轴弯曲测量

轴弯曲的测量晃动与瓢偏测量轴弯曲的测量轴的弯曲变形分为两种:即临时性弯曲变形和永久性弯曲变形。前者是轴受外力(机械力或温差应力)弯曲时，其应力在该材料的弹性极限范围内,当外力除掉后，弯曲变形随之消失,这种变形为弹性变形；后者是轴受外力(机械力或温差应力)弯曲时,所受应力超过该材料的屈服极限，存在残余弯曲变形,这种变形称为塑性变形。临时性弯曲变形是任何轴都存在的,是设计时充分考虑了的，不会影响轴的使用。而永久性弯曲变形是影响轴的正常使用的,是不允许存在的。现在所讨论的轴弯曲的测量就是指对永久性弯曲变形的而言的。一、轴弯曲产生的原因1、设备运输或停放不当,由于受有机械外力的作用而造成轴的永久性弯曲变形。2、由于材质不佳或加工不良,使轴内存有残余应力,运行时此种应力消失导致轴的永久性弯曲变形。3、由于安装、检修质量不好或运行方式不当,造成动静部分在运转中的强烈摩擦或转子振动,均能使轴产生永久性弯曲变形。汽轮机轴的永久性弯曲变形多属于这种原因。下面就几种情况来讨论。(1)运行中强烈振动导致轴弯曲这多是安装检修中对轮找中心不良,转子不平衡(或因叶轮磨损,更换部件等使转子平衡破坏),轴承间隙过大、轴承座或地脚螺栓松动等所造成的。（2）运行中局部摩擦过热使轴弯曲这多是由于安装检修中动静部分间隙留得过小所造成的,例如汽轮机端部轴封或隔板汽封局部发生家擦,摩擦部分金属受热膨胀,因周围温度较低部分金属的限制而承受压应力所致。如图a所示,其应力分布情况如图b，当压应力大于该温度下金属的屈服极限(屈服极限随温度升高而降低)时,则产生塑性变形,即受热部分金属受压而缩短;完全冷却后,轴就产生相反方向的永久性弯曲,摩擦伤痕处于轴的凹面侧,此时应力分布如图(c)所示。根据相同原理可采用局部加热直轴法把轴校直,即在轴弯曲处凸侧局部加热使其产生塑性变形,冷却时则因附加应力而使轴伸直，应力分布如图d所示。(3)汽轮机停机、启动操作不当造成轴弯曲停机后,汽缸内上部温度高于下部温度,轴的下部比上部冷却快,轴将向上弯曲,随着冷却时间的延长,汽缸内温度逐渐趋于均匀,轴弯曲逐渐减少而接近自然伸直。即停机后的一段时间内,轴将产生临时性弯曲,假如停机期间,蒸汽经调速汽门、疏水门或其他连接处漏入汽缸,则轴的临时性弯曲值也将会更大。启动时暖机方法不当,如转子处于静止状态下暖机,则由于汽缸上热下冷,转子将呈现热弯曲,即将形成在大轴弯曲惜况下的启动。停机后不太长时间内主轴尚存在有较大热弯曲值,此时的启动也一样。在转于弯曲情况下启动,动静部分将发生摩擦,导致强裂振动,最终会使轴弯曲加剧,发展成永久性弯曲。现代的汽轮机均有盘车装置,为避免汽轮机主轴在停机后产生过大的临时性弯曲,而影响在短时间内进行再次起动,在停机后或启动前,要进行一段时间连续盘车使轴均匀冷却或受热。(4)运行中若出现水冲击也会使轴弯曲蒸汽带水进入汽缸,由于水速低于汽速,一般在汽轮机中会形成水塞,使叶片前后压差增大,推力增加,严重时会导致推力瓦烧损。另外汽缸进水后将导致汽缸不均匀冷却和变形,造成汽机动静部分摩擦,很容易使轴局部过热产生永久性弯曲。(5)检修时对轴进行补焊后,未经过很好的热处理,在运行过程中也会发生永久性弯曲变形。二、轴弯曲的测量测量轴弯曲时,应在室温状态下进行。大部分轴可在平板或平整的水泥地上、将两端轴颈支撑在滚珠架或V形铁上进行测量,而重型轴如汽轮机转子轴,一般在本体的轴承上进行。测量前应将轴向窜动限制在0.10mm以内。测量步骤:1、测量轴颈的不圆度,其值应小于0.01mm。2、将轴分成若干测段,测点应选在无锈斑、无损伤的轴段上。3、将轴的端面八等分,带联轴器的轴，可按联轴器的螺栓孔等分;没有联轴器的轴,可以键槽为起点等分，并作永久性记号。等分点作为测点,以后的一切测量记录都应与这些记号一致。4、将百分表装在测量位置上(最好在每个测段都装一个百分表),测量杆要垂直轴线,其中心通过轴心。将表的大针调到50处,把小针调到量程中间,然后缓缓将轴转动一圈,表针应回到始点。5、将轴按同一方向缓慢地转动,依次测出各点读数,并作好记录。读数误差应小于0.005mm。6、根据记录,算出各断面的弯曲值.取同断面内相对两点的差值的一半,绘制向位图。7、将同一轴向断面的弯曲值,列入直角座标系。纵座标表示弯曲值,横座标表示轴全长和各测量断面间的距离。根据向位图的弯曲值可连成两条直线,两直线的交点为近似最大弯曲点,然后在该点两边多测几点,将测得各点连成平滑曲线与两直线相切,构成一条轴的弯曲曲线。如果轴是单方向弯曲的(一个弯),那么自两个支点与各点的连线应是两条相交的直线。若不是两条相交的直线,则有两个可能:在测量上有差错或轴有几个弯。经复测证实测量无误时,则应重新测绘其它断面的弯曲图,求出该轴有几个弯、弯曲方向及弯曲值。三、轴的检查轴的检查内容包括：检查裂纹,硬度和材质三项。(1)检查裂纹检查部位是最大弯曲点所在的区域,检查方法是，先用砂轮或砂布把轴面的磨痕、毛刺等磨光且擦净,敷以浸过15%过硫酸铵水溶液的脱脂锦,浸蚀10～２０分钟。取下脱脂棉,用清水把轴面洗净并用棉花擦干,再敷以浸过3%硝酸酒精溶液的脱脂棉,浸蚀1～２分钟(亦可用浸有10%硝酸水溶液的脱脂棉敷浸15分钟)。再用10%碱溶液洗涤轴面,以中和残存的酸液。然后用清水把轴面洗净,用吸水纸把水吸干,接着用10倍以上的放大镜观察浸蚀过的轴面,如有较大的裂纹,便能发现在浸蚀过的银白色的底子上呈现暗色。如系细小的裂纹,则当时发现不了，需经24小时后才能显现出来。因此要道行两次检查,即浸蚀后当即检查和浸蚀24小时后的再次检查。发现裂纹后,需在校直前将其消除,否则,直轴过程中将使裂纹扩展。消除裂纹前需用打磨法、车削法或X射线、超声波法测定裂纹的深度,以确定该轴是否有继续使用的价值,若裂纹的深度很大,足以影响轴的强度,则应更换新件。当然对于较小的一般碳素钢的轴可用补焊法来修理,补焊后重新车削,进行热处理等。对于合金钢的汽轮机轴补焊是有困难的,如材料为27Cr2Mo1V的汽轮机轴,其可焊性极差,弄不好将产生其他变形或裂纹。所以在裂纹影响轴的强度时要换轴,当裂纹不太严重,不致于影响轴的强度时,只要把裂纹除掉就可以了,但需作转子的平衡试验以弥补轴的不平衡。(2)检查硬度对检查裂纹处和正常部位的轴表面分别测量硬度,掌握弯曲部位金属结构的变化程度,以便正确的确定直轴方法。淬火的轴在直轴前要进行退火处理。(3)检查材质当对轴的材料不能肯定时,要取样分析钢材的化学成分。从轴端处用钻头钻出铁末或车下铁屑,其重量不少于50克。知道了钢的化学成分，才能确定直轴方法及热处理工艺。晃动与瓢偏测量旋转零件对轴心线的径向跳动,即径向晃动,一般称晃动,而晃动程度的大小称为晃动度。旋转零件端面与轴线的不垂直度,即轴向晃动,称为瓢偏,而瓢偏程度的大小称为瓢偏度。晃动和瓢偏不能超过允许值,否则转体在高速运转时,由于离心力的作用,将使设备的振动力加剧或转体与静止部分相摩擦,造成大的事故。因此,在检修中,对转子上的固定件如叶轮、齿轮、皮带轮、联轴器等都要进行晃动和瓢偏的测量。测量瓢偏与晃动,可以在机体内也可以在机体外进行。一般应尽量在机体内进行,这样得出的数据较准确。一、晃动测量将所测转体的圆周分成八等份,并编上序号。固定百分表架,将表的测量杆安在被测转体的上部,并过轴心。被测处的圆周表面必须是经过精加工的,否则测量就失去意义。把百分表的测杆对准图的位置1,先试转一圈。若无问题,即可按序号转动转体,依次对准备点进行测量,并记录下读数。根据测量记录,计算出最大晃动值。最大晃动位置为l-5方向,最大晃动值为测量晃动的方法0.58-0.50=0.08mm。在测量工作中应注意以下两点:(1)在转子上编序号时,按习惯以转体的逆转方向顺序编号。(2)晃动的最大值不一定正好在序号上,所以应记下晃动的最大值及其具体位置,并在转体上打上明显记号,以便检修时查对。二、瓢偏测量瓢偏必须安装两只百分表,因为测件在转动时可能与轴一起沿轴向移动,用两只百分表,可以把这移动的数值(窜动量)在计算时消除。装表时,将两表分别装在同一直径相对的两方向上。将表的测量杆对准图的位置1和5点两表与边缘的距离应相等。表计经调整并证实无误后,即可转动转体,按序号依次测量,并把两只百分表的各点测量读数记录在各表记录图上。计算时,先算出两表同一位置的平均数,然后求出同一直径上两数之差,即为该直径上的瓢偏度。其中最大值为最大瓢偏度,从图中可看出最大瓢偏位置为5-1方向,最大瓢偏度是0.08mm。该转体的瓢偏状态如图所示。求瓢偏度除用图记录外,也可用表格来记录和计算。从图和表中可看出测点转完一圈之后,两只百分表在14点位置上的读数未回到原来的读数,由50变成60。这表示在转动过程中转子窜动了0.10mm,但由测量瓢偏的方法于用了两只百分表,在计算时该窜动值被减掉。测量瓢偏,应进行两次。第二次测量时,应将测量杆向转体中心挪动5～l0mm，两次测量结果应很接近,如相差较大,则必须查明原因(可能是测量上的差错,也可能是转动端面不规则),再重新测量。测量瓢偏的注意事项与测量晃动的注意事项相同。瓢偏测量记录及计算举例位置编号A表B表A-B瓢偏度A表B表1-550500瓢偏度=[（A-B）max-（A-B）min]/2=（16-0）/2=82-6524843-7544684-85644125-15842166-26654127-3645688-4625841-560600瓢偏测量记录(a)记录；(b)两表的平均值；(c)相对点差值；(d)瓢偏状态