百分表對中的理論與操作指導

劉召 王煒 丁寧

摘要：百分表對中是目前旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備（以下，簡稱設(shè)備）對中廣泛常用的方法。本文主要對設(shè)備對中的基礎(chǔ)，用百分表進行狀態(tài)的測量檢查，以及如何用作圖法、計算法進行調(diào)整而介紹和分析。對百分表測量頭不同預(yù)壓位置的所有狀態(tài)以及計算調(diào)整時運用的知識定理進行了詳細的說明推導。

Abstract： Dial indicator alignment is a widely used method for rotating machinery equipment （hereinafter referred to as equipment） alignment. This article mainly introduces and analyzes the basis of equipment alignment， using a dial indicator to measure and check the status， and how to use it to adjust the graph method and calculation method. All the states of the different preload positions of the dial measuring head and the knowledge theorem used in the calculation and adjustment are explained in detail.

關(guān)鍵詞：對中;百分表;計算

Key words： alignment;dial indicator;calculation

中圖分類號：TB752+.25? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）36-0236-03

1? 概述

對中是一個需要耐心和細心的工作，主要測量調(diào)整設(shè)備及其半聯(lián)軸節(jié)的基本尺寸、徑向位移和端面位移，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)和百分表測量頭的預(yù)壓位置，正確判斷相對狀態(tài)是對中調(diào)整工作的關(guān)鍵。本文圍繞設(shè)備對中的基礎(chǔ)和全過程所有狀況進行介紹，與其他該方面的論文或課程相比重在全面詳細。

2? 設(shè)備對中的介紹和基礎(chǔ)

對中作為設(shè)備安裝、檢修的重要工序，不可或缺。機組的軸往往通過兩個半聯(lián)軸節(jié)（或稱為半聯(lián)軸器）連接，兩根軸的旋轉(zhuǎn)中心是否共線，直接影響設(shè)備運轉(zhuǎn)中的振動、軸承溫度、設(shè)備內(nèi)部零件的磨損等方面，嚴重的甚至造成事故。

兩半聯(lián)軸節(jié)（也是兩根軸）的狀態(tài)有如下四種：

①兩半聯(lián)軸節(jié)平行，且同軸。既沒有徑向位移，也沒有端面位移;

②兩半聯(lián)軸節(jié)不同軸。存在徑向位移;

③兩半聯(lián)軸節(jié)不平行。存在端面位移;

④兩半聯(lián)軸節(jié)不平行，也不同軸。既存在徑向位移，也存在端面位移。

后面三種狀態(tài)都是不正常的，需要進行對中調(diào)整，直至兩半聯(lián)軸節(jié)既平行又同軸，或徑向位移與端面位移都在標準范圍內(nèi)。

百分表是一種精度較高的比較量具，主要用于測量形位誤差，也可用于設(shè)備安裝的精密找正。百分表測量頭受壓時，大指針順時旋轉(zhuǎn)，稱作正，記為“﹢”;受拉時，大指針逆時旋轉(zhuǎn)，稱作負，記為“﹣”。

一般情況下，百分表磁性表座（或夾具）固定在基準設(shè)備半聯(lián)軸節(jié)，測量頭預(yù)壓在調(diào)整設(shè)備半聯(lián)軸節(jié)。有時，由于百分表夾具、空間等制約，磁性表座（或夾具）固定在調(diào)整設(shè)備半聯(lián)軸節(jié)，測量頭預(yù)壓在基準設(shè)備半聯(lián)軸節(jié)。

無論哪種情況，先將測得的數(shù)據(jù)記錄整理，這時數(shù)據(jù)顯示的是測量頭預(yù)壓的那半聯(lián)軸節(jié)。然后按實際情況，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可調(diào)整半聯(lián)軸節(jié)（設(shè)備）的。再根據(jù)測量頭的預(yù)壓位置，作出兩半聯(lián)軸節(jié)的相對狀態(tài)，最后計算調(diào)整。轉(zhuǎn)換原則：徑向位移方向相反，即“﹢作﹣，﹣作﹢”，數(shù)值不變;端面位移方向與數(shù)值均不變。

百分表測量頭一般預(yù)壓在半聯(lián)軸節(jié)徑向外圓，端面預(yù)壓在與另一個半聯(lián)軸節(jié)相對端面。有時會預(yù)壓在半聯(lián)軸節(jié)徑向的內(nèi)圓，端面在該半聯(lián)軸節(jié)背部端面，共有四種組合。具體，如圖1。

同一組數(shù)據(jù)，不同的組合，兩半聯(lián)軸節(jié)狀態(tài)是不一樣的。

3? 用百分表進行測量并作出狀態(tài)圖

3.1 測量

做好測量前的準備工作：

準備兩副磁性表座（或夾具），兩只百分表、塞尺、鋼板尺、卷尺、游標卡尺、千分尺等量具及其他工具;檢查并消除可能影響對中的各種因素，如設(shè)備地腳，清潔半聯(lián)軸節(jié)上的油污、銹斑;設(shè)備與導軌（或機座等）中間無雜物，無蹺蹺板現(xiàn)象;兩半聯(lián)軸節(jié)全跳動均應(yīng)在標準范圍內(nèi)。各測量工具應(yīng)通過檢驗，并在有效期內(nèi)。

測量的步驟：

①檢查設(shè)備地腳是否平整，有無虛腳，如果有用塞尺測數(shù)值，銅皮墊實。

②用鋼板尺等初步對中找正。主要是徑向的左右上下，端面的左右。直接用百分表測量誤差太大，容易讀錯數(shù)據(jù)。

③安裝磁性表座（或夾具）及百分表，裝百分表時要固定牢，但要保證測量桿活動自如。徑向百分表測量桿要盡量垂直軸線，其中心要通過軸心;端面百分表測量桿要盡量垂直端面。調(diào)整磁性表座（或夾具），使百分表小表指針在量程中間位置，并最好調(diào)到整位數(shù)，百分表大指針調(diào)零。試轉(zhuǎn)一周，此時大小指針均應(yīng)回到原來位置。如果不歸零，檢查磁性表座（或工裝）是否固定牢，百分表是否合格完好，兩半聯(lián)軸節(jié)各自的的全跳動是否在標準范圍內(nèi)。

④將徑向百分表轉(zhuǎn)到最上面，慢慢轉(zhuǎn)動基準設(shè)備半聯(lián)軸節(jié)，每隔90°測量一組數(shù)據(jù)，測得上、下、左、右四處的徑向b，記錄在圓外。端面百分表測量如上，端面百分表數(shù)據(jù)a記錄在圓內(nèi)，如圖2所示。根據(jù)百分表對中數(shù)據(jù)的有效性原則：a1+a3≈a2+a4，b1+b3≈b2+b4。如果差值大于0.02mm，即可判斷磁性表座（或夾具）固定不牢，或百分表不合格，兩半聯(lián)軸節(jié)各自的全跳動超差等。

端面位移是兩個半聯(lián)軸節(jié)在同一方向上的開口位移。其計算公式，上下為Δa上下= a3-a1。差值為正（+），說明百分表測量頭到a3點比在a1點是受壓的;差值為負（-），說明百分表測量頭到a3點比在a1點是受拉的。

左右為Δa左右= a4-a2。差值為正（+），說明百分表測量頭到a4點比在a2點是受壓的;差值為負（-），說明百分表測量頭到a4點比在a2點是受拉的。

根據(jù)測量頭預(yù)壓在調(diào)整設(shè)備半聯(lián)軸節(jié)的哪個端面，結(jié)合上面差值的正負，來確定兩半聯(lián)軸節(jié)（設(shè)備）端面位移狀態(tài)，作出示意圖。

徑向位移是兩個半聯(lián)軸節(jié)的軸心在同一個面上下和左右的位移，即Δb上下與Δb左右。徑向位移上下的測量是以基準設(shè)備半聯(lián)軸節(jié)軸心投影在調(diào)整設(shè)備半聯(lián)軸節(jié)端面上的點為圓心O基準投影，以該圓心到調(diào)整設(shè)備半聯(lián)軸節(jié)b1點的距離x為理想半徑，在半徑r調(diào)整的圓上轉(zhuǎn)動，百分表到b3點數(shù)值變化量是b3點到圓心O基準投影距離y減去x，即b3-b1。如圖3所示。

當x=r調(diào)整-Δb上下時，y=r調(diào)整+Δb上下，百分表的數(shù)值變化量：y-x=+2Δb上下，y>x，即b3-b1=+2Δb上下。故：+Δb上下=（b3-b1）/2，差值一半為正（+），說明百分表測量頭到b3點比在b1點是受壓的。

當x=r調(diào)整+Δb上下時，y=r調(diào)整-Δb上下，百分表的數(shù)值變化量：y-x=-2Δb上下，y

同理，Δb左右也有兩種狀態(tài)，計算和Δb上下相同。

根據(jù)測量頭預(yù)壓在半聯(lián)軸節(jié)徑向的外圓或內(nèi)圓，結(jié)合上面差值的正負，來確定兩半聯(lián)軸節(jié)（設(shè)備）徑向位移狀態(tài)，作出示意圖。

3.2 作出狀態(tài)圖

以下為實例。圖4為百分表測量頭分別預(yù)壓在調(diào)整設(shè)備半聯(lián)軸節(jié)的外圓、與基準設(shè)備相背的端面，數(shù)據(jù)單位為：絲，1絲=0.01mm。

4? 設(shè)備對中的調(diào)整計算

兩半聯(lián)軸節(jié)（設(shè)備）的調(diào)整，是通過加減調(diào)整設(shè)備地腳下的銅墊以及地腳的移動來完成。測量調(diào)整設(shè)備半聯(lián)軸節(jié)的計算直徑記為D，一般為a1點到a3點的距離，或a2點到a4點的距離，測量調(diào)整設(shè)備前腳到半聯(lián)軸節(jié)端面所在面的垂直距離記為L1，測量前后腳間的距離記為L2。以圖4上下相對狀態(tài)圖為例，將D、L1、L2代入。由圖5可知，要完成上下調(diào)整，兩個前腳下分別加入（h+Δb上下）厚度的銅墊，兩個后腳下分別加入（h+i+Δb上下）厚度的銅墊。

由角度與幾何知識，可以推導出直角三角形α、β、γ為相似三角形，如圖6。

對應(yīng)角相等的三角形為相似三角形，相似三角形對應(yīng)邊成比例。所以：

h/L1=i/L2=Δa上下/D

h=L1×Δa上下/D

i=L2×Δa上下/D

前腳= h+Δb上下=（L1×Δa上下/D）+Δb上下

后腳= h+i+Δb上下=[（L1+L2）×Δa上下/D] +Δb上下

同理，要完成左右調(diào)整，需要前腳向a2/b2端移動（j+Δb左右）的距離，后腳向a2/b2端移動（j+k+Δb左右）的距離。如圖7。

j/L1=k/L2=Δa左右/D

j=L1×Δa左右/D

k=L2×Δa左右/D

前腳=j+Δb左右=（L1×Δa左右/D）+Δb左右

后腳= j+k+Δb左右=[（L1+L2）×Δa左右/D]+Δb左右

調(diào)整后一定要進行兩半聯(lián)軸節(jié)的狀態(tài)復測，并視情況再作調(diào)整。另外，在不同地區(qū)，不同行業(yè)，將半聯(lián)軸節(jié)稱作半聯(lián)軸器、接手、對輪、轉(zhuǎn)子、法蘭等。端面位移稱作角位移、開張距等。0.01mm稱作1絲，也稱作1道。

5? 結(jié)論

綜述，對中是使兩臺設(shè)備的軸線重合。垂直互相平行的兩個平面的直線互相平行或重合。因此，將兩根軸線各自的垂面平行（兩垂面分別記為P面、Q面。即，兩臺設(shè)備半聯(lián)軸節(jié)的端面），消除端面位移。然后，將兩根軸線與各自垂面的交點在P面或Q面上的投影重合，計算圓心距，消除徑向位移。本文把百分表對中過程進行了歸納和整理，針對徑向位移與端面位移的調(diào)整計算進行了詳細說明，對于加強認識理解，提高對中的效率有很大作用。

參考文獻：

[1]張保軍.聯(lián)軸節(jié)的校直方法[J].測試技術(shù)學報，2002（s2）：897-904.

[2]楊林，閆亮，初保衛(wèi).離心泵聯(lián)軸器百分表找正對中計算方法.第十三屆寧夏科學家論壇論文集[C].2017：545-550.

[3]黃冬梅.聯(lián)軸器對中的幾種方法比較[J].機電信息，2017（30）：67-68.