減速機構轉子找中心的方法及應用

摘 要：汽輪機發電機組安裝、檢修時，檢測轉子中心是一項非常重要、嚴謹的工作，即兩個轉子中心線在同一連續、光滑的曲線上，否則會引起振動、影響運行安全。用百分表、壓鉛絲等測量方法，分析、計算、調整軸瓦間隙和軸的平行度等，消除端面張口和中心偏差，以達到最佳運行狀況。在整套設備中進行多次測試、驗證，安全績效顯著，設備運行可靠、高效，易于推廣應用。

關鍵詞：小型汽輪機；發電機；大小齒輪軸

1 目的

齒輪噪音的大小以接觸情況為準，軸的平行度差，噪音大。實驗證明鋼制齒輪比鑄鐵齒輪的噪音大幾個分貝。負荷狀態下，一對齒輪嚙合時，小齒輪由于細長易產生彎曲和變形扭轉，同時嚙合齒輪自身因彎曲會產生撓度。位置動態的變化，軸中心線在軸承間隙允許內出現偏心，影響軸的平行度，齒輪空間位置會發生微小變化，這些合成的變形，使齒輪的一端接觸。兩齒輪彼此之間的中心必須正確，當減速機齒輪中心線平行，且中心線間的距離保持一定的計算數值時，齒輪便能得到良好的銜接。

帶減速機構的發電機，先安裝減速機構，然后是汽輪機轉子與小齒輪轉子，最后是發電機轉子與大齒輪轉子。在汽輪機轉子與小齒輪轉子找中心時，小齒輪轉子在軸瓦內的位置，應考慮運行時由于小齒輪的齒受壓力而造成中心偏移現象。

圖1小齒輪在C位置時，軸在上瓦工作，找中心時該齒輪的靠背輪應比汽輪機轉子靠背輪低一數值。該數值的大小，應等于齒輪軸在瓦內的間隙，同時減去油膜間隙（一般為0.06mm）。減速機的軸在上瓦內的間隙應稍小于汽輪機轉子軸瓦內的間隙。通常間隙不大于軸直徑的千分之二[1]。見表1

2 方法

齒輪的工作面接觸良好，受力均勻，這些在運行時不能由于溫度變化、齒輪箱不穩定等外來因素而產生改變，否則會使運行嘈雜、振動加劇，甚至損壞齒輪牙齒。一般齒輪多為斜齒齒輪或細紋齒輪，其斜度在轉速高時為35～45度，低時為25～35度。為了防止，斜齒輪對汽輪機軸的軸向推力，通常用人字齒輪，以相互抵消軸向推力[2]。

2.1 兩齒輪中心平行，可用下列方法校驗

（1）在大小齒輪放入齒輪箱前，用拉鋼絲法，分別根據各自的軸瓦 窩找正中心。然后用內徑千分尺測量兩條鋼絲的中心距離，檢查前、中、后各點距離是否相等。如相等，則大小齒輪軸瓦 窩中心平行，并以鋼絲為基準，初步校驗兩齒輪的軸瓦面中心；

（2）大小齒輪放入齒輪箱后，用內徑千分尺測量大小齒輪軸前后端相對軸頸的距離，如相等，則說明兩齒輪中心線平行（須在同一齒輪軸前后端軸頸的等徑處，且表面正圓光滑）；

（3）將鉛絲放到兩齒輪相銜接的槽底上，盤動轉子，將鉛絲壓扁。若前、中、后各點鉛絲壓扁的厚度值相等（齒間輻向間隙），則兩輪平行，都在通過兩軸心的平面內平行；

（4）用大小齒輪的牙齒銜接處側面壓鉛絲的方法，校驗兩輪軸中心是否平行，在做這一工作前，須用水平尺校驗大齒輪的水平。

首先將小齒輪沿牙齒長度分為6～10等份。在等份點上放鉛絲，各段鉛絲跨越齒頂和兩邊的齒面上，用黃油貼上。然后盤動齒輪一周，使鉛絲壓扁。用外徑千分尺測量工作面與非工作面鉛絲壓扁厚度，若小齒輪牙齒一端兩側鉛絲厚度的和（工作面和非工作面）等于另一端兩側間隙的和，則證明大小齒輪在通過兩齒輪軸中心線的平面內是平行的[3]。在安裝時允許兩軸偏斜值不超過0.03mm/m，以齒面兩側油膜間隙表示它。小齒輪的一端與另一端總間隙之差的絕對值不得超過2×0.03Lsinαmm。

式中 L-小齒輪上放鉛絲點的距離

α-為小齒輪牙齒側面同頂端的垂線所成的角

其次用小齒輪牙齒的同側（工作側或非工作側）所壓出的鉛絲厚度，在沿軸向長度的相差數來決定大小齒輪的兩軸中心線是否在規定平面內，既兩軸空間的平行情況。若差數（工作側或非工作側兩端鉛絲厚度之差）等于零，在安裝過程中允許空間不平行值小于0.05mm/m。

在運行時，兩軸的平面與空間的不平行度不超過0.1mm/m，上式中的L為順軸中心線鉛絲兩端壓點的距離。

根據測量的結果，決定齒輪中心線之不平衡的偏差數值，通常可以利用修刮軸瓦和調整瓦墊的方法來修正兩軸中心不平行的誤差。在設備允許時，可以改變瓦枕與瓦窩的墊片厚度。修正中心后，齒輪與齒的接觸情況，應做第二次檢查，如沿螺旋長度上，鉛絲厚度之差不超過0.02mm，則兩軸的平行度為合格。

2.2 齒輪牙齒的軸向間隙，應在0.2～0.5mm的范圍內

百分表測量：將大齒輪順中心線方向楔住，在小齒輪上裝上百分表，并將小齒輪向兩個極限位置轉動，觀察百分表的讀數。必要時，可將齒輪中心線間的距離改變，使軸向間隙達到要求的數值。兩齒輪的牙齒軸向間隙一般為0.5mm；

小齒輪的齒涂一層很薄的涂料，即涂色法，順小齒輪的工作方向旋轉，使大齒輪回轉幾圈，然后，再沿反方向旋轉小齒輪，以便在牙齒的工作面與非工作面上顯現出明顯的色印。根據色印，判斷牙齒銜接是否良好。

為了牙齒正確的銜接，色印長占有銜接長度（即齒長）的80%以上。同時考慮到小齒輪在運行時，因帶負荷而產生一些扭曲，色印的最長部分應位于發電機側。位置應高于齒高的1/2。

此外，還應檢查齒輪牙齒的邊緣是否有棱角，以及減速機潤滑油管的正確性。每個齒輪應有冷卻潤滑油用的噴油管，噴油的方向是向牙齒的進、出口側兩個方向。

2.3大小齒輪軸聯接的轉軸中心必須正確

這就是說，汽輪機轉子與小齒輪軸，發電機與大齒輪軸都須找中心。否則部分軸瓦會燒壞。靠背輪會產生超載扭力，運行振動和齒輪雜音增大等。齒輪軸與它連接的轉子找中心，首先是根據大齒輪軸線找發電機轉子中心，而后找小齒輪與汽輪機轉子的中心。也可先找汽輪機和小齒輪。

找中心時，大齒輪要預先抬高h mm，（h=a-0.06，a為軸瓦上部間隙）。如汽輪機反向旋轉，應預先抬高小齒輪軸瓦并使其偏左。

抬高數值為：h=a/2+a/2 sinβ mm

預先偏左的數值為： b=a/2 conβ mm

式中 a為小齒輪上軸瓦間隙

β為反作用力與重力的合力同水平方向所成的角

上式中的h與b應減去油膜厚度才是安裝數據。

中心找好以后，減速機本體不應有任何移動。運行時負荷力和重力，在大小齒輪上會產生弧度，則找中心時應加以考慮。圖2是平行誤差和錯位誤差示意圖，圖中x為齒寬b范圍內的平行誤差，y為錯位誤差。X形成齒側隙或咬入量xtg200=0.364x=x/2.76，因此，錯位誤差比平行誤差敏感2.76倍以上。

3 結論

斜齒輪圓周方向振動和軸向、徑向的頻率基本一致。即徑向、軸向振動是以圓周方向振動為起振力而產生的振動[4]。為了減少振動：可減少支承齒輪的軸承距離，加大軸頸，減小軸變形；減小軸承間隙，增大剛性結構，減小軸向振動；齒輪與軸裝配牢靠，不能有松動。

4 實踐效果

通過作者下廠調研、時踐學習、跟隨現場師傅檢修設備、技術交流學會以及工作后的學生反饋信息的收集等方式，此法適用于設備安裝、檢修和運行故障的分析，對即將走上工作崗位的學生和青工培訓有一定的意義，可提高上手能力、技術水平、檢修質量，加快進度、降低消耗等。

參考文獻

[1]施維新.汽輪發電機組振動及事故[M].北京：中國電力出版社，1998：17-18，49-51.

[2]申永勝.機械原理教程（第3版）[M].北京：清華大學出版社，2015：155-161.

[3]方昆凡.公差與配合實用手冊[M].北京：機械工業出版社，2005：547-553.

[4]趙常興.汽輪機組技術手冊[M].北京：中國電力出版社，2007：130-132.

作者簡介：王紅（1972-），女，西安交通大學畢業，電廠熱能動力裝置專業，本科，工程師，主要研究方向：電廠熱能動力設備檢修，現從事教學工作，單位：西安電力高等專科學校。