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新聞主題 |
發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)軸系對(duì)中配套安裝的程序 |
摘要：柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀況不僅與零部件的設(shè)計(jì)和加工工藝直接有關(guān)，還與發(fā)電機(jī)組的安裝和檢修質(zhì)量有著密切的關(guān)系，康明斯公司在振動(dòng)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，軸系故障60%源于軸系對(duì)中不良。軸系對(duì)中質(zhì)量的優(yōu)劣，對(duì)保障軸系及主機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及減少機(jī)體振動(dòng)和能耗有著重要的影響。因此，為了保證柴油發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，軸系對(duì)中是一項(xiàng)非常重要的環(huán)節(jié)，其要求的精度也越來(lái)越高，所以在柴油發(fā)電機(jī)組安裝檢修中采用一種合適的對(duì)中方法是至關(guān)重要的。文中針對(duì)大型發(fā)電機(jī)組軸系對(duì)中問題進(jìn)行了較全面深入的探討，對(duì)工程實(shí)踐中大型發(fā)電機(jī)組的裝調(diào)具有一定的參考價(jià)值。
一、軸系對(duì)中調(diào)整裝置
由于主發(fā)電機(jī)單支點(diǎn)結(jié)構(gòu)的原因，當(dāng)主發(fā)電機(jī)殼體與柴油機(jī)飛輪殼體對(duì)中組裝后，主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸與柴油機(jī)曲軸中心線會(huì)存在夾角α，柴油機(jī)飛輪螺栓孔與高彈性膜片聯(lián)軸器螺栓孔存在高度差h。為使螺栓能夠穿過(guò)柴油機(jī)飛輪螺栓孔連接高彈性膜片聯(lián)軸器，需在主發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)扇底部及左、右兩側(cè)反復(fù)加塞或撤減墊片來(lái)調(diào)整轉(zhuǎn)子軸法蘭位置，操作繁瑣，實(shí)現(xiàn)精確調(diào)整很難，效率極低。如若組裝不當(dāng)，極易損壞高彈性膜征聯(lián)軸器。另外，在組裝之前，為了確保主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在軸向上與定子保持合適的間隙，也需要在主發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)扇底部及左、右兩側(cè)加塞墊片，調(diào)整主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子法蘭與主發(fā)外殼同心，然后再軸向前后推動(dòng)轉(zhuǎn)子軸，測(cè)量間隙。
柴油發(fā)電機(jī)組軸系對(duì)中調(diào)整裝置，為一螺柱螺母式升降結(jié)構(gòu)，如圖1所示。其特征如下：
（1）螺柱設(shè)有底部帶有定位銷的底座，中間帶有通孔的Y形支撐座開口向上坐在螺母上，螺柱的上端插入通孔。
（2）Y形支撐座的底部設(shè)有滾珠壓力軸承。
（3）滾珠壓力軸承由在上的靜環(huán)、在下的動(dòng)環(huán)及滾珠構(gòu)成，倒凹形的靜環(huán)從邊緣上包扣住平面形動(dòng)環(huán)，動(dòng)環(huán)內(nèi)表面上的滾道為圓弧形截面，靜環(huán)內(nèi)表面的滾道為∧形截面，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的邊緣之間、靜環(huán)與螺柱之間均設(shè)有間隙a。
（4）在底座底部設(shè)計(jì)定位銷，結(jié)合Y形支撐座，動(dòng)環(huán)、滾珠和靜環(huán)的相對(duì)定位關(guān)系，能夠快速有效地對(duì)轉(zhuǎn)子軸法蘭左、右對(duì)中定位。如圖2所示。
（5）采用螺紋柱導(dǎo)向的形式，能夠有效調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子軸法蘭高度，實(shí)現(xiàn)高度對(duì)中定位，保證了軸系的對(duì)中度，提高了組裝效率。
（6）采用滾珠滾動(dòng)帶動(dòng)Y形支撐座移動(dòng)的方式，降低了旋轉(zhuǎn)螺母的力矩，同時(shí)避免了由于滑動(dòng)摩擦造成相關(guān)部件的損壞。
（7）動(dòng)環(huán)、靜環(huán)和螺柱之間的間隙設(shè)計(jì)，給檢測(cè)主發(fā)軸向間隙、軸系對(duì)中組裝帶來(lái)了很大的方便。
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圖1 柴油發(fā)電機(jī)組軸系對(duì)中調(diào)整裝置示意圖 |
圖2 飛輪殼與柴油機(jī)吊起對(duì)中示意圖 |
二、發(fā)電機(jī)端蓋與過(guò)渡節(jié)套
在柴油發(fā)電機(jī)組中，柴油機(jī)和主發(fā)電機(jī)的軸系對(duì)中十分重要。尤其是單支點(diǎn)結(jié)構(gòu)的主發(fā)電機(jī)，僅在其輸出端布置支撐軸承，另一端只有靠與柴油機(jī)曲軸輸出端的連接實(shí)現(xiàn)支撐。因此，對(duì)于發(fā)電機(jī)采用單支點(diǎn)結(jié)構(gòu)的柴油發(fā)電機(jī)組，其組裝中的軸系對(duì)中調(diào)整是一件很麻煩的事情?，F(xiàn)有技術(shù)的做法是首先將主發(fā)電機(jī)殼體與柴油機(jī)飛輪殼體通過(guò)止口定位連接在一起，實(shí)現(xiàn)定子對(duì)中組裝，然后再將已組裝在主發(fā)電機(jī)輸入端的高彈性膜片聯(lián)軸器與柴油機(jī)飛輪連接在一起，完成轉(zhuǎn)子對(duì)中組裝。
1、雙支點(diǎn)發(fā)電機(jī)
雙支點(diǎn)發(fā)電機(jī)應(yīng)裝上一彈性聯(lián)軸器，對(duì)于皮帶驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，應(yīng)確保驅(qū)動(dòng)和被驅(qū)動(dòng)皮帶輪在同一平面上，以避免發(fā)電機(jī)軸承受到軸向負(fù)載，推薦使用螺旋式張力裝置對(duì)皮帶張力作精確的調(diào)節(jié)。不正確的皮帶張力將會(huì)導(dǎo)致軸承過(guò)度磨損。
2、單支點(diǎn)發(fā)電機(jī)
單支發(fā)電機(jī)的對(duì)中很重要，需在發(fā)電機(jī)底腳下墊薄片，以確保機(jī)械加工面的對(duì)中。為了運(yùn)輸及儲(chǔ)存，發(fā)電機(jī)機(jī)殼止口及轉(zhuǎn)子連接片上涂有防銹層，必須將防銹層除去。通常用甲苯清洗配合面，清洗完后必須及時(shí)清洗皮膚。
如圖3所示。為了與不同的發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪套相連接，發(fā)電機(jī)可提供以下所列的端蓋—過(guò)渡節(jié)套：
端蓋/過(guò)渡節(jié)套SAE6、SAE5、SAE4、SAE3、SAE2，其中SAE5和SAE6過(guò)渡節(jié)套可配合使用。驅(qū)動(dòng)端過(guò)渡節(jié)套是設(shè)計(jì)成與半圓頭螺釘相配的，如圖4所示。如BC18的發(fā)電機(jī)是與SAE5的驅(qū)動(dòng)端
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圖3 HC5單軸承發(fā)電機(jī)連接過(guò)度節(jié)套位置圖 |
圖4 柴油發(fā)電機(jī)飛輪盤 |
三、對(duì)中方法
大型發(fā)電機(jī)組通常傳動(dòng)軸很長(zhǎng)，長(zhǎng)度大于5m，直徑大于500 mm，這些發(fā)電機(jī)組軸系在安裝操作時(shí)，需要多個(gè)軸承支撐座，將這些軸承支撐座準(zhǔn)確對(duì)中，是一項(xiàng)較復(fù)雜且耗時(shí)的工作。大型機(jī)械零部件安裝時(shí)孔對(duì)中的主要困難在于建立長(zhǎng)跨距的中心基準(zhǔn)線，尤其在多個(gè)孔進(jìn)行對(duì)中測(cè)量的時(shí)候更為重要，以下是常用的方法。
1、拉鋼絲法
拉鋼絲法是以標(biāo)準(zhǔn)鋼絲作為測(cè)量基準(zhǔn)線，在兩端軸承座的中心固定一根平行于被測(cè)物體的鋼絲，將鋼絲調(diào)整到與基準(zhǔn)孔同軸，用專用量具來(lái)測(cè)量鋼絲與其它孔內(nèi)徑的間隙，一般測(cè)量上下左右4個(gè)點(diǎn)，如圖5所示。
鋼絲的直徑在0.2～0.5 mm之間，在長(zhǎng)距離測(cè)量時(shí)，鋼絲的自重會(huì)導(dǎo)致鋼絲下垂，必須結(jié)合鋼絲繞度公式計(jì)算加以補(bǔ)償后得到偏差值。由于是人工讀取測(cè)量結(jié)果，測(cè)量的精度約為0.1mm，拉鋼絲法主要適用于一些大型的長(zhǎng)距離的孔類零件的測(cè)量，如活塞式壓縮機(jī)氣缸、柴油機(jī)機(jī)體主軸承孔、柴油發(fā)電機(jī)組等。
2、上假軸法
上假軸法是指用假軸作為測(cè)量基準(zhǔn)線，代替真轉(zhuǎn)子對(duì)軸承座進(jìn)行對(duì)中，在對(duì)中精度要求不高的情況下，若假軸能順利從被測(cè)孔徑中自由通過(guò)則認(rèn)定為已對(duì)中，對(duì)中精度要求高的情況下，需要將假軸放入被測(cè)孔徑中，轉(zhuǎn)動(dòng)假軸，再利用固定在表架上的百分表進(jìn)行測(cè)量。該方法測(cè)量精度不高，使用不便，必須定制相應(yīng)的假軸，且對(duì)假軸的表面光滑度、直線度要求較高。上假軸法主要應(yīng)用于大型發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)等生產(chǎn)檢修過(guò)程中。
3、望遠(yuǎn)鏡法
望遠(yuǎn)鏡法以準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡或準(zhǔn)直儀等儀器的光軸作為測(cè)量基準(zhǔn)線，將測(cè)量光靶中心調(diào)準(zhǔn)至各個(gè)測(cè)量孔的截面中心處，用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)光靶中心點(diǎn)和光軸中心的偏差，采用光學(xué)目視對(duì)準(zhǔn)法，在長(zhǎng)距離測(cè)量中可以達(dá)到較高的精度0.01 mm，但由于測(cè)量距離增加會(huì)導(dǎo)致成像模糊，增大目視的主觀誤差，且受望遠(yuǎn)鏡自重及望遠(yuǎn)鏡支架的影響較大。望遠(yuǎn)鏡法多用于被測(cè)孔徑比較大的孔類器件，在大型機(jī)床、飛機(jī)及輪船等制造工業(yè)的應(yīng)用比較多。
4、激光對(duì)中儀
激光對(duì)中儀以放置在孔中心的激光發(fā)射裝置發(fā)出的一束準(zhǔn)直激光作為測(cè)量基準(zhǔn)線，激光發(fā)射裝置瞄準(zhǔn)接收裝置，將接收裝置安裝在旋轉(zhuǎn)支架上，并將支架依次固定在待測(cè)孔徑內(nèi)，激光接收裝置與探針相連，探針測(cè)量點(diǎn)與PSD的中心距離是一個(gè)恒定值，通過(guò)探針帶動(dòng)PSD旋轉(zhuǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)孔內(nèi)任意角度的測(cè)量，測(cè)量原理如圖6所示。
采集被測(cè)孔徑不同位置的點(diǎn)，激光打在PSD上的位置會(huì)發(fā)生變化，激光束在接收裝置中掃過(guò)的軌跡可以擬合成一個(gè)圓，經(jīng)過(guò)對(duì)中儀計(jì)算處理，為每個(gè)測(cè)量的孔計(jì)算出最適合該小圓的中心及對(duì)中需要的調(diào)整量。激光對(duì)中儀孔對(duì)中的精度較高，能夠達(dá)到0.001 mm，而且重復(fù)性比較好，可以應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)中。
四、發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)配套安裝的程序
1、裝配前檢查
① 檢查發(fā)電機(jī)連接軸外圓表面和軸套內(nèi)孔表面；應(yīng)確保其光滑無(wú)凸起點(diǎn)。
② 檢查發(fā)電機(jī)連接軸外圓尺寸和軸套內(nèi)孔尺寸，應(yīng)符合要求。
2、熱裝發(fā)電機(jī)軸套
① 將發(fā)電機(jī)軸套加熱至250℃,保溫120分鐘。(現(xiàn)場(chǎng)若無(wú)加溫設(shè)備，可將軸套放入機(jī)油中加熱。)
② 在發(fā)電機(jī)連接軸外表面涂抹清潔的機(jī)油(涂抹機(jī)油的目的是保護(hù)軸與軸套配合表面不被拉傷，便于下次拆卸),將軸套推入聯(lián)結(jié)軸。
注意：發(fā)電機(jī)軸套應(yīng)推到底。裝配時(shí)嚴(yán)禁擊打軸套端面內(nèi)孔周圍，以免引起內(nèi)孔凸起變形。
3、發(fā)電機(jī)對(duì)中安裝步驟
本文以斯坦福單軸承HC/HCK/LV型發(fā)電機(jī)為例。
（1）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)，檢查飛輪配合面至飛輪殼配合面的距離，該尺寸公差應(yīng)在0.5mm內(nèi)，這樣才能保證發(fā)電機(jī)軸承或發(fā)動(dòng)機(jī)軸承不受側(cè)向推力。
（2）檢查固定法蘭盤片至固定盤的螺栓是否上緊，并固定到位。緊固扭矩值見相關(guān)資料。
（3）拆去發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端網(wǎng)板可操作聯(lián)軸器和過(guò)渡節(jié)套螺栓，檢查配合面是否干凈并無(wú)潤(rùn)滑劑。
（4）HC型發(fā)電機(jī)檢查法蘭盤片是否和過(guò)渡節(jié)套止口同心。同心度可在風(fēng)扇和過(guò)渡節(jié)套之間墊入楔形木塊來(lái)調(diào)節(jié)，或者用吊繩通過(guò)過(guò)渡節(jié)套窗口將轉(zhuǎn)子吊起；將發(fā)電機(jī)靠攏發(fā)動(dòng)機(jī)，注意法蘭盤片和飛輪罩止口同時(shí)合上。將發(fā)電機(jī)向發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步靠攏，直至法蘭盤片和飛輪面接觸，此時(shí)飛輪殼罩止口也正好到位。
（5）將飛輪殼螺釘和盤片連接螺釘擰上，法蘭盤片和螺釘間需用厚型墊圈。緊固盤片連接螺釘時(shí)需對(duì)稱緊固，以確保對(duì)中。HCK/LV型發(fā)電機(jī)拆下定位用的雙頭螺栓，并用盤片連接螺釘擰緊。
（6）擰緊飛輪殼螺釘。
（7）擰緊法蘭盤片和飛輪的螺釘，如圖6所示。請(qǐng)參閱發(fā)動(dòng)機(jī)手冊(cè)使用正確的扭矩。
（8）HC型發(fā)電機(jī)拆下轉(zhuǎn)子對(duì)中輔助工具（可能是木塊，也可能是螺釘和金屬薄片）。
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圖5 柴油機(jī)飛輪殼對(duì)中測(cè)量 |
圖6 飛輪殼螺釘安裝示意圖 |
總結(jié)：
在柴油發(fā)電機(jī)組的軸系中，轉(zhuǎn)軸的中心線與軸承槽的中心線的不重合誤差及傾斜度大小，對(duì)傳遞力矩、輸出動(dòng)力產(chǎn)生極大的影響，而且是設(shè)備運(yùn)行安全和使用壽命的關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)。實(shí)際上，主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的不對(duì)中誤差是設(shè)備產(chǎn)生故障的主要原因。為此，在設(shè)備安裝和檢修時(shí)，要盡可能地減少中心線不重合誤差和傾斜度，這種減少不重合誤差和傾斜度操作稱為軸系對(duì)中找正。由于軸系不對(duì)中，使各軸承槽的載荷分布產(chǎn)生周期交變的應(yīng)力，磨損不均，過(guò)早地發(fā)生損壞，縮短使用壽命，而且軸系不對(duì)中增大聯(lián)軸節(jié)的摩擦，使發(fā)電機(jī)組效率下降，運(yùn)行成本提高。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)是柴油發(fā)電機(jī)組組裝過(guò)程中必須了解的兩種機(jī)械，它們的協(xié)同工作需要對(duì)中對(duì)齊。合適的對(duì)中方法和注意事項(xiàng)是保證發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)正確對(duì)中的關(guān)鍵。希望本文能夠幫助讀者深入理解這個(gè)問題，避免因?yàn)閷?duì)中不精確導(dǎo)致額外的維修和損失。
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