用于旋转机械联轴器找正对中的方法及其专用计算器.pdf

一种用于旋转机械联轴器找正对中的方法及其专用计算器，适用于旋转机械安装或维修时需要对中找正的场合。结合百分表及表架，或百分表式的找正、对中仪使用，快速、准确的完成找正工作。本发明只需测量几个必要的尺寸参数和百分表读数，按内部程序选择图形化的工作过程，并按照本设备内部程序计算生成的找正对中调整数值，进行找正对中的调整，即可方便快捷的完成找正对中工作。本发明的优点是不需通过繁琐的计算或作图解法进行旋转机械的对中找正，尤其是靠凭经验来估算和反复调整地对中找正过程。从而方法简单，易于掌握，省时省力，减轻劳动强度并且确定值更直观。与激光找正仪相比具有适用性更广、价格低廉、易于携带的特点。

1.  一种用于旋转机械联轴器找正对中的方法，其特征在于：
步骤1、首先打开电源开关；
步骤2、通过“模式/状态”选择键，选择找正模式，分为单表、双表、三表、多表四种；
步骤3、选择架表的方向，分为百分表与主动机同一侧、百分表与主动机不同侧两种，；
步骤4、选择表针转向，分为轴向表顺时针正转、轴向表逆时针反转、径向表顺时针正转、径向表逆时针反转四种；
步骤5、通过键盘输入部分输入热膨胀、挠性转子补偿数值，上述的热膨胀、挠性转子补偿数值由需要对中找正的设备的随机资料提供；
步骤6、通过随机测量卷尺测量主动机前后支脚距离、主动机前支脚与百分表距离、百分表径向测量半径三个数值；
步骤7、输入各百分表高低方向1度到180度偏差数值，按“确定”键后，液晶显示输出部分的屏幕显示图形化的对中偏差状态和计算生成的主动机前后支脚垫片调整参数，按给出的调整参数调整主动机支脚垫片；
步骤8、选择是否继续调整高低方向，复查各百分表高低方向0度到180度偏差数值，复查结果如在允许偏差范围内则按“确定”键进入下一步，否则选择继续调整高低方向，返回至步骤7，再次输入、计算、调整，直至对中偏差在允许偏差范围内；
步骤9、输入各百分表水平方向0度到180度偏差数值，按“确定”键后屏幕显示图形化的对中偏差状态和计算生成的主动机水平方向调整参数；
步骤10、选择是否继续调整水平方向：按给出的参数调整主动机水平对中偏差结束后，复查各百分表水平方向0度到180度偏差数值，若超出允许偏差范围则选择继续调整高低方向，返回至步骤9，再次输入、计算、调整至允许偏差范围内，如复查结果在允许偏差范围内则按“确定”键，结束找正工作。

2.  根据权利要求1所述的用于旋转机械联轴器找正对中的方法，其特征在于：所述的调整垫片的过程通过如下方式实现：以水平轴为基准轴，用下式进行计算：
H1＝L1＊(s1-s3)/D+(a1-a3)/2
H2＝(L1+L2)＊(s1-s3)/D+(a1-a3)/2
式中H1，H2分别为主动机支点B和主动机支点A的调整量；
s1，s3及a1，a3分别为0°和180°方位测得轴向和径向百分表读数；
D为联轴器的计算直径；
L1为支点A到联轴器测量平面间的距离；
L2为支点A与支点B之间的距离；
式中s1，s3，a1，a3是用百分表测的读数，应包含正负号一起代入计算公式。

3.  一种用于旋转机械联轴器找正对中的方法的专用计算器，其特征在于：所述的专用计算器通过键盘输入的卷尺测量的若干外部尺寸参数和百分表测量的对中误差参数，计算、给出找正调整数值，其结构主要由键盘输入部分、液晶显示输出部分、测量卷尺、电源开关部分和壳体组成，在所述的壳体内部设置有内部电路单元；键盘输入部分由包含“0”到“9”的数字键、“负号”键、“小数点”键、“模式/状态”选择键、“取消/退格”键、“确定”键组成，用于人机交互、选择找正模式、输入测量数值、输入百分表数据；液晶显示输出部分用来显示测量输入数据、百分表输入数据、对中状态、偏差调整数值；电源与开关部分由充电电池的电池仓和电源开关组成。

4.  根据权利要求3所述的专用计算器，其特征在于：内部电路单元主要由计算处理芯片、只读存储器、随机存取存储器、接口电路和外围电路组成，其中的外围电路用于电源电压转换、充电控制和电源管理；接口电路由液晶显示接口和数据交换接口组成，用于驱动液晶显示、与外部pc机终端交换数据；只读存储器用于计算处理芯片的储存控制与计算指令程序、图形图片等二进制数据；随机存取存储器用于存储键盘输入数据、中间处理数据，便于计算处理芯片进行数据提取计算；计算处理芯片根据用户的键盘指令控制程序流程、提取中间处理数据、进行数值计算并提取图形显示，通过接口电路中的显示接口送液晶显示器显示，输入的参数数据、最终结果等数据可根据需要，送接口电路中的MX232数据交换标准串行接口与pc机终端交换数据，计算处理芯片还要对电源状态、充电状态进行监控，并送接口电路显示。

5.  根据权利要求4所述的专用计算器，其特征在于：所述的计算指令程序和图形图片数据事先固化在只读存储器中，计算处理芯片通过调用计算指令程序和随机存取存储器中的键盘输入数据、中间处理数据，自动计算对中状态与偏差调整数值并通过接口在液晶显示输出部分展示。

用于旋转机械联轴器找正对中的方法及其专用计算器
技术领域
本发明涉及旋转机械设备安装和旋转机械设备检维修技术领域，具体地说，是指一种用于旋转机械联轴器找正和对中的方法及其装置。
背景技术
旋转机械是工业上应用最广泛的机械设备。许多大型旋转机械，如：离心泵、发电机、压缩机、汽轮机、轧钢机、回转窑等，都是工业企业的关键设备。在旋转机械故障中，轴系故障60％源于转子不对中，各种不对中形式见附表1：
表1  各种不对中形式表

这种转子-轴承-联轴器系统在实际工程中的不对中状态是非常普遍的。由于转子不对中的存在，引起旋转机械运转过程中的振动和噪声，同时造成联轴器偏转，在联轴器上引起很大的应力，导致膜片环扭曲开裂，紧固螺栓松动断裂，并严重地影响轴、轴承和轴上其他零件的正常工作，使轴承磨损、油膜失稳、密封泄漏及转轴挠曲变形等不利于旋转机械运行的动态效应，甚至引起整台机器和基础的振动或损坏等。因此，主动机与从动机的联轴器所连接的两根轴的旋转中心应严格的同心，在旋转机械安装时必须精确地进行联轴器的对中、找正工作。旋转机械联轴器的对中、找正工作，以下称找正，是旋转机械安装和检修过程中很重要的环节之一。
找正的目的是在旋转机械工作时，使主动机与从动机，或称主动轴与从动轴的两轴中心线在同一直线上。通过测量与计算，分析偏差情况，调整主动机轴中心位置以达到主动机轴与从动机轴既同心，又平行。找正的精度关系到机器是否能正常运转，对高速运转的机器尤其重要。通过测量与计算，分析偏差情况，调整主动机轴中心位置以达到主动轴与从动轴既同心，又平行。但两轴绝对准确的对中是难以达到的，对连续运转的机器要求始终保持准确的对中就更困难。各零部件的不均匀热膨胀、轴的挠曲、轴承的不均匀磨损、机器产生的位移及基础的不均匀下沉等，都是造成不易保持轴对中的原因。因此，在设计机器时规定两轴不对中允许一个偏差值，这也是安装联轴器时所需要的，找正工作也就是将不对中程度控制在上述允许偏差值内的工作过程和方法。
现有的找正方法有三种：1)铁丝缠绕连轴器法和刀形尺加塞尺法，这两种方法适用于弹性联接的低转速、简单设备、且现场环境不复杂的场合，精确度低。因企业设备管理及维护要求的不断提高日渐淘汰，这两种方法现已基本不用了。2)百分表法，利用百分表及表架或固定架，或集装了百分表和表架的对轮找正仪、同轴度测量仪、同心度测量仪，此种方法又分为单表、双表、三表、多表四种方法，各自适用于不同场合。百分表方法适用于转速较高、精度要求高的旋转设备；此方法对找正工具用具的要求较低，成本低廉；对环境要求低，适应性较好。目前，此种方法最为常用。其缺点是：对技术人员要求较高，需要有一定经验；没有掌握计算方法的情况下，单凭经验往往费时费人力，不容易一次性做好，通常需要反复找正，如果遇到机器需要即刻恢复生产，比较被动；虽然通过基于三角几何原理的测量与计算，可以较为准确快速的完成找正工作，但单表、双表、三表、多表四种方法的计算公式繁琐且各不相同，较难记忆、掌握；有时还需要根据环境、工况制作专用架具。3)激光对中仪找正方法，激光对中仪的测量原理与百分表的单表方法原理相似，激光找正法中通过两个激光发射、接收单元替代百分表分别固定在联轴器的两边，在任意两个间隔大于20°的3个位置上记录测量值。显示单元自动计算出平行偏差和角度偏差。并基于基本的三角几何原理，自动给出可调设备前脚和后脚的调整值和垫平值。测量过程简单、快捷，可以大大提高工作效率与精确度，且测量结果与操作者无关。激光仪找正虽然方法先进，但也存在缺点：首先，激光找正仪价格较高，虽然从初时的20多万降到现在的7～8万，但仍然无法全面进入各工业企业基层应用；其次，高转速机械一般采用滑动轴承，由于滑动轴承与转子的定位方式，使转子与定子存在轴向间隙，激光找正仪无法消除转子轴向窜量对角度偏差值的影响，此时，还须使用百分表法如三表或多表找正法；还有，在不允许转子转动的机械设备或安装了异型联轴器转子，例如安装了干气密封的离心压缩机，转子不允许转动，激光找正仪无法满足安装与检修使用要求，此时还要使用更加灵活的百分表找正方法。
综上所述，目前常用的两种找正方法中，百分表找正方法成本低，适用性广，计算方法难于掌握，费时费力。激光找正法过程简单、快捷，可以大大提高工作效率与精确度，方法先进，但激光找正仪价格昂贵，而且使用有一定的局限性。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种用于旋转机械联轴器找正对中的方法及其专用计算器，所述的专用计算器为专用测量与计算的手持设备，结合百分表及表架、或传统的百分表式对轮找正仪、同轴度测量仪、同心度测量仪使用，快速、准确的完成找正工作。
本发明通过集成的测量卷尺测量若干外部尺寸参数，通过键盘输入部分输入测量数据和百分表读数、内部计算单元计算对中误差状态与数值、液晶屏幕输出图形化的对中偏差状态与各支脚垫片调整数据，并形成一体化设计。
所述的专用计算器通过键盘输入的卷尺测量的若干外部尺寸参数和百分表测量的对中误差参数，计算、给出找正调整数值，其结构主要由键盘输入部分、液晶显示输出部分、测量卷尺、电源开关部分和壳体组成，在所述的壳体内部设置有内部电路单元；键盘输入部分由包含“0”到“9”的数字键、“负号”键、“小数点”键、“模式/状态”选择键、“取消/退格”键、“确定”键组成，用于人机交互、选择找正模式、输入测量数值、输入百分表数据；液晶显示输出部分用来显示测量输入数据、百分表输入数据、对中状态、偏差调整数值；电源与开关部分由充电电池的电池仓和电源开关组成。
本发明的优点在于：
(1)本发明可以解决旋转机械联轴器找正、对中工作中目前最常用的，采用百分表及表架方法费时费力、计算公式不易掌握的问题。
(2)本发明提供的专业计算器使找正过程简单、直观、快捷，可以大大提高工作效率与准确度，与激光找正仪相比价格低廉。
(3)本专用计算器配加百分表及表架全套价格在一千元左右，仅相当适于激光找正仪价格的六十分之一，而且适用性更广、便于携带。
附图说明
图1是本发明计算器外观结构组成示意图；
图2是本发明计算器中内部电路单元结构示意图；
图3是本发明找正对中方法流程图；
图4是本发明实施例中液晶显示输出部分示意图；
图5是本发明中计算百分表读数示意图；
图6是本发明中调整垫片原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明提供一种用于旋转机械联轴器找正对中的方法及其专用计算器，所述的专用计算器通过键盘输入的卷尺测量的若干外部尺寸参数和百分表测量的对中误差参数，计算、给出找正调整数值。所述的外部尺寸参数包括：主动机前支座与联轴器中间距、主动机后支座与联轴器中间距、联轴器直径，如图1所示，该计算器主要由键盘输入部分1、液晶显示输出部分2、测量卷尺3、电源开关部分4和壳体5组成，在所述的壳体5内部设置有内部电路单元6。
上述组成部分中，键盘输入部分1由包含“0”到“9”的数字键101、“负号”键102、“小数点”键103、“模式/状态”选择键104、“取消/退格”键105、“确定”键106组成，用于人机交互、选择找正模式、输入测量数值、输入百分表数据；液晶显示输出部分2用来显示测量输入数据、百分表输入数据、对中状态、偏差调整数值；内部电路单元6主要由计算处理芯片601(型号为SAMSUNG S3C44BOX)、只读存储器602(ROM)、随机存取存储器603(RAM)、接口电路604、外围电路605组成，如图2所示，其中的外围电路605用于电源电压转换、充电控制和电源管理；接口电路604由液晶显示接口和数据交换接口组成，用于驱动液晶显示、与外部pc机终端7交换数据；只读存储器602(ROM)用于计算处理芯片601的储存控制与计算指令程序、图形图片等二进制数据；随机存取存储器603(RAM)用于存储键盘输入数据、中间处理数据，便于计算处理芯片601进行数据提取计算；计算处理芯片601根据用户的键盘指令控制程序流程、提取中间处理数据、进行数值计算并提取图形显示，通过接口电路604中的显示接口送液晶显示器显示，输入的参数数据、最终结果等数据可根据需要，送接口电路604中的MX232数据交换标准串行接口与pc机终端7交换数据，计算处理芯片601还要对电源状态、充电状态进行监控，并送接口电路604显示；上述的计算指令程序和图形图片数据事先固化在只读存储器602(ROM)中，计算处理芯片601通过调用计算指令程序和随机存取存储器603(RAM)中的键盘输入数据、中间处理数据，自动计算对中状态与偏差调整数值并通过接口在液晶显示输出部分2展示；电源与开关部分4由可装2节5#充电电池的电池仓和电源开关组成。
应用上述提供的专用计算器进行找正对中的方法流程如图3所示，具体步骤如下：
步骤1、首先打开电源开关；
步骤2、通过“模式/状态”选择键，选择找正模式，分为单表、双表、三表、多表四种，选择后，按“确定”键进入下一步；
步骤3、选择架表的方向，分为百分表与主动机同一侧、百分表与主动机不同侧两种，选择后，按“确定”键进入下一步；
步骤4、选择表针转向，分为轴向表顺时针正转、轴向表逆时针反转、径向表顺时针正转、径向表逆时针反转四种，选择后，按“确定”键进入下一步；
步骤5、通过键盘输入部分输入热膨胀、挠性转子补偿数值，上述的热膨胀、挠性转子补偿数值由需要对中找正的设备的随机资料提供，输入后，按“确定”键进入下一步；
步骤6、通过随机测量卷尺测量主动机前后支脚距离、主动机前支脚与百分表距离、百分表径向测量半径三个数值，如图4，输入后，按“确定”键进入下一步；
步骤7、输入各百分表高低方向1度到180度偏差数值，如图4，按“确定”键后，液晶显示输出部分的屏幕显示图形化的对中偏差状态和计算生成的主动机前后支脚垫片调整参数，按给出的调整参数调整主动机垫片，如图4；所述的计算是根据用户选择的找正模式计算。
步骤8、选择是否继续调整高低方向，复查各百分表高低方向0度到180度偏差数值，复查结果如在允许偏差范围内则按“确定”键进入下一步，否则选择继续调整高低方向，返回至步骤7，再次输入、计算、调整，直至对中偏差在允许偏差范围内；
步骤9、输入各百分表水平方向0度到180度偏差数值，按“确定”键后屏幕显示图形化的对中偏差状态和本发明计算生成的主动机水平方向调整参数；
步骤10、选择是否继续调整水平方向：按给出的参数调整主动机水平对中偏差结束后，复查各百分表水平方向0度到180度偏差数值，若超出允许偏差范围则选择继续调整高低方向，返回至步骤9，再次输入、计算、调整至允许偏差范围内，如复查结果在允许偏差范围内则按“确定”键，结束找正工作。
按照上述方法进行找正对中的具体计算过程，以双表测量法为例，进行说明，具体如下：如图5所示，主动机8下方分别设置有支脚垫片10，找正对中的过程就是要对支脚垫片10进行调整。两个百分表架表11、12设置在竖直和水平两个方向，根据竖直架表11的读数a1～a4和水平架表12的读数s 1～s4，来计算主动机垫片10的调整量。计算方法如下：
若测点位置A′、B′及调整支点A、B的位置如图6所示(请注意测量轴向读数百分表的指向)，以水平轴为基准轴，用下式进行计算：
H1＝L1＊(s1-s3)/D+(a1-a3)/2
H2＝(L1+L2)＊(s1-s3)/D+(a1-a3)/2
式中H1，H2分别为支点B和支点A的调整量，(正值时为加垫负值时减垫)，mm；
s1，s3及a1，a3分别为0°和180°方位测得轴向和径向百分表读数，mm；
D为联轴器的计算直径(百分表触点，即测点到联轴器中心点的距离)，mm；
L1为支点A到联轴器9测量平面间的距离，mm；
L2为支点A与支点B之间的距离，mm；
式中s1，s3，a1，a3是用百分表测的读数，应包含正负号一起代入计算公式。
(1)如果H1，H2为正值，则要求增加垫片厚度；若为负值，则减少垫片厚度。
(2)上述为垂直方向调整的计算。若水平方向计算调整量可用同样原理，只是调整量为支点的左右移动量，而不需增减垫片厚度。