淺析虛擬找正在聯(lián)軸器找正中的應(yīng)用

王新華 曹艷艷

（1.中車(chē)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司質(zhì)量保證部，遼寧 大連 116021；2.中車(chē)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司城軌技術(shù)開(kāi)發(fā)部，遼寧 大連 116021）

0　引言

聯(lián)軸器連接兩軸，使兩軸共同旋轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，廣泛應(yīng)用于起重、礦山、船舶及其它重機(jī)行業(yè)。對(duì)于大型設(shè)備來(lái)說(shuō)，裝配、檢修作業(yè)環(huán)境差，設(shè)備起吊、調(diào)整困難，設(shè)備需多次調(diào)整，方能使聯(lián)軸器找正，重復(fù)作業(yè)給裝配人員增加勞動(dòng)強(qiáng)度且產(chǎn)生安全隱患。因此對(duì)于大型設(shè)備的聯(lián)軸器找正，避免重復(fù)作業(yè)，尤為重要。

本文從函數(shù)角度分析了聯(lián)軸器找正原理和計(jì)算方法，進(jìn)行虛擬找正，依據(jù)虛擬找正結(jié)果把設(shè)備在有限次數(shù)內(nèi)調(diào)整到位。下文分別闡述設(shè)備裝配過(guò)程中函數(shù)計(jì)算方法、虛擬找正過(guò)程分析、找正方法及步驟等內(nèi)容。

1　從函數(shù)角度分析聯(lián)軸器找正時(shí)的計(jì)算方法

聯(lián)軸器找正時(shí)的偏移情況可分為以下 a、b、c、d四種情況（見(jiàn)圖1），聯(lián)軸器處于后3種情況時(shí)都不正確，b、c、d情況均需要進(jìn)行找正，直到獲得 a情況為止。在聯(lián)軸器的調(diào)整過(guò)程中，理想化的狀態(tài)是兩個(gè)半聯(lián)軸器的端面處于絕對(duì)平行狀態(tài)，同時(shí)兩個(gè)半聯(lián)軸器的端面的中心線(xiàn)絕對(duì)在同一軸線(xiàn)上，實(shí)際調(diào)整過(guò)程中幾乎不可能達(dá)到，因此，在聯(lián)軸器的安裝調(diào)整過(guò)程中允許存在誤差。聯(lián)軸器的形式有多種多樣，不同形式和不同規(guī)格的聯(lián)軸器同軸度和端面間隙要求也不相同，調(diào)整前需核實(shí)聯(lián)軸器形式、規(guī)格，確定同軸度和端面間隙的調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)。

從函數(shù)角度分析（見(jiàn)圖2），延長(zhǎng)主動(dòng)軸半聯(lián)軸器中心線(xiàn)，從動(dòng)軸上安裝百分表（B）測(cè)量主動(dòng)軸半聯(lián)軸器，主動(dòng)軸上安裝百分表（A）測(cè)量從動(dòng)軸半聯(lián)軸器。

過(guò)百分表 （A）點(diǎn)做從動(dòng)軸半聯(lián)軸器中心線(xiàn)的垂線(xiàn)，交點(diǎn) A；過(guò)百分表（B）點(diǎn)做從動(dòng)軸半聯(lián)軸器中心線(xiàn)的垂線(xiàn)，交點(diǎn)B；以從動(dòng)軸半聯(lián)軸器中心線(xiàn)為x軸，以過(guò)A點(diǎn)的垂線(xiàn)為Y軸，A點(diǎn)為原點(diǎn)。主動(dòng)軸半聯(lián)軸器中心線(xiàn)，可看成一次函數(shù) y=k·x+b。

假設(shè)：百分表（A）讀數(shù)為 A；百分表（B）讀數(shù)為 B

百分表（A）、（B）在 0°、270°位置時(shí)，表值調(diào) 0，使兩個(gè)半聯(lián)軸器同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng) 180°。

百分表讀數(shù)的一半：A/2、B/2，即為主動(dòng)軸半聯(lián)軸器中心線(xiàn)相對(duì)從動(dòng)軸聯(lián)軸器中心線(xiàn)在A、B兩點(diǎn)的徑向位移。

百分表讀數(shù)之差：A/2一B/2，通過(guò)三角函數(shù)計(jì)算，可得出聯(lián)軸器偏斜角度θ，即主動(dòng)軸中心線(xiàn)相對(duì)從動(dòng)軸中心線(xiàn)的傾斜角：θ=arctan((A-B)/2AB)

將 A/2、B/2， 代入一次方程 y=k·x+b則 A/2=b；B/2=k×AB+b

則 k=(B/2-A/2)/AB=(B-A)/2AB；b=A

主動(dòng)軸半聯(lián)軸器中心線(xiàn)，可看成一次函數(shù) y=(BA)/2AB·x+A

則 C點(diǎn)數(shù)值：C=(B-A)/2AB×AC+A

D 點(diǎn)數(shù)值：D=(B-A)/2AB×AD+A

圖1　聯(lián)軸器找正時(shí)的偏移情況

圖2　分析示意圖（函數(shù)角度）

如圖2所示，為了要使主動(dòng)機(jī)上的半聯(lián)軸器和從動(dòng)機(jī)上的半聯(lián)軸器同軸，則必須在主動(dòng)機(jī)的支腳C底下，減掉厚度為C mm的墊片，而在支腳D底下減掉厚度為D mm的墊片。

因一次函數(shù)其特性，其函數(shù)是一條直線(xiàn)，可直接通過(guò)示意圖推斷出主動(dòng)軸聯(lián)軸器中心線(xiàn)相對(duì)位置，如圖3中所示，在測(cè)得A、B值的情況下，連接A、B兩點(diǎn)構(gòu)成直線(xiàn)，并延伸與C點(diǎn)垂線(xiàn)、D點(diǎn)垂線(xiàn)相交，直線(xiàn)與垂線(xiàn)相交所得數(shù)值，即為支腳C、支腳D的所需加、減墊片的厚度。

2　虛擬找正過(guò)程分析

找正后的C、D兩點(diǎn)構(gòu)成直線(xiàn)，并延伸與B點(diǎn)垂線(xiàn)、A點(diǎn)垂線(xiàn)相交，所得的A、B值即為百分表（A）、百分表（B）的測(cè)量值。

2）核實(shí)虛擬調(diào)整后的 A、B值、A一 B值是否都在允許的公差范圍內(nèi)（見(jiàn)圖3中的標(biāo)準(zhǔn)界限）

3）如不在，需重新匹配墊片厚度，重復(fù)上述虛擬操作，直至A、B值、A一B值都在允許的偏差范圍內(nèi)為止，再進(jìn)行實(shí)物找正。

4）虛擬找正方法可通過(guò)虛擬匹配的墊片厚度預(yù)測(cè)復(fù)核結(jié)果，最大限度減少重復(fù)作業(yè)。

3　聯(lián)軸器找正方法及步驟

聯(lián)軸器找正前提：從動(dòng)設(shè)備調(diào)整到位，主從動(dòng)設(shè)備完成粗調(diào)。聯(lián)軸器找正是對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)行微調(diào)，保證聯(lián)軸器的徑向偏差和傾斜偏差在允許的公差范圍內(nèi)?，F(xiàn)以圖2中的兩聯(lián)軸器即不平行也不同心的彈性圓柱銷(xiāo)聯(lián)軸器為例闡述聯(lián)軸器找正方法及步驟。

如彈性圓柱銷(xiāo)聯(lián)軸器：徑向位移r≤0.06mm,偏斜角度 θ≤0.029°假設(shè)兩個(gè)百分表（A）（B）之間的距離AB=100mm。 帶 入 公 式 ：|A|≤2r，|B|≤2r；|A 一 B|≤2AB×tanθ

則 |A|≤0.12mm，|B|≤0.12mm；|A 一 B| ≤0.10mm

3.1　調(diào)定基準(zhǔn)的確定

在設(shè)備安裝過(guò)程中，在從動(dòng)設(shè)備調(diào)整到位后，從動(dòng)設(shè)備輸入軸的位置便被確定，在后續(xù)的安裝過(guò)程中，

圖3　聯(lián)軸器找正調(diào)整圖表

前文所述，主動(dòng)軸半聯(lián)軸器中心線(xiàn)相對(duì)從動(dòng)軸聯(lián)軸器中心線(xiàn)在 A、B兩點(diǎn)徑向位移偏差 r：A/2、B/2

允許聯(lián)軸器偏斜角度偏差 θ：arctan((A-B)/2AB)。

為操作方便,可對(duì)公式進(jìn)行變換：

|A|≤2r；|B|≤2r

|A 一 B|≤2AB×tanθ

在聯(lián)軸器的調(diào)整過(guò)程中，理想狀態(tài)下，兩個(gè)支腳減掉上述規(guī)定厚度墊片，在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際調(diào)整過(guò)程中幾乎不可能達(dá)到。由于墊片厚度、規(guī)格的限制，多數(shù)情況下，無(wú)法匹配規(guī)定厚度的墊片，所以在聯(lián)軸器的安裝調(diào)整過(guò)程中，需盡量匹配出接近規(guī)定厚度的墊片。

1）如圖 3中 “聯(lián)軸器找正圖表 （調(diào)整方案）”所示，在C點(diǎn)、D點(diǎn)虛擬減去匹配厚度的墊片，連接虛擬其位置是固定、不變的。所以聯(lián)軸器的找正、測(cè)量與調(diào)整都必須以從動(dòng)設(shè)備輸入軸為調(diào)定基準(zhǔn)。

3.2　聯(lián)軸器的測(cè)量與計(jì)算、虛擬找正、實(shí)物找正及復(fù)核檢測(cè)

3.2.1測(cè)量與計(jì)算

測(cè)量：使用直尺、厚薄規(guī)將兩聯(lián)軸器找正后，按規(guī)定力矩把緊各支腳螺栓，使用1或2個(gè)彈性套柱銷(xiāo)將兩半聯(lián)軸器相聯(lián)結(jié)，使其能同步轉(zhuǎn)動(dòng)，將兩個(gè)百分表分表按圖2所示裝好，從動(dòng)軸上安裝百分表（B）測(cè)量主動(dòng)軸半聯(lián)軸器，主動(dòng)軸上安裝百分表（A）測(cè)量從動(dòng)軸半聯(lián)軸器。測(cè)量前，把百分表?xiàng)U調(diào)至一定量程處（使表針可伸、可縮）。 百分表在 0°、270°位置時(shí)，百分表（A）、（B）分別調(diào) 0，按設(shè)備旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒄{(diào)整軸轉(zhuǎn)動(dòng) 180°，記錄百分表（A）、（B）讀數(shù)A、B值。注意調(diào)整軸轉(zhuǎn)一圈時(shí)百分表應(yīng)恢復(fù)原位（0位），如其不歸零，查找原因、并解決后，重新安裝百分表，再次進(jìn)行測(cè)量。

計(jì)算：如圖 3所示，假設(shè)百分表（A）、（B）讀數(shù) A=0.25mm 、B=0.3mm，將百分表讀數(shù) A、B值輸入“圖 3聯(lián)軸器找正調(diào)整圖表”，連接 A、B兩點(diǎn)構(gòu)成直線(xiàn)，并延伸與C點(diǎn)垂線(xiàn)、D點(diǎn)垂線(xiàn)相交，直線(xiàn)與垂線(xiàn)相交所得數(shù)值 C=0.24mm、D=0.31mm。即支腳 C應(yīng)減掉 0.24mm的墊片,支腳D應(yīng)減掉0.31mm的墊片。如圖3中的“聯(lián)軸器找正圖表（調(diào)整前）”所示。

3.2.2虛擬找正

1）匹配墊片厚度

由于墊片厚度、規(guī)格的限制，無(wú)法匹配規(guī)定厚度的墊片，現(xiàn)匹配出接近規(guī)定厚度的墊片。C支腳需0.24mm的墊片,匹配0.25mm的墊片；支腳D需0.31mm的墊片，匹配0.35mm的墊片。

2）虛擬找正及判定

C點(diǎn)虛擬減掉0.25mm的墊片，D點(diǎn)虛擬減掉0.35mm的墊片，則C=-0.02mm ，D=-0.05mm。連接C、D兩點(diǎn)構(gòu)成直線(xiàn)，并延伸與B點(diǎn)垂線(xiàn)、A點(diǎn)垂線(xiàn)相交，直線(xiàn)與垂線(xiàn)相交所得數(shù)值A(chǔ)=0.06mm、B=0.04mm,A-B=0.02 。 符合標(biāo)準(zhǔn)：|A|≤0.12mm，|B|≤0.12mm；|A一B|≤0.10mm，虛擬調(diào)整方案可行。虛擬找正后的圖表見(jiàn)圖3中的“聯(lián)軸器找正圖表（調(diào)整方案）”。

3）如虛擬調(diào)整后,A、B值、A-B值不在允許的公差范圍內(nèi)，需重新虛擬匹配墊片厚度，重復(fù)上述虛擬找正方法，直至A、B值,A-B值在允許的公差范圍內(nèi)為止。

3.2.3實(shí)物找正及復(fù)核檢測(cè)

根據(jù)虛擬找正結(jié)果，在支腳C減去0.25mm的墊片，支腳D減掉0.35mm的墊片，按規(guī)定力矩把緊支腳螺栓后，重復(fù)3.2.1的測(cè)量步驟，復(fù)核檢測(cè)，得出A=-0.06，B=-0.04,A-B=-0.02。 符 合 標(biāo) 準(zhǔn) ： |A|≤0.12mm，|B|≤0.12mm；|A 一 B|≤0.10mm。 其 值 在 允許的公差范圍內(nèi)。如A、B值、A-B值不在允許的公差范圍內(nèi)，需依據(jù)復(fù)核所得的A、B值，再次進(jìn)行計(jì)算、虛擬找正、實(shí)物找正、復(fù)核檢測(cè)。直至 A、B測(cè)量值、A-B值在允許的公差范圍內(nèi)為止。找正后的圖表見(jiàn)圖3中的“聯(lián)軸器找正圖表（調(diào)整后）”。

3.2.4在水平方向上對(duì)兩個(gè)半聯(lián)軸器進(jìn)行調(diào)整。

以相同的找正方法及步驟同樣可在水平方向上對(duì)主動(dòng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，與垂直方向調(diào)整方法不同之處在于，不調(diào)整支腳C和支腳D處的墊片厚度，而在水平方向上把支腳C和支腳D進(jìn)行調(diào)整。

4　結(jié)語(yǔ)

從函數(shù)角度，采用虛擬找正分析聯(lián)軸器找正原理和計(jì)算方法，通過(guò)聯(lián)軸器的測(cè)量、計(jì)算、虛擬找正、實(shí)物找正、復(fù)核檢測(cè)，可把裝配、檢修作業(yè)環(huán)境差的大型設(shè)備的聯(lián)軸器在有限次數(shù)內(nèi)找正，避免重復(fù)作業(yè)，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，最大限度減少安全隱患，有效提高經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

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