船舶旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備對中技術(shù)研究

成若義，李軍華

(海軍工程大學(xué)，湖北武漢 430033)

為了傳遞扭矩或給各種工質(zhì) (如凝水、滑油、燃油等)提供原動力，使其在各個系統(tǒng)中能正常完成各自功能，確保整個汽力循環(huán)的正常運行，為船舶的機(jī)動提供必要的動力，在動力裝置中裝配了許多旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備，如:主汽輪機(jī)、減速器、隔音聯(lián)軸節(jié)、軸系、汽輪滑油泵、汽輪燃油泵、電動滑油泵等。這些設(shè)備之間的連接要求主軸中心線盡可能地在一條直線上，因此在安裝及檢修機(jī)械設(shè)備中，有一項非常重要、細(xì)致的工作就是“對中”。

旋轉(zhuǎn)機(jī)械對中技術(shù)的使用在各個行業(yè)都有著非常普遍的應(yīng)用，船舶設(shè)備中存在大量機(jī)械設(shè)備需要對中處理，無論是建造設(shè)計還是后期的操作使用階段，包括設(shè)備的故障維修，都不可避免的使用對中技術(shù)。可以說對中技術(shù)的好壞直接關(guān)系到機(jī)械設(shè)備的正常運行［1］，在船舶設(shè)備的操作使用規(guī)程中也大量提到了對中要求，可見對中技術(shù)對船舶機(jī)械的重要性。

1 對中的目的及基本原理

對中的目的是使一轉(zhuǎn)子軸的中心線是另一轉(zhuǎn)子軸的中心線的延續(xù)曲線，而不產(chǎn)生:偏差δ——兩個轉(zhuǎn)子中心線平行，而不在一條直線上;偏斜φ——兩轉(zhuǎn)子中心線交叉;混合——偏差和偏斜都存在。如果設(shè)備存在偏差或偏斜，并超過一定數(shù)值，將使它們之間的力矩不能有效地傳遞，加大摩擦損耗，使工作不穩(wěn)定、過熱，甚至加速損壞設(shè)備。因此應(yīng)結(jié)合不同的檢修等級定期對有關(guān)的機(jī)械設(shè)備的對中情況進(jìn)行檢查和校正。

由于兩轉(zhuǎn)子是通過聯(lián)軸器連接在一起的，因此只要聯(lián)軸器的兩對輪中心是延續(xù)的，那么這兩轉(zhuǎn)子的中心線也一定是一條延續(xù)的曲線，而要使兩對輪中心是延續(xù)的則應(yīng)滿足以下2個條件:①使兩對輪中心重合，也就是使兩對輪的外圓重合;②使兩對輪的結(jié)合面平行。

所以我們只要測量兩對輪的中心重合情況(外圓間隙)和斷面的平行情況 (斷面間隙)就能知道此轉(zhuǎn)動設(shè)備的轉(zhuǎn)子對中情況。通過對測量數(shù)據(jù)的分析可清楚的知道兩軸之間的對中是否正常。

2 對中檢查方法及步驟

機(jī)械設(shè)備的對中檢查是一項非常細(xì)致、重要的工作，任何不確定因素都可能影響檢查的結(jié)果，特別是對于船舶上裝配的機(jī)械設(shè)備，由于船舶環(huán)境(如船舶的裝載量、橫傾量、縱傾量、船體的變形)的變化都將改變機(jī)械設(shè)備的對中情況，因此在對中檢查前應(yīng)作好充分的準(zhǔn)備［2］，例如對汽輪機(jī)、減速器及軸系的對中檢查前應(yīng)做到以下幾點:①調(diào)整裝載，確保船舶處于正常排水量，消除船舶的橫傾 (不超過1°)和縱傾;②測量檢查時船舶無重大設(shè)備吊裝或移位，減少人員走動;③定期檢查船體，發(fā)現(xiàn)船體變形及時校正，在塢內(nèi)發(fā)現(xiàn)變形且無法校正時應(yīng)重新入水，待變形穩(wěn)定后，再進(jìn)塢對設(shè)備對中檢查;④準(zhǔn)備制式橋規(guī)，選定測量工具，如百分表、塞尺 (根據(jù)對中檢查方法而定);⑤轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)，無任何外力施加在轉(zhuǎn)子上;⑥清除油垢、銹斑，拆除聯(lián)軸器上的附件、螺栓。

充分作好對中檢查的準(zhǔn)備工作后，應(yīng)根據(jù)實際情況選擇適當(dāng)?shù)膶χ袡z查方法，對中檢查方法有:直尺塞尺法、指針法、準(zhǔn)直光管瞄準(zhǔn)法、準(zhǔn)直光管投影法、激光準(zhǔn)直儀投射法、軸承負(fù)荷法等［3］。其中直尺塞尺法、指針法設(shè)備要求不高，比較常用，而后幾種檢查方法雖然精確度較高，但由于需要設(shè)備條件較高，故并不普遍，下面主要介紹如何用直尺塞尺法、指針法來對中。

1)直尺塞尺法屬于簡易對中檢查法，它用直尺或塞尺在兩旋轉(zhuǎn)件的連接法蘭上測量上下左右4個不同位置的徑向間隙值a1、a2、a3、a4，橫向間隙值b1、b2、b3、b4，如圖1所示。

圖1 直尺塞尺法原理圖

垂直斷面偏差:δ1=(a1+a2)/2

水平斷面偏差:δ2=(a3+a4)/2

垂直斷面偏斜:φ1=(b1－b2)/D

水平斷面偏斜:φ2=(b3－b4)/D

這種方法最大的優(yōu)點是測量時不需要轉(zhuǎn)動軸，簡便省事，適用于小功率的轉(zhuǎn)動機(jī)械，船舶檢修時各種水泵油泵就是應(yīng)用這種方法對中檢查的。但用此法測量的精度受法蘭加工質(zhì)量的影響。

2)指針法原理與直尺塞尺法類似，但需要專用的橋規(guī)，其測量可采用百分表測量或塞尺測量［4］，其基本步驟如下 (見圖2)。

圖2 指針法原理圖

由圖2可知，在橋規(guī)上指針1、指針2都是由里面的內(nèi)指針和外面的外指針 (螺釘或百分表表)組成，相隔180°，用塞尺或百分表測量指針1、指針 2 的間隙值分別記作:a1、a1＇、b1、b1＇，將軸沿一個方向旋轉(zhuǎn) 90°，測量間隙記作:a2、a2＇、b2、b2＇，再相同方向旋轉(zhuǎn) 90°后記作:a3、a3＇、b3、b3＇，再旋轉(zhuǎn) 90°記作:a4、a4＇、b4、b4＇。

垂直斷面偏差:δ1= ［(a1+a1＇) － (a2+a2＇)］/4

水平斷面偏差:δ2= ［(a3+a3＇) － (a4+a4＇)］/4

垂直斷面偏斜:φ1= ［(b1+b1＇) － (b2+b2＇)］/2D

水平斷面偏斜:φ2= ［(b3+b3＇) － (b4+b4＇)］/2D

由此可見，此方法考慮了法蘭加工質(zhì)量的影響，故比直尺塞尺法準(zhǔn)確，船舶上主汽輪機(jī)與減速器、減速器與隔音聯(lián)軸節(jié)、隔音聯(lián)軸節(jié)與軸系都采用了此種方法進(jìn)行對中檢查。下面以高壓汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與減速器對中檢查為例。

按照圖2將制式的橋規(guī)分別安裝在高壓汽輪機(jī)及減速器轉(zhuǎn)子上，利用塞尺按照步驟進(jìn)行測量，其數(shù)據(jù)見表1，通過計算可得結(jié)果見表2(D=0.4 m)。

表1 塞尺法測量間隙數(shù)據(jù) mm

表2 計算后的實際間隙偏差表

3 在對中檢查測量過程中應(yīng)注意的問題

1)用百分表測量時，必須將百分表固定牢固，但要保證測量桿活動的自如。測量外圓值的百分表垂直軸線，其中心應(yīng)通過軸心。測量端面值的兩個百分表應(yīng)在同一直徑上，并且離中心的距離要相等。其測量桿要與測量端面垂直，測量端面必須光滑平整。裝好后試轉(zhuǎn)一圈，并轉(zhuǎn)回到起始位置，此時測量外圓面值的百分表讀數(shù)應(yīng)復(fù)原;測量端面值的兩百分表讀數(shù)的差值與起始位置的差值相同。為了測記方便，應(yīng)將百分表的小指針調(diào)到量程的中間，大針對到0或50。

2)用塞尺測量時，由于某些聯(lián)軸器與軸承座的間隙過小，通不過百分表，故采用塞尺測量。端面值可直接用塞尺測量，橋規(guī)裝好后，在調(diào)整橋規(guī)上的測位間隙時，在保證有間隙可塞的前提下，應(yīng)盡量將測位間隙調(diào)小，以減少塞尺的使用片數(shù)。在測量時塞尺塞入力量要適當(dāng)，以防橋規(guī)活動或彈性變形，引起測量誤差，并且同一人負(fù)責(zé)到底為好，以免造成人為誤差。

［1］王軍，張華綱，張濤.旋轉(zhuǎn)機(jī)械對中的計算 ［J］.設(shè)備管理與維修，2006(6):14－15.

［2］石明磊.設(shè)備對中偏差對設(shè)備的影響及對中調(diào)整［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012(7):65.

［3］范安全，杜麗瓊.轉(zhuǎn)動設(shè)備同軸度測量原理和應(yīng)用［J］.安裝，2008(1):27－29.

［4］黃立軍.淺析旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備對中的計算問題 ［J］.中國科技博覽，2011(28):296.