4.3. Центровка валов.

Центровка валов, соединенных муфтой, является технологическим процессом монтажа, при котором один вал устанавливают в правильное положение относительно другого вала.

Оборудование горных, обогатительных, машиностроительных и других предприятий (более 80%) собирают из машин и механизмов с соосными валами, используя соединительные муфты. Для этих целей наиболее применяемыми являются компенсирующие зубчатые, цепные, пружинные и другие муфты, допускающие некоторые смещения валов, что облегчает монтаж оборудования, сглаживает динамические нагрузки.

4.3.1. Теория центровки

В процессе изготовления втулки муфты и посадки ее на вал могут возникнуть погрешности. В частности электродвигатели для крупных установок (подъемных, вентиляторных и других) выбираются при их проектировании. Поэтому завод, изготавливающий машину, заведомо делает отверстие в полумуфте вала двигателя малого диаметра. растачивают это отверстие согласно диаметру вала двигателя. Вследствие погрешностей токарного станка и закрепления на нем полумуфты возникает радиальное и угловое смещение оси расточенного отверстия относительно оси полумуфты. Выясним каким образом осуществлять центровку валов, чтобы исключить указанные погрешности.

На (рис. 2.4.6) приведен наиболее общий случай, когда валы А и В имеют радиальное смещение h, полумуфты имеют различные радиусы R₁ и R₂ и полумуфта вала В посажена эксцентрично [1].

При первоначальном положении валов (см. рис 2.4.6,а) можно записать следующие зависимости:

R₁ = a_1в + R₂ – e –h, (2.4.1)

R₁ = a_2н + R₂ + e + h. (2.4.2)

Аналогично после поворота валов на 180⁰ (см. рис. 2.4.6, б)

R₁ = a_1n + R₂ – e + h, (2.4.3)

R₁ = a_2в + R₂ + e – h. (2.4.4)

где а_1в а_1н а_2в а_2н – измеренные радиальные смещения полумуфт в точках 1 и 2 соответственно при верхнем и нижнем положениях этих точек; е – эксцентриситет полумуфты вала В.

Рис. 4.5 Схемы для определения радиального смещения валов: а – первоначальное положение валов; б – положение валов после совместного поворота на 180, 1 и 2 – места замеров; 3 – ось вала А; 4 – ось вала В; 5 – ось полумуфты вала В

Решая совместно уравнения (2.4.1) и (2.4.2), получим

Из полученного выражения следует, что для определения радиального смещения валов кроме смещений полумуфт, измеренных при одном положении валов. необходимо знать величину эксцентриситета муфт.

Решая совместно уравнения (2.4.1) и (2.4.3), а также (2.4.3) и (2.4.5), получим

Следовательно, по смещениям полумуфт, измеренным при прямом и повернутым на 180⁰ положениях валов, можно определить смещение валов. Из уравнения (2.4.6) следует, что можно измерять радиальные смещения полумуфт только в одной точке при двух положениях валов и формула для определения радиального смещения валов принимает вид

Угловые смещения валов определяются по схеме, приведенной на рис. 2.4.7. Измеряемые зазоры между полумуфтами в точках 1 и 2 обозначены через b_1в, b_1н, b₂, b_2н, где индексы 1 и 2 указывают на номера точек, а индексы «В» и «Н» указывают на верхнее и нижнее положение точек во время измерения.

Рис. 4.6.Схемы для определения углового смещения валов: а – первоначальное положение валов; б – положение валов после совместного поворота на 180

Зазоры в точках 1 и 2 можно выразить через торцовый зазор С в центре полумуфт, угловое смещение ∆S на диаметре D, торцевое биение полумуфты b_м и осевое перемещение валов во время вращения ∆С:

, (2.4.8)

, (2.4.9)

, (2.4.10)

. (2.4.11)

Из выражений (2.4.8) и (2.4.9), а также (2.4.10) и (2.4.11) соответственно получим

∆S = b_1в-b_1н +∆C (2.4.12)

∆S = b_2в – b_2н - ∆C (2.4.13)

Суммируя выражения (2.4.12) и (2.4.13), получим

. (2.4.14)

Следовательно, при совместном повороте валов и одновременном измерении торцевых зазоров в двух диаметрально противоположных местах осевое перемещение валов и торцевое биение полумуфт не оказывают влияния на измерение угловых смещений валов.

Во время поворота валов они смещаются вдоль оси под действием осевых усилий, возникающих в косозубых передачах, а также в электрических машинах от магнитных полей статора и ротора. При наличии подшипников скольжения смещение достигает нескольких миллиметров. Поэтому угловые смещения обязательно измеряют в двух диаметрально противоположных местах не зависимо от способа их измерения. При этом как видно из формул (2.4.9) и (2.4.10) размеры b_2в и b_1н увеличились на ∆С, а разница между ними в формуле (2.4.14) не изменилась.

Разделив выражение (2.4.14) на D, получим формулу для определения углового смещения β.

(2.4.15)

В случае вычисления b_в и b_н по зазорам между полумуфтами принимают D равным их диаметру. При применении ценровочных скоб размер D cоответствует расстоянию между измерительными винтами, а в случае центровочных приспособлений с часовыми индикаторами – расстоянию между ними.