяемых элементов.
Устройства для контроля центровки
Опытные мастера способны произвести контроль центровки, приложив металлическую линейку к муфте и по просвету определив соосность. Но для большей уверенности, чтобы уложиться в норму, можно воспользоваться пластинчатым щупом или индикатором ИЧ-0,01. Последний обеспечивает необходимую точность 0,01 мм, которой достаточно, чтобы уложиться в норму.
Сначала разъединяются полумуфты, а затем на них или на валах рядом устанавливают приспособления для центровки валов электрических машин. Они должны быть достаточно жесткими, чтобы не прогибались в процессе измерений. Измерения можно проводить также при соединенных муфтах.
После установки и укрепления приспособлений проверяется работоспособность механизма индикатора. Для этого следует оттянуть и вернуть на место измерительные стержни. При этом стрелка должна прийти в исходное положение.
Осевые и радиальные зазоры проверяются путем одновременного поворота обоих роторов из исходного положения на углы 90°, 180° и 270° в сторону вращения привода.
Влияние несоосности
- На подшипники
. Приводит к возникновению дополнительных сил. Повышение нагрузки на подшипники вследствие перекоса валов на 20% сокращает расчётную долговечность подшипников на 50%. - На уплотнения
. Приводит к износу уплотнений, увеличивает риск повреждения подшипников из-за проникновения грязи и вытекания смазочного материала. - На муфты и валы
. Вибрации, вызванные несоосностью, вызывают повреждения муфт (перегрев, ослабление, поломка болтов) и валов. - На потребление энергии
. Потребление энергии двигателем может возрасти до 20% вследствие перекосов.
Точность выверки
. Для того, чтобы избежать отрицательных эффектов, перекосы валов должны быть в пределах установленных допусков ( , ). Высокоскоростные машины требуют точной выверки.
Таблица 4.7 – Допуски на несоосность валов
Частота вращения, об./мин. | Угловая несоосность | Параллельная несоосность | ||
мм / 100 мм | 0,001″ / 1″ | мм | 0,001″ | |
0…1000 | 0,1 | 1 | 0,13 | 5,1 |
1000…2000 | 0,08 | 0,8 | 0,10 | 3,9 |
2000…3000 | 0,07 | 0,7 | 0,07 | 2,8 |
3000…4000 | 0,06 | 0,6 | 0,05 | 2,0 |
4000…6000 | 0,05 | 0,5 | 0,03 | 1,2 |
Таблица 4.8 – Допуски на центровку при диаметре муфты 500 мм
Тип соединяемой муфты | Разность средних величин зазоров, мм | |
по окружности (радиальные зазоры) | по торцу (осевые зазоры) | |
Жёсткая | 0,04 | 0,05 |
Полужёсткая | 0,06 | 0,05 |
Пружинная | 0,06 | 0,06 |
Кулачковая | 0,08 | 0,08 |
Зубчатая | 0,10 | 0,08 |
: указанные отклонения даны без учёта влияния на центровку тепловых расширений фундамента и корпусов подшипников по высоте или возможных деформаций опор.
Для центрирования валов используют метод грубой выверки
при помощи линеек, щупов, клиновых щупов и методы точной выверки при помощи индикаторов часового типа или лазерного центровщика. Обычно в качестве “неподвижной” выбирается часть механизма, положение которой в процессе выверки не меняется (насос, вентилятор), “подвижная” часть перемещается для устранения несоосности (двигатель).
Комплект для центровки
- измерительные индикаторы;
- вычислительное устройство;
- приспособления для установки индикаторов на валах;
- комплект прокладок;
- инструмент для измерения линейных размеров;
- приспособления для подъёма и перемещения центрируемого узла.
Различают выверку ременных передач и центрирование валов.
Точная выверка ременных передач
- уменьшение трения и потребления энергии;
- уменьшение вибрации и шума;
- продление срока службы подшипников и ремней;
- повышение безопасности;
- уменьшение простоев;
- снижение затрат на ремонты.
Виды перекоса ремней
- угловой перекос валов;
- угловой перекос поверхностей шкивов;
- параллельное смещение шкивов.
Как центрировать агрегаты?
Перед измерениями проверяется затяжка анкеров и корпусов подшипников. Ослабление крепления, наличие трещин в раме, дефекты фундамента, неравномерная осадка пола являются причинами нарушения центровки при работе механизмов.
Приспособления устанавливаются на полумуфты, затем замеряется расцентровка:
- радиальная в вертикальной плоскости;
- радиальная в горизонтальной плоскости;
- торцевая в вертикальной плоскости;
- торцевая в горизонтальной плоскости.
По результатам измерений производится корректировка положения осей валов. Для этого опоры перемещают по вертикали с помощью прокладок, а по горизонтали болтами, расположенными на раме. Центровочную скобу устанавливают в положение большего значения параметра расцентровки, после чего опоры перемещают на величину фактической расцентровки.
Центровка валов производится поочередно в горизонтальной и вертикальной плоскостях. После окончания процесса перемещения и фиксации опор измерения производят повторно. Если это необходимо, их корректируют снова.
Пример
Пусть вал прицентровываемого механизма и скоба для измерения осевых зазоров имеют размеры, показанные на рисунке 4.42а, то есть l1 = 350 мм
,
l2 = 2000 мм
,
r = 400 мм
. При измерении радиальных и осевых зазоров получены данные, приведенные на рисунке 4.42б, что соответствует расположению валов, показанному на рис. рисунке 4.42в; внешняя скоба установлена на полумуфте выверенной машины.
Центровка насосных установок
Центровка валов насоса и электродвигателя необходима для балансировки вращающихся деталей. Это относится не только к колесу и валу, но и к ротору электродвигателя. Обязанностью изготовителя является демонстрация агрегата в рабочем режиме подачи без превышения допустимого уровня вибрации. Цены на промышленные агрегаты высокие, а при дальнейшей эксплуатации доказать вину производителя будет почти невозможно.
Стандарты предусматривают, что после пуска ответственность за вибрацию в дальнейшем ложится на потребителя. Испытания насоса должны проводиться на штатном месте его эксплуатации. Особое внимание уделяется фундаменту и опорной раме, на которую устанавливаются двигатель и насос.
Места стыковки (монтажные приливы) должны быть тщательно обработаны, чтобы размеры зазоров не были больше 0,2 мм на 1 м стыка. В местах соединений предусматривается возможность регулировки уровней прокладками толщиной от 1,5 до 3 мм.
Для насосов мощностью выше 150 кВт по стандарту центрирование производится винтами в вертикальной и горизонтальной плоскостях (не менее шести винтов для горизонтального насоса и не менее четырех – для вертикального). Их количество зависит от веса оборудования.
Важно! Центровка соединения привода и насоса производится и контролируется перед монтажом и в течение всего периода эксплуатации. Также нужно обратить внимание, что двигатель и насос бытового назначения помещаются в общем корпусе и отцентрированы на заводе. Их контролировать и выставлять не нужно.
Если между насосом и двигателем установлен редуктор, в первую очередь следует отцентровать его и закрепить штифтами. Остальные валы агрегата ориентируются по нему. При поступлении насосов с завода в сборе с электродвигателями центровка валов агрегатов производится по двигателям. При сборке насоса на опорной раме вал двигателя выставляется по нему.
Первый пуск электродвигателя
Первый пробный пуск двигателя производится поле окончания всех его испытаний и при их положительных результатах.
Пуск двигателя производится наладчиками в присутствии представителя электромонтажной организации. При этом пускаются несколько электродвигателей, входящих в одну электроустановку.
Перед пуском двигатель должен быть подготовлен, и пуск проведен с осторожностью. Необходимо проверить:
— состояние передачи от двигателя к механизму;
— наличие кожуха передачи и кожуха вентилятора двигателя;
— наличие смазки в подшипниках;
Внимание. Все виды защит двигателя должны быть испытаны и поставлены на минимальные уставки
Перед пробным пуском двигателя нужно провернуть его и проверить свободный ход. На случай отказа схемы управления двигателем при его отключении необходимо предусмотреть аварийное снятие напряжения ближайшим рубильником или автоматам.
При двигателе большой мощности или протяженном механизме необходимо расставить наблюдающих за работой двигателя и механизма.
Сначала двигатель пускается на 1–2 с. При этом проверяется направление вращения, работа механической части и поведение механизма.
При нормальном первом включении двигатель включается до разгона на полные обороты. При этом следят за током нагрузки по амперметру и по поведению двигателя, за состоянием защиты, работой щеток при их наличии, по звуку определяют, нет ли касания вращающихся частей за неподвижные, нет ли вибрации, нагрева подшипников.
При всех замеченных неполадках двигатель немедленно отключается без предупреждения.
При удовлетворительных результатах пробных пусков двигатель включается на более продолжительное время на обкатку. При этом проверяют нагрев подшипников, обмоток, стали магнитопровода.
Балансировка карданного вала
Центровка карданного вала производится для устранения вибраций, возникающих при работающем двигателе. Причинами дисбаланса могут быть:
- нарушение требований в технологии изготовления вала или после его ремонта;
- неправильная сборка;
- нарушена центровка деталей вала и сопрягаемых частей трансмиссии;
- погрешности термической обработки изделия;
- механические повреждения.
Сначала выявляется дисбаланс, а затем производится его устранение путем установки противовеса. Работа производится на специальном оборудовании станции техобслуживания. Для этого используют балансировочные станки.
Реальные условия работы карданного вала имитируются за счет его вращения электродвигателем через передачу (обычно ременную).
Отклонения определяются датчиками, перемещающимися по длине вала. Специальная программа обрабатывает результаты измерения, после чего определяется место установки и величина балансировочного груза. Специалист по техобслуживанию добавляет груз, высверливает металл или устанавливает прокладки для обеспечения соосности.
Монтаж фрикционных и шариковых предохранительных муфт на тихоходный вал
Предохранительные устройства позволяют исключить вероятность повреждения основных элементов в случае перегрузки. В этом случае процесс монтажа практически ничем не отличается:
- Фиксация проводится за счет шпонки. Подобный способ характеризуется весьма высокой надежностью.
- Насадка полумуфт выполняется в натяг. Это исключает вероятность появления люфта и других проблем.
- При насадке нельзя прикладывать большое усилие, так как может возникнуть серьезный дефект.
В продаже встречаются специальные инструменты, которые существенно упрощают работу по монтажу.
Приборы для центровки
Произвести самые простые измерения при проверке центровки валов можно с помощью складного метра и металлической линейки. Для правильных измерений необходимо более точное приспособление для центровки валов: скоба с отсчетным устройством, пластинчатый щуп, микрометр, штангенциркуль.
- Штангенциркуль – прибор для измерения диаметров (наружных и внутренних) и длины деталей до 4000 мм. Отдельные типы позволяют определять глубины, расстояния до внутренних и наружных уступов, производить разметку. Уровень точности составляет от 0,01 мм до 0,1 мм. Приборы могут быть механическими и цифровыми – с выводом измеренных значений на дисплей. Измерения производят с ослаблением крепления штанги, после чего передвигают измерительную наружную губку, пока вал слегка не зажмется с двух сторон. Затем винтом микрометрической подачи подводится рамка с нониусом и закрепляется зажимом. Целые миллиметры отсчитываются по делениям на штанге, а доли – по нониусу.
- Микрометр – прибор для измерения наружных диаметров и длины деталей до 2000 мм с точностью от ±0,001 мм до 0,01 мм. При проведении измерений деталь зажимается мерительными поверхностями прибора путем вращения микрометрического винта с трещоткой, пока последняя не начнет проскальзывать.
- Скобы с отсчетным устройством служат для измерения внешних диаметров и длины деталей до 1000 мм. Прибор для центровки валов крепится на переставную пятку, а на подвижной находится индикатор с делениями. Измерения можно производить с точностью от ±0,002 до 0,01 мм.
- Пластинчатый щуп – набор калиброванных пластин для измерения зазоров между торцами полумуфт центрируемых валов. Его можно применять как индикатор зазора между штифтом центровочной скобы и корпусом полумуфты. Пластины щупа вставляют в зазор с небольшим трением, которое поддерживается приблизительно одинаковым при каждом измерении.
- Уровень – прибор для проверки горизонтальности плит фундамента и рам агрегатов с приводами, а также для выверки линий валов электроприводов и механизмов. Применяют рамное устройство типа «Геологоразведка», где угол наклона определяется перемещением микрометрического винта, пока воздушный пузырек в ампуле с жидкостью не достигнет нулевого положения.
Методы сушки электрических машин
Метод сушки внешним нагревом применяют для сильно увлажненных машин. Машину помещают в теплоизолированную камеру, продуваемую горячим воздухом от воздуходувки.
Инфракрасную сушку производят с помощью теплоизлучателей, в качестве которых применяют зеркальные лампы мощностью 250 или 500 Вт, располагаемые на расстоянии 200 — 400 мм от нагреваемой поверхности. Лампы размещают на расстоянии 200 — 300 мм одну от другой в шахматном порядке. Температуру регулируют включением и отключением части ламп.
Методы инфракрасной сушки и сушки внешним нагревом применяют для любых электрических машин. Напряжение питания пониженное. Роторы машин переменного тока при сушке от внешних источников затормаживают. Включение и отключение тока производят плавным изменением сопротивления реостата.
Лазерная центровка валов
Системы лазерной центровки выпускаются одно- и двухлучевые. Последняя является более точной и функциональной.
Измерительный блок устанавливается на валу и создает лазерный луч вдоль его центра вращения. От противоположного блока, установленного на сопрягаемом валу, детектируется другой луч. Оба сигнала улавливаются фотоприемниками, и при разных угловых положениях валов с высокой точностью определяется их расцентровка. Путем сравнения показаний при разных угловых перемещениях валов можно производить их центровку в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Автоколебания ротора в подшипниках скольжения
Автоколебания ротора в подшипниках возникают в узлах вращения с большими флуктуациями сил трения, сравнимыми со статической нагрузкой на подшипник, и при увеличенных зазорах в подшипнике. Как правило, такая ситуация складывается в роторах с высокими скоростями вращения и мало нагруженными подшипниками скольжения, особенно при появлении дополнительных пульсирующих моментов, в том числе и периодических. Автоколебания роторов на докритических частотах вращения в подшипниках с масляными ваннами чаще всего происходят на частоте в одну вторую от частоты вращения ротора, автоколебания роторов на закритических частотах вращения (с неразрывным масляным слоем) – на частоте чуть меньше половины оборотной частоты и/или на частоте резонанса ротора в подшипниках. Исключение составляют насосные агрегаты, где в формировании автоколебаний участвуют и гидродинамические силы в потоке перекачиваемой жидкости, поэтому частота автоколебаний может быть существенно ниже.
В основную совокупность причин автоколебаний (при отсутствии ошибок в конструктивном исполнении агрегата) следует внести:
- перераспределение статической нагрузки на опоры вращения агрегата из-за расцентровки опор вращения,
- динамические перемещения оси вращения вала с принудительным изменением толщины смазочного слоя (или точки формирования масляного клина) из-за динамической расцентровки валов, неуравновешенности ротора, и других сил,
- повышенная турбулентность потока смазки из-за изменений ее вязкости, загрязнения смазки, неровностей поверхностей трения в зоне нагружения, и других причин,
Соответственно, начинать работы по устранению автоколебаний роторов в эксплуатируемых агрегатах рекомендуется с устранения статической и динамической расцентровок валов, в том числе с ремонтом или заменой соединительных муфт и последующей балансировкой ротора на месте. Если центровкой и последующей балансировкой автоколебания не убрать, можно рекомендовать контроль параметров смазки и каналов ее подачи в подшипники с наиболее характерными признаками автоколебаний. Если и эти работы не дают результата, рекомендуется проводить регламентные работы по восстановлению величины и равномерности зазора в соответствующем подшипнике, в зоне его нагружения, в том числе с заменой вкладышей.
Система «Квант-ЛМ»
Большой популярностью пользуется центровка валов с применением лазерной системы «Квант-ЛМ», разработанной . Производится центровка машин горизонтального и вертикального исполнения. Встроенный вычислительный блок сравнивает и обрабатывает сигналы от измерительных блоков. Результаты выводятся на дисплей, где показано состояние центровки относительно допустимой области, выделенной зеленым цветом, и запредельной зоны (красный цвет).
Система «Квант-ЛМ» позволяет устранить вибрации, уменьшить количество простоев и ремонтных работ, увеличить срок службы подшипников, уплотнений и муфт.