Правильное взаимное положение валов
Основным условием, определяющим надежность и долговечность эксплуатации электрических машин (например, двигателя и генератора), соединяемых друг с другом или с приводимыми в движение механизмами (насосами, вентиляторами и так далее), является правильно выполненная центровка валов. Центровка валов включает две основные операции: выверку оси общего вала (выверку линии валов) и собственно центровку, то есть устранение боковых и угловых смещений валов соединяемых машин и механизмов.
Для обеспечения правильного распределения нагрузок между подшипниками валы соединяемых машин должны быть установлены в такое положение, при котором торцевые плоскости полумуфт в горизонтальной и вертикальной плоскостях будут параллельны, а оси валов продолжением одна другой (без смещений). Под действием собственного веса ротора ось вала каждой электрической машины принимает несколько изогнутую форму.
Если валы соединяемых машин установить строго горизонтально, то изгибы осей валов приведут к тому, что торцевые плоскости полумуфт не будут параллельны и получат раскрытие вверху. В этом случае оси валов не будут продолжением одна другой (рисунок 1, а). При работе такого агрегата его валы будут вибрировать, оказывая вредное влияние на подшипники и другие части машин. Кроме того, в точках 2 и 3 (рисунок 1, а) появятся значительные напряжения от изгибающих моментов, опасные для шеек валов.
Рисунок 1. Положение валов, соединяемых муфтой
Для выполнения приведенного выше непременного условия о параллельности плоскостей полумуфт необходимо, чтобы крайние подшипники 1 и 4 были несколько приподняты по сравнению с подшипниками 2 и 3 (рисунок 1, б). При этих условиях общая осевая линия двух валов будет иметь вид плавной кривой (упругая линия вала), а плоскости полумуфт будут параллельны. Проекция этой линии на горизонтальную плоскость должна представлять собой прямую линию.
Для того, чтобы установить роторы в соответствии с указанным требованием, необходимо во избежание грубых неточностей вначале выверить линию валов соединяемых машин по уровню, а затем произвести центровку валов.
Выверка линии валов по уровню
При одновременном монтаже двух машин (например, двигатель и генератор) эту операцию выполняют одним из трех способов.
По первому способу (рисунок 2, а) вал первой машины устанавливают строго горизонтально; уровень 5, уложенный на каждую из шеек вала у подшипников 1 и 2, дает одинаковые показания по величине, но обратные по знаку. В этом случае прямая, проходящая через центры его концов, должна находиться в горизонтальной плоскости.
Рисунок 2. Способы выверки линии валов двухмашинного агрегата
К валу машины I прицентровывают вал машины II, при этом уровень, установленный на шейку вала у подшипника 3, должен иметь те же показания по величине и направлению, что и на шейке у подшипника 2.
По второму способу (рисунок 2, б) конец вала машины I (у муфты) устанавливают строго горизонтально, то есть уровень, уложенный у шейки вала у подшипника 2, покажет нулевое отклонение, второй конец этого вала устанавливают с некоторым подъемом в направлении, указанном стрелкой. Машину II прицентровывают к машине I, при этом уровень, уложенный на шейку у подшипника 3, также должен показывать нулевое отклонение.
По третьему способу (рисунок 2, в) вал машины I устанавливают с некоторым подъемом в одном направлении, то есть уровень, уложенный на шейках у подшипника 1 и 2, будет иметь уклон в одном направлении. Уровень, помещенный на шейку вала у подшипника 3 (машина II), должен дать такое же показание по величине и направлению, как и уровень, расположенный на шейке у подшипника 2.
Во всех случаях при правильной установке линии валов торцы полумуфт должны быть параллельны.
Следует иметь ввиду, что уклон шейки вала уровнем измеряют при четырех положениях вала, сдвинутых на 90°, выполняя в каждом положении два измерения; при втором измерении уровень поворачивают на 180°. Действительную величину уклона определяют как среднее арифметическое значение восьми показаний.
В случае конусности шеек вала при определении уклона последних необходимо внести поправку aе, определяемую по формуле
где е – конусность шейки (разность диаметров на длине шейки вала), мм; k – цена деления уровня, мм / м; l – длина шейки вала, м.
Знак перед поправкой принимают в зависимости от направления конусности. Уклон шейки вала с учетом конусности может быть посчитан путем прибавления поправки aе, если направление конусности совпадает с направлением подъема вала, и вычитания этой величины, если это направление не совпадает.
Этот метод установления действительной величины уклона шеек валов применяют во избежание ошибок, которые могут иметь место при искривлении вала ротора или отклонении оси шейки от оси вращения. Наличие таких дефектов может быть выявлено при значительных изменениях показаний уровня, установленного на шейку вала при различных положениях ротора. Практически бывает трудно добиться строгой параллельности плоскостей полумуфт, в связи с чем валы приходится соединять при некоторой допустимой их несоосности.
Несоосность валов
Несоосностью валов называют такое их взаимное расположение, при котором центрируемые оси 1 и 2 имеют боковое (радиальное) или угловое (осевое) смещение относительно друг друга (рисунок 3). Величины допустимых боковых и угловых смещений валов определяются главным образом конструкцией применяемых муфт, имеющих разную компенсационную способность. Под компенсационной способностью следует понимать способность отдельных типов муфт компенсировать некоторую неточность выверки соосности валов соединяемых машин. Наибольшей компенсационной способностью обладают зубчатые муфты типа МЗ, допускающие боковое смещение валов от 0,7 до 4,8 мм. Упругие втулочно-пальцевые муфты типа МУВП допускают боковые смещения в пределах 0,3 – 0,6 мм. Обе муфты допускают угловые смещения до 1°, что при переводе в линейную меру составит: для муфт диаметром 400 мм – 3,5 мм; диаметром 500 мм – 4,3 мм и диаметром 600 мм – 5,2 мм.
Рисунок 3. Смещение валов.
а – боковое; б – угловое
Валы, соединяемые при помощи жесткой поперечно-свертной муфты, практически не допускают боковых и угловых смещений, так как они при таком соединении должны работать как один общий вал. Поэтому центровку валов в этом случае производят с большей точностью, чем валов с муфтами другого типа. При соединении валов поперечно-свертной муфтой угловые зазоры не должны превышать:
| При частоте вращения, об / мин … | 3000 | 1500 | 750 | 500 |
| Угловые зазоры, мм … | 0,04 – 0,05 | 0,08 – 0,11 | 0,1 – 0,12 | 0,15 – 0,20 |
Источник: Каминский М. Л., "Центровка валов электрических машин" – Москва: Энергия, 1972 – 72с.