1 Znaczenie i metoda pomiaru osiowania maszyn wirujących
Wyrównanie maszyn obrotowych to proces regulacji położenia głównych wałów dwóch lub więcej urządzeń, które mają być połączone, aby zapewnić, że wały urządzenia znajdują się w stanie współosiowym w normalnych warunkach pracy.
Niewspółosiowość jest jednym z najczęstszych problemów maszyn wirujących.
Według odpowiednich statystyk branżowych ponad 50 procent uszkodzeń sprzętu można przypisać niewspółosiowości i niewspółosiowości. Wspomnianych powyżej kosztów wymiany, dodatkowych kosztów energii oraz strat przestojowych w produkcji uszczelnień wału głównego, łożysk, sprzęgieł i wału głównego po uszkodzeniu spowodowanym nadmiernym odchyleniem centrowania nie można ignorować dla żadnej jednostki, przedsiębiorstwa, a nawet środowiska publicznego.
Odchylenie centrowania dzieli się zwykle na odchylenie koncentryczności, odchylenie kątowe i ich łączne odchylenie. Aby ułatwić pomiary inżynierskie i regulację sprzętu, odchylenie wyrównania jest generalnie rozkładane na dwa składniki: odchylenie koncentryczności i odchylenie kątowe w kierunku pionowym i poziomym, a mianowicie odchylenie koncentryczności poziomej, odchylenie koncentryczności pionowej i odchylenie kątowe w poziomie. Odchylenie i odchylenie kątowe w pionie.
Metoda osiowania i jakość osiowania są ściśle związane z rozwojem technologicznym. Istnieją metody ustawiania szczelinomierza linijki prostej, metody ustawiania czujnika zegarowego i metody ustawiania lasera. Ogólnie rzecz biorąc, każda metoda osiowania może osiągnąć wystarczającą dokładność, która może osiągnąć {{0}}.001 ~ 0,01 mm, co zależy głównie od precyzji instrumentu i poziomu umiejętności operatora osiowania.
Obecnie powszechnie stosowanymi metodami osiowania są metoda osiowania czujnika zegarowego oraz metoda osiowania laserowego.
Przyrząd do wyrównywania laserowego jest całkowicie oparty na teorii wyrównywania czujnika zegarowego, w połączeniu z zaawansowaną i precyzyjną technologią optyczną i elektroniczną, aby zminimalizować różne czynniki błędów, które mogą wystąpić w metodzie wyrównywania czujnika zegarowego i znacznie wyeliminować procent błędu spowodowane przez sprzęt pomiarowy metody chińskiej. Jednocześnie automatycznie wykonuje wiele prac obliczeniowych, dzięki czemu operacja centrowania jest prosta, szybka i dokładna. Jednak wysoka cena tego typu sprzętu oraz pewne nieodłączne błędy oprzyrządowania elektronicznego i elementów sterujących ograniczają w pewnym stopniu jego promocję.
Czujnik zegarowy styka się z powierzchnią pomiarową poprzez pręt, a względny ruch pręta jest wzmacniany przez przekładnię zębatą, aby zmierzyć zmianę położenia w małej przestrzeni między dwiema osiami, aby zmierzyć jego stan centrowania.
Obecnie istnieją dwie powszechnie stosowane metody ustawiania czujnika zegarowego: metoda promieniowo-osiowa i metoda podwójnej promieniowej.
Metoda promieniowo-osiowa polega na wykorzystaniu jednego metra do pomiaru odchyłki koncentryczności, a drugiego (w celu wyeliminowania wpływu kanalizowania wału na orientację kątową dwie sztuki są często równomiernie rozłożone w kierunku średnicy) czujnika zegarowego do pomiaru kąta odchylenie orientacji. , który jest najczęściej stosowaną metodą.
Metoda podwójnego promienia polega na użyciu dwóch czujników zegarowych do pomiaru odchylenia koncentryczności w punkcie pomiarowym przeciwległego wału, a koncentryczność i odchylenie kątowe układu wału można obliczyć za pomocą dwóch zestawów danych.
Niezależnie od tego, czy jest to metoda promieniowo-osiowa, czy metoda dwupromieniowa i metody ich ewolucji, takie jak metoda dwupromieniowa i metoda dwuosiowa długiego sprzęgła, ich zasady geometryczne są takie same, a wyniki pomiarów powinny również być dokładnie taki sam. Mają one swoje zalety i wady w praktycznych zastosowaniach, a dobre wyniki pomiarów można uzyskać, dobierając je odpowiednio do rzeczywistej sytuacji.
2 Główne czynniki błędu metody ustawiania czujników zegarowych i metody ich kontroli
Czujnik zegarowy odgrywa ważną rolę w operacji centrowania maszyn wirujących, ale istnieje wiele czynników błędów, które należy analizować i kontrolować.
Typowe czynniki błędów i rozwiązania obejmują następujące 10 aspektów:
(1) Niewłaściwe ustawienie początkowego punktu pomiarowego czujnika zegarowego oraz niewłaściwy dobór zakresu
Niewłaściwe ustawienie początkowego punktu pomiarowego igły czujnika zegarowego oraz niewłaściwy dobór zakresu może spowodować, że sonda zawiśnie w powietrzu lub utknie w trakcie obrotu, czyli na czujnik zegarowy, co skutkuje nierealnymi i niedokładnymi wynikami pomiarów.
Specyficznym rozwiązaniem jest wybranie czujnika zegarowego o jak największym zakresie (zwłaszcza w początkowym ustawieniu), generalnie wybór zakresu od 3 do 10mm i ustawienie początkowego punktu pomiarowego (0 punktów) blisko środka zakresu.
Wykonywanie wielu pomiarów wymaga ogólnej powtarzalności danych i wybrania najbardziej stabilnego zestawu danych.
Istnieje również ważna zasada oceny poprawności danych pomiarowych podczas odczytu czujnika zegarowego. Oznacza to, że suma danych w kierunku pionowym (0 stopni i 180 stopni ) jest równa sumie danych w kierunku poziomym (90 stopni i 270 stopni ).
W rzeczywistej konstrukcji, jeśli różnica między nimi jest większa niż 0.02mm, można ocenić, że rama stołu pomiarowego nie jest mocno zamocowana lub z innych powodów należy przeanalizować poniżej i można podjąć środki w celu jej wyeliminowania .
Ta zasada ważności danych dotyczy określenia poprawności odczytów koncentryczności i odchylenia kątowego.
(2) Wskaźnik zegarowy zablokowany lub dotknięty silnym polem magnetycznym
Wskazówki czujnika zegarowego, sklejanie się trzpienia i wpływ silnych pól magnetycznych spowodują niedokładne odczyty. Takich błędów można uniknąć głównie poprzez regularne kalibrowanie i sprawdzanie elastyczności wskazówek czujnika oraz trzymanie ich z dala od silnych pól magnetycznych. Do sprawdzania tego typu błędów mają zastosowanie przepisy dotyczące ważności danych.
(3) Błędy zapisu danych i symboli
Ze względu na kąt widzenia człowieka, inną zdolność oceny lub nieprawidłowy odczyt, odczytana wartość może odbiegać od rzeczywistej wyświetlanej wartości, co naturalnie spowoduje odchylenie.
Ponieważ lewe i prawe odchylenie wskazówki czujnika zegarowego podczas procesu pomiaru reprezentuje dodatnie i ujemne kierunki ruchu trzpienia zegarka, odchylenie w lewo wskazuje, że trzpień zegarka jest przemieszczeniem dodatnim i odwrotnie, oznacza przesunięcie ujemne, więc procent powinien być uważnie i stale obserwowany podczas całego procesu pomiarowego. Wskaźnik tabeli jest obrócony i surowe dane są odczytywane poprawnie. Gdy kierunek zostanie nieprawidłowo oceniony, następna wartość regulacji będzie miała duże odchylenie i nie będzie można ukończyć wyrównania.
Oprócz wyżej wspomnianej metody poprawnego odczytu, wspomniane powyżej prawo ważności danych może być również wykorzystane do oceny, czy występuje błąd symbolu zapisu. Zakładając, że wartości teoretyczne zmierzone przy 0 stopniu , 90 stopniu , 18{{10}} stopniu i 270 stopniu za pomocą czujnika zegarowego wynoszą 0, 17, 22 i 5, podczas gdy faktycznie zarejestrowane dane wynoszą odpowiednio 0, 11, 22 i 5, można stwierdzić, że 11 plus 5=16≠0 plus 22, można ocenić, że istnieje odczyt błąd (czytaj 17 jako 11); i załóżmy, że 5 na 270 stopniach jest odczytywane jako -5, a następnie 17 plus (-5)≠0 plus 22 (Prawidłowe wyrażenie powinno wynosić 17 plus 5=0 plus 22) Można to wyznaczyć że dane są nieprawidłowe i nieważne. Poprzez analizę można stwierdzić, że pierwszym przypadkiem powyżej może być błąd zapisu odczytu, a następnie ? jest błąd sądu migowego. Jeśli nie zostanie znaleziona na czas i dokładnie, doprowadzi to do błędu obliczeniowego kwoty korekty, a wielokrotna korekta nie będzie miała miejsca.
Jeśli dane są niepoprawnie określone, skorygowane dane uzyskane w wyniku obliczeń lub rysowania również będą odbiegać od oczekiwanego wyniku i nie można ich poprawnie wyrównać. Z drugiej strony pokazuje konieczność oceny ważności danych pośrednich.
(4) Bicie promieniowe łożyska i nadmierny luz łożyska
Ten błąd pokazuje w danych pomiarowych, że nie jest on zgodny z zasadą ważności danych i nie można go wyeliminować poprzez poprawę struktury ramki zegarka. Z perspektywy wyeliminowania ich wpływu na pomiar osiowania, wpływ ten można wyeliminować najpierw mierząc bicie łożyska lub przesuwając wał główny promieniowo w tym samym kierunku w każdym punkcie pomiarowym, zbliżając go do gniazda łożyska.
(5) Pomiar nieregularności lub ekscentryczności powierzchni
Ten błąd spowoduje również, że odczyty nie będą zgodne z zasadą oceny poprawności danych. Zwykła metoda eliminacji polega na zapewnieniu, że obie osie obracają się synchronicznie, a położenia punktów pomiarowych są w zasadzie stałe, aby wyeliminować ich wpływ na dane osiowania. W budownictwie inżynieryjnym ten błąd został w pełni dostrzeżony i doceniony. Należy jednak zauważyć, że niektórych specjalnych urządzeń nie można zwijać podczas instalacji lub podczas wyłączania i konserwacji sprzętu. Ta sytuacja powinna być traktowana inaczej. Należy zmierzyć wpływ nieregularności lub mimośrodowości powierzchni na wartość mierzoną i zastosować odpowiednie metody w celu jej skorygowania lub wyeliminowania. .
(6) Kanały wału
Dryft wału często sprawia kłopoty w pomiarze osiowania, poważnie wpłynie na pomiar danych dotyczących odchylenia kątowego wału. Często stosuje się podejście obejścia, aby wyeliminować stronniczość. Wśród dwóch powszechnie stosowanych metod osiowania czujnika zegarowego, metoda promieniowo-osiowa wykorzystuje dwa symetrycznie zainstalowane czujniki zegarowe do pomiaru odchylenia kątowego, które może zniwelować wpływ kanałów wału; metoda podwójnego promienia jest stosowana w celu zapobiegania kanałowaniu wału. wpływy. To jest główny powód, dla którego metoda podwójnego promienia jest zwykle bardziej dokładna niż metoda promieniowo-osiowa.
(7) Kąt obrotu układu wałów jest niedokładny podczas osiowania
Teoretycznie odchylenie osiowania wału można obliczyć, mierząc pod dowolnymi 3 kątami, ale w celu uproszczenia obliczeń, w rzeczywistym procesie pomiaru osiowania, na ogół wymagane są 4 równomiernie rozmieszczone punkty pomiarowe na wale głównym lub piaście. Odczyty są mierzone w 4 pozycjach 0 stopni, 90 stopni, 180 stopni i 360 stopni, ale często nie można ich dokładnie ustawić pod tymi 4 kątami, a punkt pomiaru może odbiegać od teoretycznej pozycji. Jeśli odchyli się od 5 stopni do 10 stopni, wynikowy procent Błąd względny odczytu licznika może osiągnąć od 10 do 15 procent.
Główne metody uniknięcia odchylenia odczytu pomiaru spowodowanego nierównomiernym kątem obrotu to: użyj poziomicy do pomiaru w 4 równomiernie rozmieszczonych punktach pomiarowych lub zmierz i zaznacz z wyprzedzeniem oraz spróbuj spowolnić proces obrotu, aby upewnić się, że może dokładnie zatrzymać się za każdym razem. żądanej lokalizacji.
Odchylenia w powyższych siedmiu przypadkach można ocenić na podstawie zasady ważności danych.
(8) Pręt czujnika zegarowego nie jest prostopadły do mierzonej powierzchni
Ze względu na ograniczenia struktury ramki zegarka i zdolności poznawczych operatora, w rzeczywistym procesie pomiarowym, ze względu na strukturę ramki zegarka, pręt zegarka i mierzona powierzchnia mogą często pojawiać się jako zjawisko nieprostopadłe. Jeśli nachylenie pręta zegarka mieści się w zakresie 15 stopni, błąd odczytu zwykle mieści się w granicach 5 procent, co można zignorować. Gdy nachylenie wynosi od 15 do 30 stopni, wystąpi błąd od 5 do 15 procent, co poważnie wpłynie na dokładność pomiaru.
Pręt pomiarowy nie jest prostopadły do mierzonej powierzchni, co powoduje, że odczyty są większe niż rzeczywista wartość. W rzeczywistej konstrukcji bardzo powszechnym problemem jest to, że pręt pomiarowy nie jest prostopadły do mierzonej powierzchni.
(9) Odchylenie ugięcia ramy stołu
Ze względu na zwisającą konstrukcję czujnika zegarowego na chińsko-francuskiej ramie stołu, rama stołu podtrzymująca czujnik zegarowy i jego pręt przedłużający oraz grawitacja czujnika zegarowego powodują elastyczne odkształcenie ramy stołu, która ugina się w dół, co jest zwany ugięciem ramy stołu. Zwykle podczas pomiaru centrującego poziomej maszyny rotacyjnej, podczas obracania ramy zegarka, ponieważ kierunek przesuwania pręta zegarka zmienia się wraz z kierunkiem obrotu, nie jest to całkowicie zgodne z kierunkiem grawitacji. Wpływ odchylenia w różnych pozycjach na odczyt czujnika zegarowego jest różny, więc w dalszym przetwarzaniu danych, jeśli nie zostanie ono wyeliminowane, poważnie wpłynie to na dokładność mierzonej wartości. W stosunku do tolerancji osiowania maszyn wirujących, czasami ugięcie będzie kilka razy do dziesięciu razy większe niż rzeczywista tolerancja osiowania.
Dlatego w procesie wykorzystywania czujnika zegarowego do centrowania, montaż ramy czujnika i pręta przedłużającego należy zwrócić uwagę na zmniejszenie lub nawet wyeliminowanie wpływu ugięcia ramki czujnika. Ponieważ czujnik zegarowy jest zamocowany z odchyleniem zarówno w kierunku poziomym, jak i pionowym, wyniki mają wpływ na zwykłe pomiary koncentryczności i odchylenia kątowego.
Zgodnie z tym samym lub podobnym stanem parametru na urządzeniu, które ma być testowane, zainstaluj i zamocuj ramkę zegarka na poziomej okrągłej rurce (okrągły pręt) o wystarczającej sztywności, a pozycja mocowania ramy zegarka i punktu pomiarowego powinna być tak gładka, jak możliwy. pręta) jako wzorca trzpienia, główne parametry (l i a oraz wielkość, jakość itp. czujnika zegarowego) powinny być dokładnie takie same i powinny być mocno zamocowane lub zapewniać taką samą szczelność. Odkształcenie promieniowe mierzy się stykając wskazówkę zegarka z pierścieniową powierzchnią okrągłej rurki w kierunku promieniowym, a odkształcenie osiowe mierzy się stykając wskazówkę zegarka ze specjalnie ułożoną powierzchnią końcową okrągłej rurki, która jest prostopadła do osi okrągłej rury w kierunku osiowym. Ustaw czujnik zegarowy na zero u góry 0 stopnia, a następnie powoli obróć całe urządzenie o 180 stopni w dół i odczytaj odczyt czujnika zegarowego. Połowa tej wartości to pionowe ugięcie ramy zegarka.
W rzeczywistej pracy, jeśli ten błąd nie zostanie uwzględniony, odchylenie między zmierzonymi danymi a wartością rzeczywistą jest bardzo duże, a wielkość regulacji wysięgnika w kierunku pionowym określona przez te dane jest również bezużyteczna i będzie daleko od rzeczywista wartość. Ponieważ ugięcie współśrodkowości wynosi na ogół między 0.10 a 1.00mm, zwłaszcza na etapie dokładnego osiowania, błąd ten będzie zajmował główny zakres czujnika zegarowego, co może prowadzić do pomiaru przekroczyć granicę.
Z drugiej strony można podjąć następujące działania w celu zmniejszenia wartości liczbowej błędu ugięcia stanowiska: maksymalnie skrócić odległość od punktu stałego do punktu pomiarowego, tym samym skracając rozpiętość stanowiska; zoptymalizować dobór odpowiedniego rozmiaru przekroju i materiału stojaka w celu zwiększenia wytrzymałości Zdolność do zginania; spróbuj użyć małego czujnika zegarowego; zamocuj podstawkę zegarka prawidłowo i mocno.
(10) Błąd teoretyczny metody pomiaru czujnika zegarowego
Ponieważ metoda pomiaru czujnika zegarowego zwykle wykorzystuje wzór z Załącznika 15 normy krajowej GB50231-1998 do obliczenia rzeczywistego odchylenia, z analizy można wywnioskować, że wzór opiera się na aproksymacji odchylenia kątowego i koncentryczności odchylenia, które są małe i istnieją same. Jednak w rzeczywistej praktyce inżynierskiej, zwłaszcza w początkowym osiowaniu, odchylenie może być stosunkowo duże i często występuje w postaci odchyłki kompleksowej, a jednocześnie występuje odchylenie kątowe i odchylenie koncentryczne. Istnienie odchylenia stopnia wpłynie w różnym stopniu na pomiar odchylenia koncentryczności. Biorąc pod uwagę wpływ kąta na koncentryczność, czujnik zegarowy do pomiaru odchylenia centrowania jest bardzo skomplikowany. Istnieje wiele powiązanych artykułów, które szczegółowo opisują teoretyczną analizę centrowania. Ogólnie rzecz biorąc, wymaga to co najmniej 4-5 Tylko jeden parametr może być dokładnie wyrażony i zawiera rozwiązanie równania transcendentalnego, które jest trudne do wykonania w rzeczywistym procesie pomiarowym. W rzeczywistej inżynierii niemożliwe jest zmierzenie i przetwarzanie wielu nieznanych parametrów w metodzie zestrojenia czujnika zegarowego. Nawet jeśli w przyrządzie do osiowania laserowego znajduje się zaawansowany mikroprocesor, rzeczywisty algorytm jest w większości uproszczonym osiowaniem. Algorytmy są oparte na teorii.
Całościowe rozwiązanie tego zabiegu jest dwojakie.
(1) Na początkowym etapie osiowania, to znaczy, gdy odchylenie kątowe i odchylenie koncentryczności są stosunkowo duże (na przykład odchylenie kątowe wynosi od 1/100 do 1/1000, a odchylenie koncentryczności wynosi od 0,2 do 2 mm), zgodnie z uproszczeniem Metoda pomiaru i odpowiadająca jej wartość regulacji oraz rzeczywista wartość wartości teoretycznej są odchylone, a współczynnik odchylenia może być stosunkowo duży, ale trend zmiany błędu jest zbieżny, że oznacza to, że wraz ze wzrostem liczby regulacji błąd będzie coraz większy. Gdy odchyłka kątowa jest bliska 1/1000, wpływ odchyłki kątowej na pomiar koncentryczności można w zasadzie zignorować i uzyskać wysoką dokładność. Ogólnie rzecz biorąc, dokładniejszy stan można osiągnąć poprzez 2 do 4 regulacji. Dlatego w rzeczywistej konstrukcji nie oczekuj, że będziesz w stanie dokładnie mierzyć i dostosowywać się na miejscu za jednym razem.
(2) Ponieważ orientacja kątowa bezpośrednio wpływa na dokładność pomiaru koncentryczności, zaleca się najpierw wyregulować orientację kątową, a następnie wyregulować koncentryczność.
3. Odchyłki ugięcia samej ramy stołu nie da się całkowicie wyeliminować metodą pomiaru czujnikiem zegarowym, ale można je zmniejszyć poprzez zwiększenie sztywności ramy stołu powyżej, a wpływ ugięcia na centrowanie danych pomiarowych można w zasadzie wyeliminować metodami takimi jak obliczenia lub rzeczywisty pomiar.
Chociaż dokładność czujnika zegarowego wynosi {{0}}.01mm, zwykły błąd pomiaru może wynosić od 0.1 do 1.0mm, co jest 5 do 10 razy większa od tolerancji koncentryczności od 0,02 do 0,10 mm. Rzeczywiste wyniki pomiarów będą znacznie odbiegać od rzeczywistej wartości i będą występować duże odchylenia. Zgodnie z wynikami ankiety międzynarodowej znanej organizacji technicznej zajmującej się maszynami wirującymi, proporcja osiowania wałów, która faktycznie spełnia wymagania dotyczące tolerancji, wynosi mniej niż 7 procent, co wystarczy, aby pokazać znaczenie prawidłowego osiowania wałów.