軸彎曲測量與校直

1、軸彎曲測量與校正教學(xué)目的通過對軸彎曲測量及校直理論學(xué)習(xí)與實際操作，使學(xué)員掌握軸彎曲測量及校直的方法、步驟。能夠進(jìn)行一般的軸彎曲測量，繪制軸彎曲曲線圖，確定軸彎曲的最大彎曲點位置和彎曲值。并根據(jù)軸彎曲的情況選擇適當(dāng)?shù)男Ｖ狈椒ㄟM(jìn)行一般的校直工作。教學(xué)方法通過模擬彎曲軸，理論與實際相結(jié)合，講述軸彎曲測量、校直的方法、過程和操作 要點。教學(xué)內(nèi)容陣由彎曲測量前的檢查-對軸進(jìn)行清掃，外觀檢查，判斷軸的基本情況。?軸彎曲的測量-正確使用百分表測量、記錄轉(zhuǎn)軸各段截面跳動情況，計算繪制截 面彎曲向量圖，根據(jù)各截面彎曲向量圖繪制彎曲曲線圖，分析確定最大彎曲值及最 大彎曲點位置。?直軸前的檢查-對軸進(jìn)行必要的金相檢

2、查，以進(jìn)一步確定軸的整體情況，為直軸 做好前期工作。直軸的方法-機械加壓直軸法；捻打直軸法；局部加熱直軸法；局部加熱加壓直 軸法；內(nèi)應(yīng)力松弛直軸法。概述轉(zhuǎn)動機械是發(fā)電廠設(shè)備組成的重要部分，如汽輪機、發(fā)電機、電動機、給水泵、循 環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、風(fēng)機以及各類中低壓水泵等。這些設(shè)備運行性能的好壞，直接 影響機組的經(jīng)濟(jì)性和安全性。這些轉(zhuǎn)動設(shè)備在發(fā)電廠占據(jù)著極其重要的地位。而對 這些轉(zhuǎn)動設(shè)備最應(yīng)引起重視的莫過于轉(zhuǎn)軸，而最易出現(xiàn)問題的也恰恰在轉(zhuǎn)動軸上。 此外，還有一些設(shè)備雖然不是轉(zhuǎn)動機械，如閥門、設(shè)備的推拉機構(gòu)等，這些設(shè)備中 存在軸向承力的閥桿、推拉桿等，這些閥桿、推拉桿出現(xiàn)彎曲的幾率也較大，實際 檢修

3、中出現(xiàn)異常的幾率會更高，軸、閥桿、推拉桿彎曲是發(fā)電廠設(shè)備設(shè)備故障較高 的部件，轉(zhuǎn)軸、閥桿、推拉桿一般精度較高，價值較大，出現(xiàn)彎曲修復(fù)的必要性很 高。在我們現(xiàn)場可進(jìn)行操作的一般為彎曲情況測量和中小型水泵泵軸、閥桿、推拉 桿的校直。一、軸彎曲測量前的外觀檢查對拆卸后的泵軸、閥桿、推拉桿等表面進(jìn)行外觀檢查時，一般情況下不需要特意加 以修整，只需要清除油污，用細(xì)砂布打光，對有拉毛或有毛刺的地方用什錦鋰修整 光滑，使泵軸清潔即可。檢查是否有溝痕，軸頸表面是否有擦傷、碰痕，如果有， 則應(yīng)專門進(jìn)行修整。清掃檢查完好的軸件可進(jìn)行彎曲測量。經(jīng)檢查，若發(fā)現(xiàn)有以下 情況之一者應(yīng)更換新軸：1. 軸表面發(fā)現(xiàn)裂紋，此裂紋

4、會在交變的負(fù)載下不斷發(fā)展，如不更換會導(dǎo)致短軸的事 故。2. 軸表面有高速液流沖刷的溝槽，尤其是在鍵槽處。3. 軸彎曲較大，經(jīng)多次校直，運行后仍發(fā)現(xiàn)彎曲者。4. 軸彎曲為扭曲者。二、軸彎曲的測量測量軸彎曲時，應(yīng)在室溫狀態(tài)下進(jìn)行。大部分軸可在平板或平整的水泥地上、將兩端軸頸支撐在滾珠架或 V型鐵上進(jìn)行測量。采用軸承或 V形鐵作為支承架，應(yīng)保 證支承架本身的水平度，要求允許偏差小于0.02/1000毫米。重型軸如汽輪機轉(zhuǎn)子軸，一般在本體的軸承上進(jìn)行。測量前應(yīng)將軸向竄動限制在0.10m m以內(nèi)。1.測量步驟1.1測量軸頸的不圓度，其值應(yīng)小于 0.02mm1.2將軸分成若干測量段，測點應(yīng)選在無銹斑、無損

5、傷的軸段上，并測記測點軸段的不圓度。1.3將軸的端面八等分，序號的1點應(yīng)定在有明顯固定記號的位置，如鍵槽、止頭螺 釘孔，以防在擦除等分序號后，失去軸向彎曲方位（圖2-1 ）。1.4為了保證在測量時每次轉(zhuǎn)動的角度一致，應(yīng)在軸端設(shè)一固定的標(biāo)點，如劃針盤、 磁力表座等。1.5裝架百分表時，應(yīng)按圖2-2所示的要求進(jìn)行，并檢查裝好后的百分表靈敏度。圖2-2百分表架裝要求1.6將軸沿序號方向轉(zhuǎn)動，依次測出百分表在各等分點的讀數(shù)， 并將讀數(shù)按測段分別 記錄在圖2-3（a）所示的圖中。根據(jù)記錄圖計算出每個測段截面的彎曲向量值，計算 方法為同直徑讀數(shù)的1/2（即為軸中心彎曲值）。將截面彎曲向量圖繪在測量記錄圖的

6、 下面，如圖2-3 （b）=莓；（b）圖2-3軸彎曲測量記錄+&+1.7根據(jù)各截面彎曲向量圖繪制彎曲曲線圖，縱坐標(biāo)為軸各截面同一軸向的彎曲值， 橫坐標(biāo)為軸全長和各測量截面的距離I （按同一比例繪制）。根據(jù)各交點連成兩條直線， 在直線交點及其兩側(cè)多測幾個截面，將測得的各點連成平滑曲線與兩直線相切，構(gòu) 成軸的彎曲曲線，如圖2-4所示。a 圖2-4軸彎曲曲線+ 4、+廠頭2.軸彎曲狀態(tài)的分析7八+、2.1對軸彎曲狀態(tài)的分析，是依據(jù)軸各截面的測量記錄及彎曲向量圖進(jìn)行的。一從圖y、.dIza*jI/IJ2-4可以看出，該軸的各截面的最大彎曲向量位于同一個軸向， 說明該軸只有一個彎。 2.2如果各

7、截面的最大彎曲向量不在同一方位，則說明該軸不止一個彎。此時應(yīng)根據(jù)截面的最大彎曲向量方位，繪制另一軸向的彎曲曲線圖。2.3對圖2-3 （b）向量圖中所示的三個向量值應(yīng)如何理解？【圖 2-5（a）】圖中序號 2與序號8的彎曲向量，是由于軸心向序號1彎曲0.15mm后所產(chǎn)生的分向量，如圖2-5（ b）所示，只要消除序號1方位的0.15mm則序號2處的0.07mm與序號8處的 0.08mm也就不存在了。2.4圖2-4的彎曲曲線圖是一理想曲線，在實際工作中各種因素的影響，如軸的不圓 度、各軸段的不同軸度及測量誤差等，使各截面的最大向量的連線不是直線。因此 在繪制彎曲曲線圖時，要對各彎曲點進(jìn)行分析，并均衡

8、各彎曲點的關(guān)系。如圖2-6(a)所示各點的連線，是在分析、均衡各點關(guān)系后繪制出的。又如圖2-6 (b)所示，根據(jù)個點的分布情況，就不能用兩條直線簡單地均衡各點的關(guān)系，經(jīng)分析，該軸可能在同一軸向有兩個彎(如圖中的 m n處)為證實分析的正確性，應(yīng)進(jìn)行實際復(fù)測驗證。2.5對曲線圖中直線交點，反映在軸上就是軸的彎曲處，也是直軸時的校直處。若該 點有誤，不僅不能將軸校直，反而將問題搞復(fù)雜，甚至造成軸的報廢，因此在軸的 校直前，必須對校直位置進(jìn)行仔細(xì)復(fù)查，以證實在該處進(jìn)行校直的正確性，這一點 特別重要。3.最大彎曲值與校直量的關(guān)系通常所說的軸的最大彎曲值，是在該軸以原軸承為支點的條件下所測。若改變支點

9、的軸向位置。則最大彎曲值也隨之改變，如圖 2-7 在直軸時，軸的校直量與軸的彎曲值是不同的值。軸的校直量要根據(jù)直軸的方 法、軸的固定方式及監(jiān)測用的百分表架設(shè)位置而定。以圖2-8為例，設(shè)測量時軸的支點距為L,最大彎曲值為0.15mm采用捻打直軸法，監(jiān)測用的百分表架設(shè)在軸上 K 點，叢K點至K1點(校直后百分表位置)就是直軸時的校直量。但不論K點位于軸上何處，KK1值與軸的最大彎曲值有一定的比例關(guān)系，KK1值可用作圖法或數(shù)學(xué)計算求出。三、軸的校直1.直軸前的檢查1.1檢查軸的最大彎曲點位置區(qū)域是否有裂紋。用砂布將要檢查的區(qū)域打磨光，并用進(jìn)行無損探傷檢查。若有裂紋時，應(yīng)及時進(jìn)行處理，否則在直軸時會進(jìn)

10、一步擴大。無法處理的應(yīng)更換新軸。1.3如果軸因摩擦引起的彎曲，則測量摩擦部位和正常部位的表面硬度。若軸的摩擦部位金屬已淬硬，在直軸前就應(yīng)進(jìn)行退火處理。1.4當(dāng)軸的材料不能確定時，應(yīng)取樣進(jìn)行金屬材料分析，注意取樣時不能損傷軸及軸的中心孔。2.直軸的方法2.1機械加壓直軸法把軸放在V型鐵上，兩V型鐵的距離一般為150 200mm軸的最大彎曲點對準(zhǔn)壓力機的壓|頭，在軸的下方或軸的端部裝上百分表，如圖3-1。 圖 3 1下壓的距離應(yīng)略為大于軸的彎曲值，也就是要有一定的過直量。過直量一般不超過 該軸允許的彎曲值。此法直軸一般不需要進(jìn)行加熱處理，但精度不高，常用于一般 閥桿及其他棒類的校直。2.2捻打直軸

11、法捻打直軸法就是通過捻打軸的彎曲處凹面，使該處金屬伸展，將軸校直。此法直軸 精度高、應(yīng)力小、不產(chǎn)生裂紋，多用于彎曲不大、直徑較小的軸的校直。操作時將 軸放在支座上，最大彎曲點的凹部朝上，在支座與軸接觸處應(yīng)以銅板或鋁板之類的 軟金屬或硬木襯墊，軸必須固定牢固。軸的另一端自由懸空，必要時可在懸空端吊 上重物或機械加壓，以增加捻打效果，如圖32所示?用手錘錘擊捻棒，先從1/3圓弧的中心開始，左右相間均勻地捻打。錘擊次數(shù)應(yīng)中3-3所間多，左右兩側(cè)逐漸遞減。軸向錘擊次數(shù)也是有中央向軸的兩端遞減。如圖 示海捻打完一遍，檢查一次軸的伸直情況。軸的伸直開始變化較大，以后由于軸表面 逐漸硬化，軸的伸直也減慢了，

12、經(jīng)過多次捻打效果不顯著時，可以用噴燈將軸表面 加熱到300400 C，進(jìn)行低溫退火再捻打，捻打到最后時要防止過直，但允許有一 定的過直量(0.01-0.02 )。?最后將捻打的部位進(jìn)行低溫退火，消除內(nèi)應(yīng)力和表面硬化。2.3局部加熱直軸法?直軸的原理：軸發(fā)生永久形彎曲往往是因為單側(cè)摩擦過熱而引起的。金屬過熱部位 受熱膨脹。軸產(chǎn)生暫時的熱脹彎曲；與此同時受熱部位的膨脹又受到周圍溫度較低 金屬的限制，而產(chǎn)生很大的壓應(yīng)力，如圖 3-4 (a)。若壓應(yīng)力大于過熱部位的屈服極 限時(金屬材料的屈服極限隨溫度的升高而降低)，將產(chǎn)生塑性變形。圖 3-4 (a)圖 3-4 (b)被塑性壓縮的體積，即為該部位金屬

13、在過熱溫度下應(yīng)膨脹而受周圍限制而不能 脹出的體積。當(dāng)恢復(fù)常溫后，過熱部位收縮后其體積與常溫下原有體積比較，還要 減小被塑性壓縮的體積，并向內(nèi)拉扯周圍金屬，使軸曾受過熱的一邊長度變短，而 其他部分仍恢復(fù)原有長度，于是軸呈現(xiàn)相反向彎曲，過熱處位于凹處，如圖3-4所示。*丸料巾MBiM'iHiuajiiiiiiiiiiii'iiiHUHlliBililljBlAmtolHifli圖3-4局部加熱直軸就是采用這種原理，即在轉(zhuǎn)子凸起部位進(jìn)行局部加熱，使其產(chǎn)生塑性壓縮變形，在冷卻后，反向彎曲而是軸伸直。?直軸的具體做法直軸時將軸的凸起部位向上放置。不需要受熱的部位用石棉制品隔 絕。加熱段用

14、石棉布包起來，下部用水浸濕，上部不要浸水，并留有加熱孔，如圖3-4所示。圖3-4加熱孔周圍的保溫材料層不宜太厚，以免妨礙火嘴的移動。加熱要迅速均勻，并選 用頭號火嘴。加熱從孔中心開始，然后逐漸擴展至邊緣，再從邊緣回到中心。在這 過程中應(yīng)防止火嘴停留在某一點不動，以防止軸局部過熱而加劇彎曲。當(dāng)溫度達(dá)到 600700 C時，即可停止加熱，并立即用干石棉布將加熱孔蓋上，待軸冷卻到室溫 時，測量軸的彎曲情況。若為達(dá)到要求的數(shù)值，可重復(fù)再直一次。在加熱過程中，軸的彎曲度是逐漸增加的。加熱完畢后，軸在冷卻的過程中開始伸 直。隨著溫度的降低，軸不僅回到原彎曲形狀，而且會逐漸向原彎曲的反方向伸直， 如圖所示。

15、最后的軸校直狀態(tài)，要求過直 0.05 0.075mm這個過直量在軸退火后可 以消失。軸直完后，應(yīng)在加熱處進(jìn)行全周退火或整軸退火。對彎曲不大的碳鋼、低 合金鋼軸，用局部加熱直軸法還是比較方便快捷的。2.4 局部加熱加壓直軸法?此法與局部加熱直軸法不同之處，是在加熱之前利用加壓工具使軸的彎曲部位先受 壓，以增加直軸效果。壓力的大小決定于軸兩端支點的距離、軸的直徑及彎曲值。 施加的壓力必須在軸完全冷卻之后方允許卸壓。至于軸的加熱方法、加熱溫度及退 火處理等均與局部加熱直軸法相同。此法直軸效果較前幾種方法好，但不適用于高合金及經(jīng)淬火的軸，而且穩(wěn)定性較差，在運行中有可能向原彎曲形狀再次變形。在直軸過程中

16、沒有達(dá)到校直要求的軸或運行后再次彎曲的軸均允許重復(fù)進(jìn)行校直，但次數(shù)不能過多，一般三次為限。2.5 內(nèi)應(yīng)力松弛直軸法此方法是將軸的最大彎曲處的整個圓周加熱到低于回火溫度3050C，接著向軸的凸起部位加壓，使其產(chǎn)生一定的彈性變形。在高溫下，作用于軸的內(nèi)應(yīng)力逐漸減小， 同時彈性變形逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃?，從而達(dá)到直軸的目的。這種直軸法校直的軸具 有良好的穩(wěn)定性，尤其是對于用合金鋼鍛造或焊接的軸，用這種方法直軸最為可靠。?直軸過程：直軸時用頂絲將承壓支架頂起，使軸頸離開滾動支架約2mm軸的最大彎曲點在正上方。采用電加熱的方法，以 80-100 C/h的溫升速度，升到650C左右 （最高不得超過700C）時恒溫，并開始逐步加力。用千斤頂控制加力的大小，達(dá)到 預(yù)定壓力后即恒壓，在恒壓期間隨時觀察電流、電壓、溫度及軸的撓度的變化，恒 壓時間根據(jù)軸的松弛情況決定。當(dāng)軸的撓度變化極