高精度的激光对中技术--保证轴和皮带正确对中的直接方法

作者:本网编辑 文章来源:《流程工业》(化工) 发布时间:2010-07-05

在各行业的工厂中,轴和皮带对中不准有可能演变成非常棘手的问题,而准确的分析和及时采取纠正措施可以显著改善这一状况。旋转机器的轴和皮带的正确对中将为稳定的设备运行和生产率带来显著的贡献。

对中不准的轴有可能导致轴承或联轴器过早故障、轴失效、密封件损坏以及振动水平升高、摩擦、过热以及能耗上升等问题。皮带传动型设备对中不准有可能增加皮带轮和皮带的磨损量、噪声和振动。所有这些问题的现象最终都会导致机器故障、计划外停运、更高维护成本以及产量损失。

传统用于对中轴和皮带的技术工具箱配备了各种较为低技术的方法。对于轴的对中来说,其中包括了直尺以及塞尺或千分表。对于皮带的对中,惯例偏向于进行目视判断,采用直尺和/或细线进行目测。这些方法的一个通病是缺乏精密度和精确度。与之相比,激光对准技术方便了精确对准工作,其性能领先于传统方法数倍。

盘动轴对准

在电动机、涡轮机或其他驱动装置与泵机、发电机或其他设备联轴后,两种设备的轴必须正确对中。否则,平行或角度上对不准的现象会导致轴上产生应力并对机器健康度和运行带来不利影响。轴对中的整体目标是提高旋转机器的运行使用寿命。特别要说明的是,精确地对中机器可以减少一系列不良问题的出现,例如可避免轴承上出现过大的轴向和径向受力,可尽量减少从联轴器动力传输点至联轴器末端轴承之间的轴弯曲量以及联轴器各部件上的磨损量等等。精确的轴对中有助于延长轴承的使用寿命,减少联轴器上的应力,最大程度减少发生过热和断裂问题的风险。对中良好可以控制好密封件的磨损量,有助于防止发生污染以及润滑油泄漏,减少摩擦和能耗,并能最大程度降解噪声和振动。

对于用于检测和纠正轴对中不良度的方法,存在着一些精确度、简单度以及可靠性方面的要求,从而为引入高精密度激光对中工具铺平了道路。

此类系统一般配备两个测量单元(各有一个激光二极管发光)、位置检测器和一个指示单元。 测量单元可以配备磁性支架以便固定于轴上,或者可以用链条固定到轴上。这两个单元都能发出一束激光线,此线投射到一个位置传感器检测器上以及另一个单元上的一条线纹尺上。

在测量循环期间,轴处于旋转状态下,单元分别在9点钟、3点钟和12点钟位置采集读数。在旋转期间内所有激光线的相对运动均会代表着某种类型的未对中度。工具内部的逻辑电路能够将此项运动转换成未对中度的数字并提示采取纠正措施,所有计算均实时得到处理。

由应用引起的变化性拓宽了这些技术的发展前景。业界已经开发出本质安全型的轴对中工具,此工具通过了ATEX标准认证,适用于潜在爆炸性环境和其他危险环境,例如在石油、天然气和制药领域。

查明皮带未对中的具体位置

正确对中的重要性也拓展到了传动皮带上,以求有助于防止机器停机。皮带和皮带轮的对中作业可同时执行,因为正确的皮带对中取决于承载皮带运行的皮带轮的正确对中。

其目标在于将皮带对中到皮带磨损量最低的程度以及机器或传动装置能量损失最低的程度。当皮带对中不良时,皮带、皮带轮、轮轴、传动轴和轴承的磨损量都将随之增大。摩擦的增加,也使能耗、噪声和振动随之增大。所有这些问题都会缩短轴承的使用寿命,并导致皮带故障。如对中不良现象没有得到纠正,新皮带持续使用的时间会比老皮带还短。

实际中有可能发生各种各样的皮带对中不良情况,各种对中不良情况也会时常以组合形式出现。用户可以在一个皮带轮与垂直直角平面之间存在角度误差时察觉到垂直角度对中不良或扭绞性对中不良。在传动装置轴发生水平角度未对中现象以及某一传动装置与其他传动装置未平行定位时;或是由于电动机沿其传动轴轴线定位不正确或由于皮带轮在各自轴上的定位不正确时所发生平行度未对中或偏差现象。要点在于,由一个对中工具诊断并提出适应这些多方面条件的解决方案。

皮带对中可以通过传输方法或激光方式来达成。低技术方法大部分均仅依赖于目视判断,或依赖于配合使用直尺和/或细绳的组合,其主要缺点就是缺乏足够的精确度。皮带制造厂商通常推荐最大0.5度或甚至0.25度的最小未对中度,而这种最小度很难或不可能通过目视判断的方法达成。

实际上,这些低技术方法涉及到不断反复出现的试验和误差,裸眼评估以及粗略的估计,导致精密皮带对中出现不合格误差的可能性较高。而激光方法可以快速和高精确度的实现对中。

激光系统可以根据设备安装在皮带轮和执行对中的方式来进行分类。通常来说,此类系统是成对配备的:一个单元用于对中皮带轮的正面,另一个单元用于对准皮带轮的凹槽。

在对中皮带轮和皮带时使用皮带轮的正面或侧面作为基准的方法可以适用于V形皮带以外的皮带类型,例如正时皮带。而这项技术最大的缺点是只有皮带轮的正面可以用作基准。这样有可能导致在皮带轮的厚度、品牌或类型各不相同时,或在皮带轮正面加工精度不足时,导致精确度不同。

相对而言,激光设备可以对中用于皮带运动的皮带轮凹槽,从而实质性地提升精确度,而不必考虑皮带轮的厚度或类型。这一点也可以说明,配备了专门设计的V型导向件的系统可以让对中工具的两个部件以磁吸方式附加到皮带轮的凹槽内。

激光单元将各自发出一条激光线,这些激光线将投射到对面的接收器单元的一块三维目标区域上。根据投射激光模式,用户可以确定对中不良问题的类型——垂直或水平角度、平行度或以上全部三项,及时找到纠正对中不良的方法。皮带对中可以通过调整机器直至激光线与接收器单元上的基准线相吻合时来达成。安装于侧面的适配器使得这项技术能够适应于链条链轮正时和多楔带的对中。

在低技术方法当中,会涉及到不断反复出现的试验和误差,裸眼评估以及粗略的估计,导致精密皮带对中出现不合格误差的可能性较高。

精确的轴对中有助于延长轴承使用寿命,减少联轴器上的应力,并可以最大程度地减少发生过热和断裂问题的风险。

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