新聞主題	發電機與柴油機軸系對中配套安裝的程序

 

摘要：柴油發電機組的運行狀況不僅與零部件的設計和加工工藝直接有關，還與發電機組的安裝和檢修質量有著密切的關系，康明斯公司在振動實踐中發現，軸系故障60%源于軸系對中不良。軸系對中質量的優劣，對保障軸系及主機的正常運轉以及減少機體振動和能耗有著重要的影響。因此，為了保證柴油發電機組的穩定運行，軸系對中是一項非常重要的環節，其要求的精度也越來越高，所以在柴油發電機組安裝檢修中采用一種合適的對中方法是至關重要的。文中針對大型發電機組軸系對中問題進行了較全面深入的探討，對工程實踐中大型發電機組的裝調具有一定的參考價值。

 

一、軸系對中調整裝置

 

      由于主發電機單支點結構的原因，當主發電機殼體與柴油機飛輪殼體對中組裝后，主發電機轉子軸與柴油機曲軸中心線會存在夾角α，柴油機飛輪螺栓孔與高彈性膜片聯軸器螺栓孔存在高度差h。為使螺栓能夠穿過柴油機飛輪螺栓孔連接高彈性膜片聯軸器，需在主發電機冷卻風扇底部及左、右兩側反復加塞或撤減墊片來調整轉子軸法蘭位置，操作繁瑣，實現精確調整很難，效率極低。如若組裝不當，極易損壞高彈性膜征聯軸器。另外，在組裝之前，為了確保主發電機轉子在軸向上與定子保持合適的間隙，也需要在主發電機冷卻風扇底部及左、右兩側加塞墊片，調整主發電機轉子法蘭與主發外殼同心，然后再軸向前后推動轉子軸，測量間隙。

      柴油發電機組軸系對中調整裝置，為一螺柱螺母式升降結構，如圖1所示。其特征如下：

（1）螺柱設有底部帶有定位銷的底座，中間帶有通孔的Y形支撐座開口向上坐在螺母上，螺柱的上端插入通孔。

（2）Y形支撐座的底部設有滾珠壓力軸承。

（3）滾珠壓力軸承由在上的靜環、在下的動環及滾珠構成，倒凹形的靜環從邊緣上包扣住平面形動環，動環內表面上的滾道為圓弧形截面，靜環內表面的滾道為∧形截面，動環與靜環的邊緣之間、靜環與螺柱之間均設有間隙a。

（4）在底座底部設計定位銷，結合Y形支撐座，動環、滾珠和靜環的相對定位關系，能夠快速有效地對轉子軸法蘭左、右對中定位。如圖2所示。

（5）采用螺紋柱導向的形式，能夠有效調節轉子軸法蘭高度，實現高度對中定位，保證了軸系的對中度，提高了組裝效率。

（6）采用滾珠滾動帶動Y形支撐座移動的方式，降低了旋轉螺母的力矩，同時避免了由于滑動摩擦造成相關部件的損壞。

（7）動環、靜環和螺柱之間的間隙設計，給檢測主發軸向間隙、軸系對中組裝帶來了很大的方便。

 

圖1  柴油發電機組軸系對中調整裝置示意圖

圖2  飛輪殼與柴油機吊起對中示意圖

 

二、發電機端蓋與過渡節套

 

      在柴油發電機組中，柴油機和主發電機的軸系對中十分重要。尤其是單支點結構的主發電機，僅在其輸出端布置支撐軸承，另一端只有靠與柴油機曲軸輸出端的連接實現支撐。因此，對于發電機采用單支點結構的柴油發電機組，其組裝中的軸系對中調整是一件很麻煩的事情。現有技術的做法是首先將主發電機殼體與柴油機飛輪殼體通過止口定位連接在一起，實現定子對中組裝，然后再將已組裝在主發電機輸入端的高彈性膜片聯軸器與柴油機飛輪連接在一起，完成轉子對中組裝。

1、雙支點發電機

       雙支點發電機應裝上一彈性聯軸器，對于皮帶驅動的發電機，應確保驅動和被驅動皮帶輪在同一平面上，以避免發電機軸承受到軸向負載，推薦使用螺旋式張力裝置對皮帶張力作精確的調節。不正確的皮帶張力將會導致軸承過度磨損。

2、單支點發電機

      單支發電機的對中很重要，需在發電機底腳下墊薄片，以確保機械加工面的對中。為了運輸及儲存，發電機機殼止口及轉子連接片上涂有防銹層，必須將防銹層除去。通常用甲苯清洗配合面，清洗完后必須及時清洗皮膚。

      如圖3所示。為了與不同的發動機飛輪套相連接，發電機可提供以下所列的端蓋—過渡節套：

      端蓋/過渡節套SAE6、SAE5、SAE4、SAE3、SAE2，其中SAE5和SAE6過渡節套可配合使用。驅動端過渡節套是設計成與半圓頭螺釘相配的，如圖4所示。如BC18的發電機是與SAE5的驅動端過渡節套相配的，必須帶風扇，降低功率輸出。風扇緊固螺釘必須用5.9N·m的扭矩緊固。

 

圖3    HC5單軸承發電機連接過度節套位置圖

圖4  柴油發電機飛輪盤

 

三、對中方法

 

      大型發電機組通常傳動軸很長，長度大于5m，直徑大于500 mm，這些發電機組軸系在安裝操作時，需要多個軸承支撐座，將這些軸承支撐座準確對中，是一項較復雜且耗時的工作。大型機械零部件安裝時孔對中的主要困難在于建立長跨距的中心基準線，尤其在多個孔進行對中測量的時候更為重要，以下是常用的方法。

1、拉鋼絲法

      拉鋼絲法是以標準鋼絲作為測量基準線，在兩端軸承座的中心固定一根平行于被測物體的鋼絲，將鋼絲調整到與基準孔同軸，用專用量具來測量鋼絲與其它孔內徑的間隙，一般測量上下左右4個點，如圖5所示。

      鋼絲的直徑在0.2～0.5 mm之間，在長距離測量時，鋼絲的自重會導致鋼絲下垂，必須結合鋼絲繞度公式計算加以補償后得到偏差值。由于是人工讀取測量結果，測量的精度約為0.1mm，拉鋼絲法主要適用于一些大型的長距離的孔類零件的測量，如活塞式壓縮機氣缸、柴油機機體主軸承孔、柴油發電機組等。

2、上假軸法

      上假軸法是指用假軸作為測量基準線，代替真轉子對軸承座進行對中，在對中精度要求不高的情況下，若假軸能順利從被測孔徑中自由通過則認定為已對中，對中精度要求高的情況下，需要將假軸放入被測孔徑中，轉動假軸，再利用固定在表架上的百分表進行測量。該方法測量精度不高，使用不便，必須定制相應的假軸，且對假軸的表面光滑度、直線度要求較高。上假軸法主要應用于大型發動機、柴油機等生產檢修過程中。

3、望遠鏡法

      望遠鏡法以準直望遠鏡或準直儀等儀器的光軸作為測量基準線，將測量光靶中心調準至各個測量孔的截面中心處，用望遠鏡觀測光靶中心點和光軸中心的偏差，采用光學目視對準法，在長距離測量中可以達到較高的精度0.01 mm，但由于測量距離增加會導致成像模糊，增大目視的主觀誤差，且受望遠鏡自重及望遠鏡支架的影響較大。望遠鏡法多用于被測孔徑比較大的孔類器件，在大型機床、飛機及輪船等制造工業的應用比較多。

4、激光對中儀

      激光對中儀以放置在孔中心的激光發射裝置發出的一束準直激光作為測量基準線，激光發射裝置瞄準接收裝置，將接收裝置安裝在旋轉支架上，并將支架依次固定在待測孔徑內，激光接收裝置與探針相連，探針測量點與PSD的中心距離是一個恒定值，通過探針帶動PSD旋轉，能夠實現孔內任意角度的測量，測量原理如圖6所示。

      采集被測孔徑不同位置的點，激光打在PSD上的位置會發生變化，激光束在接收裝置中掃過的軌跡可以擬合成一個圓，經過對中儀計算處理，為每個測量的孔計算出最適合該小圓的中心及對中需要的調整量。激光對中儀孔對中的精度較高，能夠達到0.001 mm，而且重復性比較好，可以應用于發動機的對中。

 

四、發電機與發動機配套安裝的程序

 

1、裝配前檢查

① 檢查發電機連接軸外圓表面和軸套內孔表面；應確保其光滑無凸起點。

② 檢查發電機連接軸外圓尺寸和軸套內孔尺寸，應符合要求。

2、熱裝發電機軸套

① 將發電機軸套加熱至250℃,保溫120分鐘。(現場若無加溫設備，可將軸套放入機油中加熱。)

② 在發電機連接軸外表面涂抹清潔的機油(涂抹機油的目的是保護軸與軸套配合表面不被拉傷，便于下次拆卸),將軸套推入聯結軸。

注意：發電機軸套應推到底。裝配時嚴禁擊打軸套端面內孔周圍，以免引起內孔凸起變形。

3、發電機對中安裝步驟

      本文以斯坦福單軸承HC/HCK/LV型發電機為例。單軸承發電機的對中度非常關鍵，測量方法如圖5所示。如有必要，需在發電機底腳下墊薄片，以保證加工面的對中度。

（1）對發動機，檢查飛輪配合面至飛輪殼配合面的距離，該尺寸公差應在0.5mm內，這樣才能保證發電機軸承或發動機軸承不受側向推力。

（2）檢查固定法蘭盤片至固定盤的螺栓是否上緊，并固定到位。緊固扭矩值見相關資料。

（3）拆去發電機驅動端網板可操作聯軸器和過渡節套螺栓，檢查配合面是否干凈并無潤滑劑。

（4）HC型發電機檢查法蘭盤片是否和過渡節套止口同心。同心度可在風扇和過渡節套之間墊入楔形木塊來調節，或者用吊繩通過過渡節套窗口將轉子吊起；將發電機靠攏發動機，注意法蘭盤片和飛輪罩止口同時合上。將發電機向發動機進一步靠攏，直至法蘭盤片和飛輪面接觸，此時飛輪殼罩止口也正好到位。對于HCK/LV型發電機，將兩個隨機定位柱銷固定于飛輪水平中心線上的兩個螺紋孔內。將發電機靠攏發動機，使轉子法蘭盤片上的螺孔穿過定位柱銷。將發電機向發動機進一步靠攏，直至法蘭盤片和飛輪面接觸，此時飛輪殼止口也正好到位。

（5）將飛輪殼螺釘和盤片連接螺釘擰上，法蘭盤片和螺釘間需用厚型墊圈。緊固盤片連接螺釘時需對稱緊固，以確保對中。HCK/LV型發電機拆下定位用的雙頭螺栓，并用盤片連接螺釘擰緊。

（6）擰緊飛輪殼螺釘。

（7）擰緊法蘭盤片和飛輪的螺釘，如圖6所示。請參閱發動機手冊使用正確的扭矩。

（8）HC型發電機拆下轉子對中輔助工具（可能是木塊，也可能是螺釘和金屬薄片）。

 

圖5  柴油機飛輪殼對中測量

圖6  飛輪殼螺釘安裝示意圖

 

總結：

      在柴油發電機組的軸系中，轉軸的中心線與軸承槽的中心線的不重合誤差及傾斜度大小，對傳遞力矩、輸出動力產生極大的影響，而且是設備運行安全和使用壽命的關鍵性技術指標。實際上，主動軸與從動軸的不對中誤差是設備產生故障的主要原因。為此，在設備安裝和檢修時，要盡可能地減少中心線不重合誤差和傾斜度，這種減少不重合誤差和傾斜度操作稱為軸系對中找正。由于軸系不對中，使各軸承槽的載荷分布產生周期交變的應力，磨損不均，過早地發生損壞，縮短使用壽命，而且軸系不對中增大聯軸節的摩擦，使發電機組效率下降，運行成本提高。因此，發動機和發電機是柴油發電機組組裝過程中必須了解的兩種機械，它們的協同工作需要對中對齊。合適的對中方法和注意事項是保證發動機和發電機正確對中的關鍵。希望本文能夠幫助讀者深入理解這個問題，避免因為對中不精確導致額外的維修和損失。

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