Насос выравнивается с помощью муфты.
После осмотра и ремонта насоса для обеспечения его нормальной работы необходимо обеспечить, чтобы вал насоса и первичного двигателя в процессе работы находился на одной прямой, чтобы избежать дополнительных напряжений на подшипниках, вызванных взаимным отклонением центров валов насоса и первичного двигателя в процессе работы, что может привести к перегреву и износу подшипниковой втулки и перегрузке первичного двигателя, а также вызвать сильную вибрацию, останавливающую работу насосного агрегата. Центровка после проверки насоса проводится на муфте. Вначале с помощью уровня сравните взаимное расположение двух муфт первичного двигателя и насоса вокруг муфты, выясните направление отклонения, а затем грубо отрегулируйте, чтобы центр муфты был близок к совмещению. Две торцевые поверхности должны быть почти параллельны. Обычно, когда первичным двигателем является электродвигатель, центр муфты следует регулировать главным образом путем регулировки подушек основания двигателя; если первичным двигателем является паровая турбина, центр следует находить главным образом путем регулировки насоса. В процессе выравнивания легче достичь цели центрирования, отрегулировав сначала торцевую поверхность муфты, а затем отрегулировав центр. Далее будет вводиться шаг за шагом.
1. Подготовка перед измерением
В зависимости от различных форм муфты круговой зазор и торцевой зазор b можно измерить непосредственно с помощью щупа или циферблатного индикатора.
В процессе измерения также следует учитывать следующие моменты:
(1) Перед центровкой два соединительных вала следует соединить с помощью специальных установочных болтов. Если это фиксированная муфта, обе части должны быть вставлены правильно.
(2) В процессе измерения осевое положение ротора должно оставаться постоянным, чтобы избежать ошибок, вызванных боковым перемещением ротора при его вращении.
(3) Перед измерением обязательно полностью затяните все анкерные болты.
(4) Калибровку необходимо проводить в холодных условиях. При горячей эксплуатации центр определить невозможно.
2. Процесс измерения
Отметьте и совместите два соединительных устройства. Поместите отмеченные в нулевое положение (вертикальное или горизонтальное положение). Установите держатель специального инструмента или циферблатный индикатор и поверните ротор в направлении вращения от нулевого положения последовательно на 90 градусов, 180 градусов и 270 градусов. В то же время измерьте окружной зазор и зазор торцевой поверхности b в каждой позиции и запишите измеренные данные на рисунке, как показано на рисунке 1. На основе результатов измерения возьмите среднее значение каждой точки в пределах двух торцевых поверхностей и запишите их, как показано на рисунке 2.
1. Измерение зазора между муфтами а и б (с помощью стрелочного индикатора)
1 - Колесная муфта; 2 - Регулируемый болт; 3 - Ширина моста; 4 - Микрометр
II. Таблица рекордов разрывов a и b
Комплексно проанализировав приведенные выше данные, можно определить наклон муфты и направление, требующее регулировки.
3. Анализ и расчет
Вообще говоря, состояния, в которых может находиться ротор, ограничиваются следующими:
Торцы муфты не параллельны друг другу. Хотя центральные линии двух роторов не находятся на одной прямой, центры двух муфт точно выровнены, как показано на рисунке. Во время регулировки 3-й и 4-й подшипники можно перемещать на значения δ1 и δ2 соответственно, чтобы центральные линии двух роторов образовывали прямую линию, а торцы муфт были параллельны. Формулы расчета δ1 и δ2 можно вывести, исходя из пропорционального соотношения подобных треугольников, то есть:
Соединение концентричное, но не параллельное.
В формуле Δb=b1 - b2; D – диаметр муфты; L1 – расстояние регулировки муфты до 3-го подшипника; L2 — расстояние между 3-м и 4-м подшипниками.
Торцы двух соединительных устройств параллельны друг другу, но их центры не совпадают, как показано на рисунке.
Муфта не параллельна и не концентрична.
При регулировке можно отдельно переместить 3-й и 4-й подшипники на 1 d каждый. Тогда два ротора будут концентричны и расположены по прямой линии.
(3) Торцы двух муфт не параллельны друг другу, и их центры также не совпадают. Это обычная ситуация.
4. Допустимая погрешность при регулировке
При регулировке прокладки рамку измерительного стола следует снять или ослабить. Основания прокладки и грязь на прокладке следует тщательно очистить. Наконец, при затягивании болта заземления следует убрать дополнительный клин или домкрат и другие поддерживающие предметы и следить за изменением показаний циферблатного индикатора. Что касается допустимой погрешности центрирования муфты, то она зависит от формы муфты и может быть указана в таблице.
Допустимая погрешность центрирования муфты (мм)
Типы соединений
Расстояние между точками (разница между любыми двумя числами a, a2, a3, a4)
Расстояние до лица (разница между любыми двумя из I, II, III и IV)
Жесткость и жесткость
0.04
0.03
Жесткость и полу-гибкость
0.05
0.04
Гибкость и гибкость
0.06
0.05
Тип механизма-
0.10
0.05
Пружинный тип
0.08
0.06
Кроме того, при изменении условий эксплуатации, например, когда водяной насос подает горячую воду (с температурой выше 60 градусов) или когда водяной насос приводится в действие паровой турбиной, ситуацию, когда насос и ротор турбины расширяются из-за тепла и вызывают подъем центра, следует рассматривать вместе с расчетными значениями центра сцепления по формуле. Например, если двигатель и водяной насос установлены на одном основании и температура перекачиваемой воды составляет 60 градусов, двигатель необходимо поднять примерно на 0.40 - 0.60 мм, чтобы обеспечить точное выравнивание центра насоса и вала двигателя во время работы.
VI. Операция по прямой оси
При изгибе вала сначала следует измерить всю длину вала с помощью стрелочного индикатора при комнатной температуре по описанной ранее методике и построить кривую изгиба для определения места и степени изгиба (на любом участке вала разница между максимальным и минимальным значениями биения относительного положения составляет 1/2 величины). Во-вторых, вал также должен пройти проверочные работы.
Провести контрольные работы на валу:
(1) Проверьте область, где находится точка максимального изгиба вала, на наличие трещин. Используйте такие методы, как погружение в керосин с последующим нанесением белого порошка или другие методы, чтобы осмотреть трещины и устранить их перед выпрямлением вала. Прежде чем устранять трещины, определите их глубину такими методами, как шлифовка, токарная обработка или ультразвуковой контроль. Небольшие трещины можно заделать, чтобы предотвратить расширение трещин в процессе выпрямления; если глубина трещин влияет на прочность вала, их следует заменить. После устранения трещин проведите проверку балансировки ротора для компенсации дисбаланса вала.
(2) Измерьте твердость поверхности вала в месте трещины и в окружающих нормальных областях отдельно, чтобы понять степень изменения металлической структуры изогнутой части и определить правильный метод выпрямления вала. Вал, прошедший закалку, перед правкой следует подвергнуть отжигу.
(3) Проверьте материал. Если материал вала неизвестен, следует провести анализ проб. Только зная химический состав стали, можно определить подходящий метод правки вала и процесс термообработки. После завершения всех вышеуказанных работ по проверке можно выбрать подходящий метод правки вала и инструменты для процесса правки вала. Методы выпрямления вала включают метод механического сжатия, метод скручивания, метод локального нагрева, метод локального нагрева и сжатия, метод релаксации напряжений и т. д. Эти методы будут представлены один за другим ниже.
Метод скручивания (метод холодной правки)
Метод скручивания предполагает использование скручивающего стержня для выполнения скручивания и вибрации вогнутой части коленчатого вала. Это приводит к уменьшению внутреннего сцепления между молекулами металла в вогнутой области (где волокна сжимаются и укорачиваются), тем самым позволяя металлическим волокнам растягиваться. При этом металлическая поверхность вала в месте скручивания подвергается пластической деформации. Таким образом, волокна приобретают остаточное удлинение, достигая цели выпрямления стержня.
Основные этапы скручивания и растирания:
По результатам измерения изгиба вала определить положение прямого вала и сделать соответствующие отметки.
(2) Выберите подходящий крутящий стержень для операции. Материал скручивающего стержня обычно составляет сталь 45 #. Его ширина зависит от диаметра вала (обычно от 15 до 40 мм). Рабочий конец скручивающего стержня должен соответствовать дуге поверхности вала, а кромка должна быть закруглена без острых углов (R1=2 до 3 мм) во избежание повреждения поверхности вала. После того как скручивающий стержень перекатился вверху, его следует вовремя отремонтировать или заменить, чтобы не повредить вал насоса. Форма скручивающего стержня показана на рисунке.
Форма скручивающего стержня
При использовании прямого вала поместите его вогнутой стороной вверх. Подпереть нижнюю часть максимально изгибающейся секции твердой древесиной и обложить ее свинцовыми пластинами, как показано на рисунке.
Кроме того, при использовании метода прямой-оси лучше всего поместить вал на специальную подставку и нажать на оба конца вала вниз, чтобы ускорить вибрацию молекул металла и вызвать удлинение волокна.
(4) Диапазон скручивания составляет одну-треть окружности (т. е. . 120 градуса). Этот диапазон должен быть заранее отмечен на валу. Осевую длину при скручивании следует определять в зависимости от величины кривизны вала, материала вала и степени поверхностной закалки вала. Обычно его регулируют в диапазоне от 50 до 100 мм. Последовательность скручиваний должна чередоваться в симметричных положениях, с большим скручиванием в центре и меньшим с обеих сторон. Как показано на рисунке.
(5) В процессе скручивания можно ударять по скручивающему стержню ручным молотком весом 1–2 кг. Центральная линия скручивающего стержня должна совпадать с отмеченным диапазоном на валу. Сила, прикладываемая во время удара, должна быть умеренной, а не чрезмерной.
(6) После завершения каждого хода используйте циферблатный индикатор, чтобы проверить изменения кривизны. Как правило, процесс выпрямления вначале происходит быстрее, но позже он замедляется по мере затвердевания поверхности вала. Если скручивание в определенной точке сгиба не оказывает существенного влияния, то прекратите скручивание, выясните причину, снова определите новое подходящее положение для скручивания и продолжайте до тех пор, пока не будет достигнута коррекция.
(7) После выпрямления вала вал следует слегка согнуть в направлении, противоположном первоначальному изгибу, на 0,02–0,03 мм, то есть его следует слегка исправить.
(8) Как только изгиб вала достигнет требуемого значения, операцию скручивания можно остановить. На этом этапе следует провести комплексное и тщательное измерение всех участков шахты и вести записи.
(9) Наконец, скручивающий вал подвергается низкотемпературному отпуску -при температуре 300 - 400 градусов, чтобы исключить поверхностное упрочнение вала и предотвратить его повторный изгиб после выпрямления.
Вышеупомянутый-метод холодной правки является широко используемым в работе методом прямой центровки валов. Однако обычно это применимо только к валам с относительно небольшим диаметром и степенью изгиба примерно 0,2 мм. Преимуществами этого метода являются высокая точность правки, простота управления, меньшая концентрация напряжений, отсутствие образования трещин в процессе правки вала. Его недостатки заключаются в том, что после правки на небольшом участке материала вала остаются остаточные сжимающие напряжения, а скорость правки относительно низкая.
2. Метод релаксации внутреннего напряжения.
Этот метод включает нагрев всей изогнутой части вала насоса до температуры, которая вызывает релаксацию внутреннего напряжения (ниже температуры отпуска вала на 30–50 градусов Цельсия, обычно от 600 до 650 градусов Цельсия), при этом весь вал должен быть полностью нагрет. Затем прикладывается внешняя сила, вызывающая упругую деформацию вала в определенной степени, противоположную первоначальному направлению изгиба, и этот процесс поддерживается в течение определенного периода времени. В этом температурном диапазоне металлический материал подвергается явлению самопроизвольной релаксации снижения напряжений под действием высокой температуры и напряжений, преобразуя часть упругой деформации в пластическую деформацию, тем самым достигая цели выпрямления вала.
Этапы выпрямления следующие:
(Измерьте изгиб вала и нарисуйте кривую изгиба вала.)
(2) Очистите самую большую изгибаемую часть по всей окружности и проверьте ее на наличие трещин.
(3) Поместите вал на специально разработанную платформу, оснащенную вращающимся устройством и устройством для создания давления. Расположите изогнутую часть вала выпуклой стороной вверх. Установите микрометр со стороны зоны нагрева. Метод нагрева может осуществляться посредством электромагнитной индукции или с использованием электрической печи с проволокой сопротивления. Температура нагрева должна быть на 20-30 градусов ниже температуры отпуска исходной стали, чтобы избежать изменения свойств стали. Во время измерения температуры температура поверхности вала в зоне нагрева измеряется непосредственно с помощью термопары. При выпрямлении вала не вращайте вал во время процесса нагрева.
(4) Когда температура в точке изгиба достигнет указанной температуры релаксации, поддерживайте температуру в течение 1 часа, а затем начните оказывать давление в направлении, противоположном (выпуклой поверхности) исходному изгибу. Точка приложения силы должна находиться как можно ближе к точке максимального изгиба, а точка опоры должна находиться как можно дальше от точки максимального изгиба. Величину приложенной внешней силы следует определять исходя из степени изгиба вала, температуры нагрева, релаксационных характеристик стали, продолжительности выдерживания давления и внутреннего напряжения вала, вызванного приложенной силой.
(5) Внутреннее напряжение внутри вала, вызванное внешней силой, обычно должно быть менее 0,5 МПа и не более 0,7 МПа. В противном случае максимальный прогиб вала следует определять исходя из напряжения от 0,5 до 0,7 МПа и прикладывать внешнюю силу в несколько этапов для окончательного выпрямления изогнутой части вала.
(6) После повышения давления следует выдерживать стабильный период от 2 до 5 часов, в течение которого нельзя изменять температуру и давление. Прилагаемая внешняя сила должна быть перпендикулярна поверхности вала.
(7) После поддержания давления в течение 2–5 часов снимите внешнюю силу, поддерживайте постоянную температуру в течение 1 часа и поворачивайте вал каждые 5 минут на 180 градусов, чтобы обеспечить равномерное распределение температуры на верхней и нижней частях вала.
(8) Измерьте изменения изгиба вала. Если требования соблюдены, то после правки вала можно провести стабильную обработку отжигом; если вал был выпрямлен слишком сильно, его нужно выпрямить обратно. В этом случае требуемое напряжение и прогиб следует уменьшить вдвое по сравнению со значениями, необходимыми при первом процессе правки.
При использовании этого метода для выпрямления вала следует учитывать следующие моменты:
(1) Прикладывая усилие, делайте это медленно и убедитесь, что оно направлено прямо к выпуклой поверхности вала. Точка приложения должна быть покрыта алюминиевым или медным листом, чтобы не поцарапать поверхность вала.
(2) Во время процесса повышения давления на левой и правой (боковой) сторонах вала следует установить циферблатный индикатор для отслеживания боковых изменений.
(3) В зоне нагрева и вблизи нее изоляционные материалы должны быть обернуты слоями асбеста для изоляции.
(4) При нагреве для измерения температуры целесообразно использовать две термопары, при этом для измерения температуры вблизи точки нагрева следует использовать обычный термометр для проверки показаний температуры термопар.
(5) При использовании прямого вала начальная скорость нагрева должна составлять от 100 до 120 градусов в час. Как только температура достигнет максимума, примените давление; после завершения приложения давления охладите его со скоростью от 50 до 100 градусов в час. Когда температура упадет до 100 градусов, дайте ему остыть естественным путем при комнатной температуре.
(6) Вал должен охлаждаться во время вращения. Только в этом случае охлаждение будет равномерным, сжатие - постоянным, а вершина изгиба вала не изменит своего положения.
(7) Если операция правки выполняется более двух раз и если она достоверна, последнюю правку можно объединить с обработкой отжигом. Метод релаксации внутренних напряжений применим к любому типу валов, дает хорошие результаты, безопасен и надежен, широко применяется в практической работе. Что касается расчета внешней силы, приложенной в методе релаксации внутренних напряжений, то здесь мы не будем вдаваться в подробности. При его применении можно обратиться к формулам расчета в соответствующих технических книгах.
3. Метод локального нагрева.
Этот метод предполагает быстрое локальное нагревание выпуклой поверхности вала насоса, искусственно создающее на валу сжимающее напряжение, превышающее предел упругости материала. Когда вал остывает, металлические волокна на выпуклой поверхности сжимаются и укорачиваются, что приводит к определенному изгибу, тем самым достигается цель выпрямления вала. Конкретный метод работы заключается в следующем:
(Измерьте изгиб вала и нарисуйте кривую изгиба вала.)
(2) Очистите и осмотрите трещины по всей окружности участка максимального изгиба. Обязательно проверяйте и записывайте правильно.
(3) Поместите вал выпуклой стороной вверх на специальную подставку и установите циферблатные индикаторы с обеих сторон рядом с зоной нагрева, чтобы наблюдать за изменениями после нагрева.
(4) Оберните самую большую область изгиба асбестовой тканью и отцентрируйте асбестовую ткань так, чтобы вокруг точки максимального изгиба образовались прямоугольные отверстия для нагрева. Длина нагревательных отверстий (по окружности) составляет примерно от 25% до 30% диаметра вала в этой точке. Ширина отверстий (вдоль оси) зависит от степени изгиба и составляет примерно от 10% до 15% диаметра в этой точке.
(5) Используйте сварочные сопла меньшего размера 5, 6 или 7 для нагрева осевой поверхности нагревательного отверстия. При нагреве держите сварочное сопло на расстоянии около 15-20 мм от осевой поверхности. Начните с центра отверстия, а затем двигайтесь в обе стороны, равномерно и периодически перемещая резак. Когда нагрев достигнет 500-550 градусов (осевая поверхность станет темно-красной), немедленно закройте отверстие для нагрева асбестовой тканью, чтобы предотвратить быстрое охлаждение, которое может привести к затвердеванию осевой поверхности или образованию трещин.
(6) При корректировке вала насоса на меньший диаметр время нагрева обычно можно контролировать, наблюдая за величиной термического изгиба. Величина термического изгиба — это разница показаний шкалы штангенциркуля между прямым положением оси до нагрева и ее положением после нагрева (около участка максимального изгиба), когда выступающая часть вала нагревается горелкой. Общая величина термического изгиба в 8–17 раз превышает величину выпрямления вала, то есть, когда вал нагрет и выступает на 0,08–0,17 мм, после охлаждения его можно выпрямить на 0,01 мм. Конкретная ситуация зависит от соотношения длины-и-диаметра вала и материала. Что касается зависимости между величиной термического изгиба после первого нагрева вала и удлинением вала,
(7) После того, как вал остынет до комнатной температуры, с помощью циферблатного индикатора измерьте кривизну вала и нарисуйте кривую изгиба. Если оно не попадает в допустимый диапазон, его следует-выровнять заново. Если точка максимального изгиба вала не реагирует на повторный нагрев, вал следует переместить в осевом направлении на определенное положение в исходной точке нагрева, а затем последовательно нагреть и откорректировать с помощью двух сварочных насадок.
(8) Вал должен быть слегка пере-согнут, т. е. его величина изгиба должна составлять от 0,01 до 0,03 мм в направлении, противоположном первоначальному изгибу. После того, как вал подвергнется отжигу, величина чрезмерного-изгиба исчезнет.
При использовании метода локального обогрева следует отметить следующие проблемы:
Операцию по прямой-оси следует выполнять в помещении с тусклым освещением и без циркуляции воздуха.
(2) Температура нагрева не должна превышать 500 - 550 градусов. При наблюдении за цветом поверхности вала нельзя носить цветные очки.
(3) Величину напряжения, необходимого для прямого вала, можно регулировать двумя способами: один — увеличить нагреваемую поверхность; другой — увеличить глубину металлического слоя нагретого вала.
(4) При наличии локального повреждения вала, наличии локально высокой твердости поверхности на участке выпрямления или если материал вала насоса представляет собой легированную сталь, как правило, метод местного нагрева для выпрямления вала не следует использовать. Наконец, выпрямленный вал должен пройти термическую обработку, чтобы предотвратить его повторный изгиб в условиях высокой-температуры. Однако для работы вала при нормальной температуре термическая обработка не требуется.
4. Метод механического давления.
Этот метод предполагает использование спирального пресса для прижатия выпуклой части изогнутого участка вала вниз, тем самым сжимая металлические волокна в этой области и выпрямляя вал, как показано на рисунке.
Механический метод опрессовки для правки валов
5. Метод локального нагрева и повышения давления.
Этот метод также известен как метод термомеханического выравнивания. Он имеет те же нагревательные части, температуру нагрева, время нагрева и методы охлаждения, что и метод локального нагрева. Разница заключается в том, что перед нагревом с помощью нажимного инструмента прикладывают силу вблизи точки изгиба, заставляя вал подвергаться упругой деформации, противоположной первоначальному направлению изгиба. После нагрева вала металл в нагретой зоне не может свободно расширяться и преждевременно достигает предела текучести, что приводит к пластической деформации.
Этот метод прямой-оси намного быстрее, чем метод локального нагрева. Каждый цикл нагрева дает лучшие результаты. Если изгиб после первого нагрева и обработки давлением не соответствует нормам, можно провести второй нагрев. Время нагрева для второго нагрева следует определять исходя из эффекта первоначального нагрева, но следует учитывать, что максимальное количество раз нагрева для определенной детали не должно превышать трех. Среди пяти методов выпрямления осей, обсуждаемых в этом разделе, метод механического давления и метод скручивания применимы только к осям меньшего диаметра и меньшим изгибам; метод местного нагрева и метод местного нагрева и давления подходят для осей большего диаметра и больших изгибов. Эти два метода имеют лучший эффект выпрямления, но после выпрямления остаются остаточные напряжения, а закалка поверхности склонна происходить в области выпрямления оси, что легко вызвать повторный изгиб во время работы. Поэтому они не подходят для правки легированных сталей и топоров с твердостью выше НВ180-190. Метод релаксации напряжений подходит для любого типа оси, он безопасен, надежен и эффективен. Однако время работы немного больше.
