機(jī)械故障診斷技術(shù) 第3版 課件 張鍵 10-設(shè)備狀態(tài)調(diào)整；11-其他故障診斷技術(shù)

第十章

設(shè)備狀態(tài)調(diào)整設(shè)備故障診斷最終目的是使設(shè)備的各項(xiàng)性能指標(biāo)保持完好，保障生產(chǎn)的連續(xù)性、高效性。因此工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備故障診斷人員往往還承擔(dān)著指導(dǎo)維修，恢復(fù)設(shè)備的應(yīng)有性能的任務(wù)。對(duì)于設(shè)備狀態(tài)的調(diào)整，其指導(dǎo)原則，應(yīng)達(dá)標(biāo)準(zhǔn)等，是本章的學(xué)習(xí)任務(wù)。本章分別講述了滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承、齒輪、聯(lián)軸節(jié)的安裝、調(diào)整工藝和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；轉(zhuǎn)子的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)。10．1滑動(dòng)軸承的間隙與測(cè)量調(diào)整滑動(dòng)軸承是僅發(fā)生滑動(dòng)摩擦的軸承，它又有動(dòng)壓滑動(dòng)軸承和靜壓滑動(dòng)軸承之分。這兩種滑動(dòng)軸承的主要共同點(diǎn)是：軸頸與軸瓦工作表面都被潤(rùn)滑油膜隔開(kāi)，形成液體潤(rùn)滑軸承，它具有吸振能力，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無(wú)噪聲，故能承受較大的沖擊載荷；它們的主要不同點(diǎn)在于動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑油膜形成必須在軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)中才能形成，而靜壓滑動(dòng)軸承是靠外部供給壓力油強(qiáng)迫兩相對(duì)滑動(dòng)面分開(kāi)，以建立承壓油膜，實(shí)現(xiàn)液體潤(rùn)滑的一種滑動(dòng)軸承。下面只介紹動(dòng)壓滑動(dòng)軸承。1．半液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承這種軸承的軸頸與軸承的工作表面并沒(méi)有被潤(rùn)滑油完全隔開(kāi)，只是由于工作表面對(duì)潤(rùn)滑油的吸附作用而形成一層極薄的油膜。它使軸頸與軸瓦表面有一部分直接接觸，另一部分則被油膜隔開(kāi)而不能直接接觸，稱為不完全液體潤(rùn)滑軸承。常用于低速、輕載、間歇工作的場(chǎng)合。

2．液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承這種軸承在工作時(shí)，當(dāng)軸頸轉(zhuǎn)速達(dá)到一定程度，軸頸與軸承之間，被一層潤(rùn)滑油膜完全隔開(kāi)，使兩相對(duì)滑動(dòng)表面不能直接接觸?；瑒?dòng)摩擦變?yōu)闈?rùn)滑油層間的液體摩擦。這樣增加了軸承的承載能力，延長(zhǎng)了軸承的使用壽命。圖10—1液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承的工作原理a)靜止時(shí)b)一定轉(zhuǎn)速下形成的單油楔軸承10.1.1滑動(dòng)軸承工作原理

軸頸在軸承中形成完全液體潤(rùn)滑的工作原理是這樣的：軸在靜止時(shí)，由于軸本身重力F的作用而處于最低位置：此時(shí)潤(rùn)滑油被軸頸擠出，在軸頸和軸承的側(cè)面間形成楔形的間隙(如圖10—1a所示)。當(dāng)軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，液體在流動(dòng)摩擦力的作用下，被帶入軸和孔所形成的楔形間隙處。由于楔形間隙面積逐漸減小，油的分子受到擠壓和本身的動(dòng)能，使此處壓力逐漸升高，對(duì)軸產(chǎn)生一定的壓力P(圖10—1b)，圖中不同長(zhǎng)度的箭頭表示軸瓦上各相位承受壓力p的大小，這些不同大小的p力構(gòu)成一個(gè)假想的曲線稱作油楔，它可以描繪軸承內(nèi)產(chǎn)生的液體動(dòng)壓力分布情況。在油楔壓力作用下，會(huì)將軸抬起而形成厚度為H的油膜。實(shí)質(zhì)上油膜厚度H在軸瓦上各相位是不同的：靠近軸頸上方為H最大，靠近下方為H最小，使軸頸中心與軸承中心偏離一個(gè)距離，稱為偏心距。當(dāng)軸達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，軸頸與軸承表面完全被油膜隔開(kāi)，這就形成了完全液體動(dòng)力潤(rùn)滑的單油楔軸承。由于這類軸承在轉(zhuǎn)動(dòng)中才能形成油膜，所以稱為液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承。形成液體潤(rùn)滑必須具備的條件(1)軸頸與軸承配合應(yīng)有一定的間隙(0.00ld～0.003d)。(2)軸頸應(yīng)保持一定的線速度，以建立足夠的油楔壓力。(3)軸頸、軸承應(yīng)有精確的幾何形狀和較光滑的表面粗糙度。(4)多支承的軸承，應(yīng)保持較高的同軸度要求。(5)應(yīng)保持軸承內(nèi)有充足的具有適當(dāng)粘度的潤(rùn)滑油。10.1.2滑動(dòng)軸承襯的材料(1)灰鑄鐵在低速、輕載和無(wú)沖擊載荷的情況下，可用HT200作軸承襯。(2)銅基軸承合金

主要成分是銅，常用的有鑄造錫青銅ZCuSnlOZn2和鑄造黃銅ZCuZn25A16Fe3Mn3。鑄造錫青銅是一種很好的減摩材料，機(jī)械強(qiáng)度也較高，適用于中速、重載、高溫及有沖擊條件下工作的軸承。鑄造黃銅有良好的抗膠合性，但強(qiáng)度較鑄造錫青銅低。(3)含油軸承采用青銅、鑄鐵粉末，加以適量的石墨粉壓制成型后，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)形成多孔性材料，在120℃時(shí)浸透潤(rùn)滑油，冷至常溫，油就貯在軸承孔隙中。當(dāng)軸頸在軸承中旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生抽吸作用和摩擦熱，油就膨脹而擠入摩擦表面進(jìn)行潤(rùn)滑，軸停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，油也因冷卻而縮回軸承孔隙中去。(4)塑料軸承除了以布為基體的塑料軸承外，我國(guó)還制成了多種尼龍軸承襯，如尼龍6、尼龍1010等，已應(yīng)用于機(jī)床、汽車等機(jī)械中。塑料軸承具有跑合性好、磨損后的屑粒較軟不傷軸頸、抗腐蝕性好、可用水或其它液體潤(rùn)滑等優(yōu)點(diǎn)，但導(dǎo)熱性差，吸水后會(huì)膨脹。(5)巴氏合金它是錫、鉛、銅、銻等的合金，它是常用的軸承合金之一。具有良好的減摩性和耐磨性，但熔點(diǎn)和強(qiáng)度較低，不能單獨(dú)做軸瓦，通常將它澆鑄在青銅、鑄鐵、鋼材等基體上使用。常用于重載、高速和溫度低于110℃的重要軸承，如汽輪機(jī)、大型電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和高速機(jī)床等主軸的軸承。10.1.3滑動(dòng)軸承的裝配一．軸瓦的清洗與檢查首先核對(duì)軸承的型號(hào)，然后用煤油或清洗劑清洗干凈。軸瓦質(zhì)量的檢查可用小銅錘沿軸瓦表面輕輕地敲打，根據(jù)響聲判斷軸瓦有無(wú)裂紋、砂眼及孔洞等缺陷，如有缺陷應(yīng)采取補(bǔ)救措施。二．軸承座的固定軸承座通常用螺栓固定在機(jī)體上。安裝軸承座時(shí)，應(yīng)先把軸瓦裝在軸承座上，再按軸瓦的中心進(jìn)行調(diào)整。同一傳動(dòng)軸上的所有軸承的中心應(yīng)在同一軸線上。同軸度包括垂直與水平兩個(gè)方向。裝配時(shí)可用拉線的方法進(jìn)行找正，如圖10—2所示。之后用涂色法檢查軸頸與軸瓦表面的接觸情況，應(yīng)使所有軸瓦的兩端都與軸頸相接觸，即找正，符合初裝要求后，將軸承座牢固地固定在機(jī)體或基礎(chǔ)上。

圖10—2拉線法檢測(cè)軸承座的同軸度

1鋼線2內(nèi)徑千分尺圖10—3軸瓦直徑過(guò)大

1軸瓦2軸承座圖10—4軸瓦直徑過(guò)小

1軸瓦2軸承座三．軸瓦與軸承座的裝配為將軸上的載荷均勻地傳給軸承座，軸瓦與軸承座有適當(dāng)?shù)呐浜?，一般采用較小的過(guò)盈配合，過(guò)盈量為0.01～0.05mm。要求軸瓦背與軸承座內(nèi)孔應(yīng)有良好的接觸，配合緊密。下軸瓦與軸承座的接觸面積不得小于60％，上軸瓦與軸承蓋的接觸面積不得小于50％。這就要進(jìn)行刮研，刮研的順序是先下瓦后上瓦。刮研軸瓦背時(shí)，以軸承座內(nèi)孔為基準(zhǔn)進(jìn)行修配，直至達(dá)到規(guī)定要求為止。另外，要刮研軸瓦及軸承座的剖分面。軸瓦剖分面應(yīng)高于軸承座剖分面0.05～0.1mm，以便軸承座擰緊后，軸瓦與軸承座具有過(guò)盈配合性質(zhì)。上下兩軸瓦扣合，其接觸面應(yīng)嚴(yán)密，軸瓦的直徑不得過(guò)大，否則軸瓦與軸承座間就會(huì)出現(xiàn)“夾幫”現(xiàn)象如圖10—3所示。軸瓦的直徑也不得過(guò)小，否則在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸瓦在軸承座內(nèi)會(huì)產(chǎn)生顫動(dòng)如圖10—4所示。四．軸瓦與軸頸的刮研用涂色法檢查軸頸與下軸瓦的接觸，應(yīng)注意將軸上的所有零件都裝上。首先在軸頸上涂一層紅鉛油，然后使軸在軸瓦內(nèi)正、反方向各轉(zhuǎn)一周，在軸瓦面較高的地方則會(huì)呈現(xiàn)出色斑，用刮刀刮去色斑。刮研時(shí)，每刮一遍應(yīng)改變一次刮研方向，繼續(xù)刮研數(shù)次，使色斑分布均勻，直到符合要求為止。刮研分為二步，首先要達(dá)到接觸面積均勻地分布在軸瓦的全長(zhǎng)，然后再使接觸點(diǎn)分布均勻。刮研軸瓦時(shí)，必須注意兩個(gè)問(wèn)題：軸瓦與軸頸間的接觸角和接觸點(diǎn)。軸瓦與軸頸之間的接觸表面所對(duì)的圓心角稱為接觸角，此角度過(guò)大，不利潤(rùn)滑油膜的形成，影響潤(rùn)滑效果，使軸瓦磨損加快；若此角度過(guò)小，會(huì)增加軸瓦的壓力，也會(huì)加劇軸瓦的磨損。一般接觸角取為60°～90°。高速軸取小，低速軸取大；輕載取小，重載取大。軸瓦和軸頸之間的接觸點(diǎn)與機(jī)器的特點(diǎn)有關(guān)：

低速及間歇運(yùn)行的機(jī)器

1～1.5點(diǎn)／cm2

中等負(fù)荷及連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器

2～3點(diǎn)／cm2

重負(fù)荷及高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器

3～4點(diǎn)／cm210.1.4間隙的檢測(cè)與調(diào)整滑動(dòng)軸承最理想的情況是在液體摩擦的條件下工作。因?yàn)榇藭r(shí)軸承的工作表面間為潤(rùn)滑油層所隔開(kāi)，使軸與軸承的工作表面幾乎沒(méi)有磨損，因此，理想的工作期限應(yīng)該是十分長(zhǎng)久的。但是，由于機(jī)器在工作過(guò)程中，經(jīng)常需要停止和啟動(dòng)，使速度發(fā)生變化。此外機(jī)器在工作過(guò)程中還會(huì)發(fā)生振動(dòng)和載荷變動(dòng)的情況，這些都將破壞液體摩擦條件而引起磨損?；瑒?dòng)軸承因磨損而不能正常工作，一般表現(xiàn)為兩種基本形式：一種是軸與軸承配合間隙的增加，另一種是軸承的幾何形狀發(fā)生變化。這兩種情況是同時(shí)發(fā)生的。一．間隙的作用及確定軸頸與軸瓦的配合間隙有兩種，一種是徑向間隙，一種是軸向間隙。徑向間隙包括頂間隙和側(cè)間隙。如圖10—5所示。頂間隙為na，側(cè)間隙為δb，軸向間隙為S。圖10—5滑動(dòng)軸承的間隙頂、側(cè)間隙的選擇

頂間隙的主要作用是保持液體摩擦，以利于形成油膜。側(cè)間隙的主要作用是為了積聚和冷卻潤(rùn)滑油。在側(cè)間隙處開(kāi)油溝或冷卻帶，又稱“開(kāi)瓦口”或“開(kāi)幫”，可增加油的冷卻效果，并保證連續(xù)地將潤(rùn)滑油吸到軸承的受載部分，但油溝不可開(kāi)通，否則運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將會(huì)漏油。頂間隙可由計(jì)算決定，也可按經(jīng)驗(yàn)決定。對(duì)于采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的軸承，頂間隙為軸頸直徑的a=0.10％D～0.15％D；對(duì)于采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑的軸承，頂間隙為軸頸直徑的a=0.15％D～0.20％D。如果負(fù)荷作用在上軸瓦時(shí)，上述頂間隙值應(yīng)減小1.5％。側(cè)間隙兩側(cè)應(yīng)相等，單側(cè)間隙應(yīng)為頂間隙的b=1／2a～2／3a。軸向間隙的作用是軸在溫度變化時(shí)有自由伸長(zhǎng)的余地。

S=S1＋S2=αL⊿T＋0.2mm二．間隙的測(cè)量與調(diào)整1．壓鉛測(cè)量法壓鉛法測(cè)量較為精確，測(cè)量時(shí)先將軸承蓋打開(kāi)，用直徑為頂間隙1.5～2倍、長(zhǎng)度為15～40mm的軟鉛絲或軟鉛條，分別放在軸頸上和軸瓦的剖分面上。如圖10—7所示，因軸頸表面光滑，為了防止滑落，可用潤(rùn)滑脂粘住。然后放上軸承蓋，對(duì)稱而均勻地?cái)Q緊連接螺栓，再用塞尺檢查軸瓦剖分面間的間隙是否均勻相等。最后打開(kāi)軸承蓋，用千分尺測(cè)量被壓扁的軟鉛絲的厚度。其頂間隙的平均值按下列公式計(jì)算：圖10—7壓鉛測(cè)量軸承頂間隙10．2滾動(dòng)軸承的間隙與測(cè)量調(diào)整

滾動(dòng)軸承由外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體、保持架四部分組成。工作時(shí)滾動(dòng)體在內(nèi)、外圈的滾道上滾動(dòng)，形成滾動(dòng)摩擦。它具有阻力小、效率高、軸向尺寸小、裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)，是機(jī)械設(shè)備中最常見(jiàn)；也是最重要的零件。10．2．1滾動(dòng)軸承的分類還有其它分類，請(qǐng)見(jiàn)教材。滾動(dòng)軸承的分類1．按軸承所能承受的負(fù)荷方向或公稱接觸角α分類2．按軸承的滾動(dòng)體種類分類(1)．向心軸承

(主要承受徑向負(fù)荷0°≤α≤45°)(2)．推力軸承

(主要承受軸向負(fù)荷45°≤α≤90°)(3)．組合軸承1）徑向接觸軸承（α=0°的向心軸承）2）角接觸向心軸承（0°<α≤45°）1）軸向接觸軸承（α=90°的向心軸承）2）角接觸推力軸承（45°<α≤90°）(1)．球軸承——滾動(dòng)體為球體(2)．滾子軸承1）圓柱滾子軸承2）滾針軸承3）圓錐滾子軸承4）調(diào)心滾子軸承（鼓形滾子）常用的滾動(dòng)軸承圖例深溝球軸承

角接觸球軸承

圓錐滾子軸承

圓柱滾子軸承圖10—8單列向心類軸承推力球軸承

推力圓柱滾子軸承

推力調(diào)心滾子軸承

圖10—10軸向推力類軸承調(diào)心球軸承調(diào)心滾子軸承

圖10—9雙列自調(diào)心類軸承10．2．2滾動(dòng)軸承的精度等級(jí)與配合制度1．滾動(dòng)軸承的精度等級(jí)滾動(dòng)軸承的基本尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度，按GB/T271—1997規(guī)定，在原來(lái)五個(gè)等級(jí)P0、P6、P5、P4、P2的基礎(chǔ)上，增加了P6X、SP、UP三個(gè)等級(jí)?；境叽缇仁侵篙S承內(nèi)徑、外徑和寬度等尺寸的加工精度。旋轉(zhuǎn)精度是指內(nèi)圈和外圈的徑向跳動(dòng)，內(nèi)圈的端面跳動(dòng)，外圈表面對(duì)基準(zhǔn)面的垂直度以及內(nèi)外圈端面的平行度等。具體數(shù)值可查有關(guān)軸承手冊(cè)。2．滾動(dòng)軸承配合的制度滾動(dòng)軸承是專業(yè)公司廠大量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)部件，其內(nèi)孔和外徑出廠時(shí)均已按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定，因此軸承的內(nèi)徑與軸的配合應(yīng)為基孔制，外徑與軸承座孔的配合應(yīng)為基軸制。配合的松緊程度由軸和軸承座孔的尺寸公差來(lái)保證。圖10一11軸承內(nèi)徑與軸的配合關(guān)系軸承內(nèi)徑與軸的配合關(guān)系圖10一11中Admp為軸承內(nèi)徑公差帶。若軸承內(nèi)徑與軸采用過(guò)渡配合，軸的公差選擇h6、h5，可用打擊法裝配；軸的公差選擇j5、js6、j6，采用壓裝法；軸的公差選擇k5～m6，為過(guò)盈配合，只能采用油浴加熱法裝配。軸承外徑與軸承座孔的配合一般情況下，軸承外徑與軸承座孔的配合不取過(guò)盈配合，因?yàn)橐A(yù)留軸承工作時(shí)的熱膨脹量。工作溫度與環(huán)境溫度的溫差較小時(shí)，軸承座孔的尺寸精度可取JS6、K6、K7；溫差較大，取J6、J7。圖10一12軸承外徑與軸承座孔的配合關(guān)系3．滾動(dòng)軸承配合的選用滾動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸頸的配合，外圈與軸承座孔的配合，一般大多選用過(guò)渡配合，其配合間隙和過(guò)盈量直接影響軸承工作性能、精度和使用壽命。軸承壓裝入軸頸和軸承座孔后，會(huì)使軸承的徑向間隙減少，其減少量可用下式算出：當(dāng)內(nèi)圈壓配在軸頸上時(shí)△=（0.55～0.6）Y

當(dāng)外圈壓配在軸承座孔中時(shí)：△=（0.63～0.7）Y

式中△——安裝后徑向間隙減少量（μm）。

Y——軸承安裝時(shí)的過(guò)盈量（μm）。這個(gè)徑向間隙減少量直接影響軸承工作時(shí)允許的熱膨脹量，軸承溫度較高，而允許的熱膨脹量不夠，將給軸承產(chǎn)生很大的附加熱載荷，使軸承的工作壽命急劇下降。10．2．3滾動(dòng)軸承的裝配工藝1．裝配前的準(zhǔn)備工作滾動(dòng)軸承是一種精密部件，其內(nèi)外圈和滾動(dòng)體都具有較高的精度和較細(xì)的表面粗糙度，認(rèn)真做好裝配前的準(zhǔn)備工作，是保證裝配質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

(1)按所裝的軸承，準(zhǔn)備好所需的工具和量具。

(2)按圖樣的要求檢查與軸承相配的零件，如軸、軸承座。端蓋等表面是否有凹陷、毛刺、銹蝕和固體的微粒。

(3)用汽油或煤油清洗與軸承配合的零件，并用干凈的布仔細(xì)擦凈，然后涂上一層薄油。

(4)檢查軸承型號(hào)、數(shù)量與圖樣要求是否一致。

(5)清洗軸承時(shí)，如軸承用防銹油封存的可用汽油或煤油清洗；如用厚油和防銹油脂防銹的軸承，可用輕質(zhì)礦物油加熱溶解清洗(油溫不超過(guò)100℃)，把軸承浸入油內(nèi)，待防銹油脂溶化后即從油中取出，冷卻后再用汽油或煤油清洗。經(jīng)過(guò)清洗的軸承不能直接放在工作臺(tái)上，應(yīng)墊以干凈的布或紙。對(duì)于兩面帶防塵蓋、密封圈或涂有防銹潤(rùn)滑兩用油脂的軸承不需進(jìn)行清洗。2.滾動(dòng)軸承的裝配方法滾動(dòng)軸承的裝配方法應(yīng)根據(jù)軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸大小和軸承部件的配合性質(zhì)而定。裝配時(shí)的壓力應(yīng)直接加在待配合的套圈端面上，不能通過(guò)滾動(dòng)體傳遞壓力。(1)內(nèi)圈圓柱孔滾動(dòng)軸承的裝配根據(jù)配合的松緊程度，裝配方法分為：錘入法、壓裝法、油浴熱裝法。這些方法沒(méi)有截然的分界，主要受裝配現(xiàn)場(chǎng)的裝配機(jī)具條件所限制，當(dāng)然大過(guò)盈量的裝配必須采用熱裝法。錘入法錘入法用于幾乎沒(méi)有過(guò)盈的配合，其裝配過(guò)程和步驟如下：在干凈的兩裝配表面涂上潤(rùn)滑油。軸承內(nèi)圈（或外圈）對(duì)正軸（或座孔），開(kāi)始時(shí)，先用手錘的木柄打擊軸承內(nèi)圈（或外圈），要對(duì)稱地打擊到內(nèi)圈（或外圈）的圓周，保持內(nèi)圈（或外圈）均勻地裝入。裝到一定程度，用銅棒墊在內(nèi)圈（或外圈）上，用錘頭打擊銅棒，繼續(xù)對(duì)稱、均勻的推進(jìn)，直到軸承裝入到位。嚴(yán)禁打擊保持架或滾動(dòng)體。打擊力的作用點(diǎn)應(yīng)靠近配合面。錘入法需要的工裝機(jī)具條件最少，適合小規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)維修裝配。壓裝法壓裝法是使用壓力機(jī)具將軸承壓入到裝配部位，用于過(guò)盈量不大的裝配要求。裝配步驟的前兩步與錘入法相同——涂油與對(duì)正，壓入時(shí)，使用預(yù)先準(zhǔn)備的壓套墊在軸承上，在壓力機(jī)的推力下，壓裝到位。壓裝法和錘入法屬于冷裝配，適用于所有的小直徑軸承裝配。大過(guò)盈量的軸承裝配或大直徑的軸承裝配因?yàn)檫^(guò)盈量的絕對(duì)數(shù)值大，壓入法會(huì)擠傷配合表面，達(dá)不到所需的配合抱緊力，只能采用油浴熱裝法。熱裝法油浴熱裝法是將軸承加熱，使內(nèi)圈的直徑熱膨脹到輕松推入軸頸的程度來(lái)進(jìn)行裝配。油溫加熱到100℃左右（低于油的閃點(diǎn)溫度），用鐵絲作成掛鉤，將軸承掛在鉤子上，入油槽10～30分鐘（加熱時(shí)間依軸承大小而定），注意軸承不許落底，防止加熱不均勻，可在油槽內(nèi)放置網(wǎng)格物墊起。裝配時(shí)，用手悶子（專用的耐高溫手套）捧著軸承一次裝配到位。注意：熱裝時(shí)，中途不得停止。一旦冷卻，就極難撼動(dòng)。圖10一13圓錐孔滾動(dòng)軸承的裝配a)直接裝在錐度軸頸上b)裝在緊定套上c)裝在退卸套上(2)內(nèi)圈圓錐孔滾動(dòng)軸承的裝配

圓錐孔滾動(dòng)軸承可直接裝在帶有錐度的軸頸上，或裝在退卸套和緊定套的錐面上。這種軸承一般要求有比較緊的配合，但這種配合不是由軸頸尺寸公差決定，而是由軸頸壓進(jìn)錐形配合面的深度而定。配合的松緊程度，靠在裝配過(guò)程中時(shí)時(shí)測(cè)量徑向游隙而把握。對(duì)不可分離型的滾動(dòng)軸承的徑向游隙可用厚薄規(guī)測(cè)量。對(duì)可分離的圓柱滾子軸承，可用外徑千分尺測(cè)量?jī)?nèi)圈裝在軸上后的膨脹量，用其代替徑向游隙減小量。如圖10一13。圖10一14推力球軸承的裝配(3)推力球軸承的裝配對(duì)于推力球軸承在裝配時(shí)，應(yīng)注意區(qū)分緊環(huán)和松環(huán)，松環(huán)的內(nèi)孔比緊環(huán)的內(nèi)孔大，故緊環(huán)應(yīng)靠在與軸肩端面上(圖10—14)左端的緊環(huán)靠在圓螺母的端面上，若裝反了將使?jié)L動(dòng)體喪失作用，同時(shí)會(huì)加速配合零件間的磨損。推力球軸承的游隙可用圓螺母來(lái)調(diào)整。10．2．4滾動(dòng)軸承的游隙及調(diào)整滾動(dòng)軸承的游隙調(diào)整是為了保證軸在軸承中能均勻地轉(zhuǎn)動(dòng)，以及使軸在受熱時(shí)能不受阻礙的熱膨脹伸長(zhǎng)。圖10一15滾動(dòng)軸承的游隙1．滾動(dòng)軸承的游隙滾動(dòng)軸承的游隙有兩個(gè)概念：一個(gè)是指單個(gè)軸承自身而言，另一個(gè)是指整個(gè)軸系的兩個(gè)支撐軸承言。為了區(qū)分，也有將后者稱為軸承的軸向間隙。所謂游隙是將軸承的一個(gè)套圈（內(nèi)圈或外圈）固定，另一套圈沿著徑向或軸向的最大活動(dòng)量，如圖10—15所示。滾動(dòng)軸承游隙分徑向游隙和軸向游隙兩類。徑向的最大活動(dòng)量稱徑向游隙，軸向的最大活動(dòng)量稱軸向游隙。兩類游隙之間存在正比關(guān)系：一般說(shuō)來(lái)，徑向游隙愈大，則軸向游隙也愈大，反之徑向游隙愈小，軸向游隙也愈小。游隙的分類與定義(1)軸承的徑向游隙

軸承徑向游隙的大小，通常作為軸承旋轉(zhuǎn)精度高低的一項(xiàng)指標(biāo)。由于軸承所處的狀態(tài)不同，徑向游隙分為原始游隙、配合游隙和工作游隙。原始游隙——軸承在未安裝前自由狀態(tài)下的游隙。配合游隙——軸承裝配到軸上和軸承座內(nèi)的軸承內(nèi)部游隙。其游隙大小由過(guò)盈量決定。配合游隙一般小于原始游隙。由于軸及座孔的不圓度影響，配合游隙沿圓周方向是非均勻的。最小游隙在軸頸橢圓的長(zhǎng)軸與座孔橢圓的短軸重合時(shí)。工作游隙——軸承在工作時(shí)，因內(nèi)外圈的溫度差產(chǎn)生的非均勻熱膨脹使配合游隙減小，又因工作負(fù)荷的作用，使?jié)L動(dòng)體與套圈產(chǎn)生彈性變形而使游隙增大。(2)軸承的軸向游隙由于有些軸承結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)或?yàn)榱颂岣咻S承的旋轉(zhuǎn)精度，減小或消除其徑向游隙。所以有些軸承的游隙必須在裝配或使用過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整軸承內(nèi)、外圈的相對(duì)位置而確定。例如角接觸球軸承和圓錐滾子軸承等，在調(diào)整游隙時(shí)，通常是將軸向游隙值作為調(diào)整和控制游隙大小的依據(jù)。(3)軸承的軸向間隙軸承的軸向間隙指的是當(dāng)軸的一端軸承為定位軸承，另一端為熱膨脹自由軸承條件下，所允許的最大軸向伸長(zhǎng)量。圖10一16軸承預(yù)緊原理2．滾動(dòng)軸承的預(yù)緊某些高精度的切削機(jī)床主軸需要高精度的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)然這種設(shè)備的工作條件需要恒溫環(huán)境。這就需要通過(guò)軸承預(yù)緊過(guò)程來(lái)調(diào)整滾動(dòng)軸承的游隙。預(yù)緊的原理如圖10—16所示，即在裝配角接觸球軸承或深溝球軸承時(shí)，如給軸承內(nèi)圈或外圈以一定的軸向預(yù)負(fù)荷F，這時(shí)內(nèi)、外圈將發(fā)生相對(duì)位移，位移量可用百分表測(cè)出。結(jié)果消除了內(nèi)、外圈與滾動(dòng)體的游隙，并產(chǎn)生了初始接觸的彈性變形，這種方法稱為預(yù)緊。預(yù)緊后的軸承便于控制正確的游隙，從而提高軸的旋轉(zhuǎn)精度。a)利用內(nèi)外圈墊片的厚度差b)利用窄外圈c)利用窄內(nèi)圈圖10一17預(yù)緊方式3．滾動(dòng)軸承的軸向間隙滾動(dòng)軸承的徑向游隙分為不可調(diào)和可調(diào)兩種，因此軸向間隙的計(jì)算也有兩種方法。(1)徑向游隙不可調(diào)軸承因?yàn)檩S系在工作時(shí)受熱膨脹會(huì)產(chǎn)生軸向伸長(zhǎng)，這樣內(nèi)外圈相對(duì)移動(dòng)而使軸承中的徑向游隙減小，甚至使?jié)L動(dòng)體在內(nèi)外圈之間卡住，發(fā)生燒損。所以在雙支承的軸系中，常常將其中一個(gè)軸承與端蓋間預(yù)留軸向間隙δ，δ的值可按下面公式計(jì)算：

mm

按上式確定的軸向間隙只應(yīng)用于徑向游隙與軸向游隙均不可調(diào)整的軸承，而不適用于單列徑向滾柱軸承、長(zhǎng)滾柱軸承和螺旋滾柱軸承，因?yàn)檫@類軸承對(duì)軸的熱伸長(zhǎng)沒(méi)有妨礙，因此這類軸承在外圈兩端不許留有間隙。(2)徑向游隙可調(diào)軸承單列圓錐滾柱軸承是在裝配時(shí)需要調(diào)整間隙的軸承之一。其間隙分為兩部份：

1.軸熱伸長(zhǎng)所需的間隙；

2.徑向熱膨脹量在軸向上的所需長(zhǎng)度。徑向熱膨脹量在軸向上的所需長(zhǎng)度由下式計(jì)算：（如圖10—18所示）

mm

圓錐滾柱軸承的軸向間隙：

mm圖10—18圓錐滾柱軸承間隙4．滾動(dòng)軸承的發(fā)熱原因滾動(dòng)軸承發(fā)熱是因?yàn)樵谶\(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中內(nèi)部存在摩擦，嚴(yán)重的摩擦?xí)斐奢S承過(guò)度發(fā)熱，甚至燒損。過(guò)度發(fā)熱會(huì)造成原調(diào)整的間隙不夠，給軸承產(chǎn)生過(guò)大的附加應(yīng)力，進(jìn)一步破壞潤(rùn)滑條件，減少軸承的工作壽命。摩擦的程度取決于：相對(duì)運(yùn)動(dòng)的形式（滾動(dòng)、滑動(dòng)、竄動(dòng)）、速度的大小和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度。壓力的大小。它一方面直接影響接觸面摩擦力的大小，另一方面影響彈性變形的程度，這種彈性變形引起金屬內(nèi)部晶粒間的摩擦。這兩種摩擦都會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱。軸承材料摩擦系數(shù)的大小。軸承裝配的正確程度，分為兩方面：1.受力的平均程度；2.間隙的合適程度。潤(rùn)滑狀態(tài)軸承老化程度。解決軸承發(fā)熱的關(guān)鍵在于引起發(fā)熱的主要原因是哪一個(gè)（有時(shí)不止一個(gè)）。然后對(duì)癥下藥，采取相應(yīng)的措施，才能很好地解決軸承發(fā)熱的問(wèn)題。圖10—19軸承的油霧潤(rùn)滑5．滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑劑分潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂和固體潤(rùn)滑劑三類。

1．潤(rùn)滑油

潤(rùn)滑油的內(nèi)摩擦較小，在高速和高溫條件下仍具有良好的潤(rùn)滑性能。高速軸承一般均采用油浴潤(rùn)滑。當(dāng)轉(zhuǎn)速高于10000r／min時(shí)，需采用滴油或霧化等方法進(jìn)行潤(rùn)滑，如圖10—19所示。

2．潤(rùn)滑脂

潤(rùn)滑脂不易滲漏，不需經(jīng)常添加，而且密封裝置簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)也較方便，并有防塵和防潮能力，但其內(nèi)摩擦大，且稀稠受溫度變化的影響較大。所以潤(rùn)滑脂一般常用于轉(zhuǎn)速和溫度都不很高的場(chǎng)合。

3．固體潤(rùn)滑劑

當(dāng)一般潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂不能滿足使用要求時(shí)，可采用固體潤(rùn)滑劑。常用的固體潤(rùn)滑劑是二硫化鉬，它可以作為潤(rùn)滑脂的添加劑，也可用粘結(jié)劑將其粘接在滾道、保持器和滾動(dòng)體上，形成固體潤(rùn)滑膜。10．3齒輪的裝配與調(diào)整齒輪傳動(dòng)裝置的形式不同，裝配工作的要求是不同的。封閉齒輪箱且采用滾動(dòng)軸承的齒輪傳動(dòng)，兩軸的中心距和相對(duì)位置完全由箱體軸承孔的加工精度來(lái)決定。齒輪傳動(dòng)的裝配工作只是通過(guò)修整齒輪傳動(dòng)的制造偏差，沒(méi)有兩軸裝配的內(nèi)容。封閉齒輪箱采用滑動(dòng)軸承時(shí)，在軸瓦的刮研過(guò)程中，使兩軸的中心距和相對(duì)位置在較小范圍內(nèi)得到適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對(duì)具有單獨(dú)軸承座的開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，在裝配時(shí)除了修整齒輪傳動(dòng)的制造偏差，還要正確裝配齒輪軸，這樣才能保證齒輪傳動(dòng)的正確連接。10．3．1齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)與公差一．圓柱齒輪的精度圓柱齒輪的精度包括以下4個(gè)方面：

(1)傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性精度。指齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，齒輪的最大轉(zhuǎn)角誤差在允許的偏差內(nèi)，從而保證從動(dòng)件與主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致。

(2)傳動(dòng)的平穩(wěn)性精度。指齒輪傳動(dòng)瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化。由于齒形加工誤差等因素的影響，使齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)，引起振動(dòng)和噪聲。

(3)接觸精度。指齒輪傳動(dòng)時(shí)，齒與齒表面接觸是否良好。接觸精度不好，會(huì)造成齒面局部磨損加劇，影響齒輪的使用壽命。

(4)齒側(cè)間隙。它是指齒輪傳動(dòng)時(shí)非工作齒面間應(yīng)留有一定的間隙，這個(gè)間隙對(duì)儲(chǔ)存潤(rùn)滑油、補(bǔ)償齒輪傳動(dòng)受力后的彈性變形、熱膨脹以及齒輪傳動(dòng)裝置制造誤差和裝配誤差等都是必須的。否則，齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中可能造成卡死或燒傷。目前我國(guó)使用的圓柱齒輪公差標(biāo)準(zhǔn)是GB/Tl0095—2001，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)齒輪及齒輪副規(guī)定了13個(gè)精度等級(jí)，精度由高到低依次為0，1，2，3，…，12級(jí)。0、1、2級(jí)精度的加工工藝和測(cè)量手段要求較高，屬于待發(fā)展的精度等級(jí)。3、4級(jí)屬精密等級(jí)；6～8級(jí)屬中等精度等級(jí)，常用于機(jī)床中；9～12級(jí)為低精度級(jí)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了齒輪的傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性精度、傳動(dòng)的平穩(wěn)性精度、接觸精度等，一般情況下，選用相同的精度等級(jí)。根據(jù)齒輪使用要求和工作條件的不同，允許選用不同的精度等級(jí)。選用不同的精度等級(jí)時(shí)以不超差一級(jí)為宜。二．圓柱齒輪公差按齒輪各項(xiàng)誤差對(duì)傳動(dòng)的主要影響，將齒輪的各項(xiàng)公差分為I、Ⅱ、Ⅲ3個(gè)公差組。第I組為運(yùn)動(dòng)精度指標(biāo)，有齒圈徑向圓跳動(dòng)公差、公法線長(zhǎng)度變動(dòng)公差等項(xiàng)。第Ⅱ組為工作平穩(wěn)性指標(biāo)，有齒距和基節(jié)極限偏差、切向和徑向綜合公差等指標(biāo)。第Ⅲ組是接觸精度指標(biāo)，有齒向公差、接觸線公差等項(xiàng)指標(biāo)。在生產(chǎn)中，不必對(duì)所有公差項(xiàng)目同時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，而是將同一公差級(jí)組內(nèi)的各項(xiàng)指標(biāo)分為若干個(gè)檢驗(yàn)組，根據(jù)齒輪副的功能要求和生產(chǎn)規(guī)模，在各公差組中，選定一個(gè)檢驗(yàn)組來(lái)檢驗(yàn)齒輪的精度。圓柱齒輪傳動(dòng)的公差參見(jiàn)GBl0095—88《漸開(kāi)線圓柱齒輪精度》。10．3．2齒輪傳動(dòng)的裝配一．圓柱齒輪的裝配對(duì)于金屬壓力加工、冶金和礦山機(jī)械的齒輪傳動(dòng)，由于傳動(dòng)力大，圓周速度不高，因此齒面接觸精度和齒側(cè)間隙要求較高，而對(duì)運(yùn)動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性精度要求不高。齒面接觸精度和適當(dāng)?shù)凝X側(cè)間隙與齒輪與軸、齒輪軸組件與箱體的正確裝配有直接關(guān)系。圓柱齒輪傳動(dòng)的裝配過(guò)程，一般是先把齒輪裝在軸上，再把齒輪軸組件裝入齒輪箱。1．齒輪與軸的裝配齒輪與軸的連接形式有空套連接、滑移連接和固定連接三種?？仗走B接的齒輪與軸的配合性質(zhì)為間隙配合，其裝配精度主要取決于零件本身的加工精度。因此在裝配前應(yīng)仔細(xì)檢查軸、孔的尺寸是否符合要求，以保證裝配后的間隙適當(dāng)，裝配中還可將齒輪內(nèi)孔與軸進(jìn)行配研，通過(guò)對(duì)齒輪內(nèi)孔的修刮使空套表面的研點(diǎn)均勻，從而保證齒輪與軸接觸的均勻度?；讫X輪與軸之間仍為間隙配合，一般多采用花鍵連接，其裝配精度也取決于零件本身的加工精度。裝配前應(yīng)檢查軸和齒輪相關(guān)表面和尺寸是否合乎要求；對(duì)于內(nèi)孔有花鍵的齒輪，其花鍵孔會(huì)因熱處理而使直徑縮小，可在裝配前用花鍵推刀修整花鍵孔，也可用涂色法修整其配合面，以達(dá)到技術(shù)要求。裝配完成后應(yīng)注意檢查滑移齒輪的移動(dòng)靈活程度。不允許有沮滯，同時(shí)用手扳動(dòng)齒輪時(shí)，應(yīng)無(wú)歪斜、晃動(dòng)等現(xiàn)象發(fā)生。固定連接的齒輪與軸的配合，輕載齒輪多為過(guò)渡配合（有少量的過(guò)盈），重載齒輪多采用過(guò)盈配合。對(duì)于過(guò)盈量不大的齒輪和軸在裝配時(shí)，可用錘子敲擊裝入；當(dāng)過(guò)盈量較大時(shí)可用熱裝或?qū)Ｓ霉ぞ哌M(jìn)行壓裝；過(guò)盈量很大的齒輪，則可采用液壓無(wú)鍵連接等裝配方法將齒輪裝在軸上。在進(jìn)行裝配時(shí)，要盡量避免齒輪出現(xiàn)齒輪偏心、齒輪歪斜和齒輪端面未貼緊軸肩等情況。圖10—20齒輪徑向圓跳動(dòng)誤差的檢查齒輪徑向圓跳動(dòng)誤差的檢查

對(duì)于精度要求較高的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，齒輪裝到軸上后，應(yīng)進(jìn)行徑向圓跳動(dòng)和端面圓跳動(dòng)的檢查。其檢查方法如圖10—20所示：將齒輪軸架在兩頂尖上(或V形鐵上)，測(cè)量齒輪徑向跳動(dòng)量時(shí)，在齒輪齒間放一圓柱檢驗(yàn)棒，將干分表測(cè)頭觸及圓柱檢驗(yàn)棒上母線得出一個(gè)讀數(shù)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，每隔3～4個(gè)輪齒測(cè)出一個(gè)讀數(shù)，在齒輪旋轉(zhuǎn)一周范圍內(nèi)，千分表讀數(shù)的最大代數(shù)差即為齒輪的徑向圓跳動(dòng)誤差。檢查端面圓跳動(dòng)量時(shí)，將千分表的測(cè)頭觸及齒輪端面上，在齒輪旋轉(zhuǎn)一周范圍內(nèi)，千分表讀數(shù)的最大代數(shù)差即為齒輪的端面圓跳動(dòng)誤差(測(cè)量時(shí)注意保證軸不發(fā)生軸向竄動(dòng))。2．圓柱齒輪傳動(dòng)裝配的技術(shù)要求：對(duì)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配技術(shù)要求是：（1）配合齒輪孔與軸的配合要滿足使用要求。例如，對(duì)固定聯(lián)接齒輪不得有偏心和歪斜現(xiàn)象；對(duì)滑移齒輪不應(yīng)有咬死或阻滯現(xiàn)象；對(duì)空套在軸上的齒輪，不得有晃動(dòng)現(xiàn)象。（2）中心距和側(cè)隙保證齒輪有準(zhǔn)確的安裝中心距和適當(dāng)?shù)膫?cè)隙。側(cè)隙過(guò)小，齒輪傳動(dòng)不靈活，熱脹時(shí)會(huì)卡齒，從而加劇齒面磨損；側(cè)隙過(guò)大，換向時(shí)空行程大，易產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)。（3）齒面接觸精度保證齒面有一定的接觸斑點(diǎn)和正確的接觸位置，這兩者是有互相聯(lián)系的，接觸位置不正確同時(shí)也反映了兩嚙合齒輪的相互位置誤差。（4）齒輪定位變換機(jī)構(gòu)應(yīng)保證齒輪準(zhǔn)確的定位，其錯(cuò)位量不得超過(guò)規(guī)定值。（5）平衡對(duì)轉(zhuǎn)速較高的大齒輪，一般應(yīng)在裝配到軸上后再作動(dòng)平衡檢查，以免振動(dòng)過(guò)大。3．齒輪軸組件裝入箱體齒輪軸組件裝入箱體是保證齒輪嚙合質(zhì)量的關(guān)鍵工序。因此在裝配前，除對(duì)齒輪、軸及其他零件的精度進(jìn)行認(rèn)真檢查外，對(duì)箱體的相關(guān)表面和尺寸也必須進(jìn)行檢查，檢查的內(nèi)容一般包括孔中心距、各孔軸線的平行度、袖線與基面的平行度、孔軸線與端面的垂直度以及孔軸線間的同軸度等。檢查無(wú)誤后，再將齒輪軸組件按圖樣要求裝入齒輪箱內(nèi)。4．裝配質(zhì)量檢查

齒輪組件裝入箱體后，嚙合質(zhì)量主要通過(guò)齒輪副中心距偏差、齒側(cè)間隙、接觸精度等進(jìn)行檢查。（1）測(cè)量中心距偏差值。中心距偏差可用內(nèi)徑千分尺測(cè)量。圖10—21為內(nèi)徑千分尺及方水平測(cè)量中心距示意圖。（2）齒側(cè)間隙檢查。齒側(cè)間隙的大小與齒輪模數(shù)、精度等級(jí)和中心距有關(guān)。齒側(cè)間隙大小在齒輪圓周上應(yīng)當(dāng)均勻，以保證傳動(dòng)平穩(wěn)，沒(méi)有沖擊和噪聲；在齒的長(zhǎng)度上應(yīng)相等，以保證齒輪間接觸良好。圖10—21齒輪中心距的測(cè)量圖10—22壓鉛法測(cè)量齒側(cè)間隙齒側(cè)間隙的檢查方法

齒側(cè)間隙的檢查方法有壓鉛法和千分表法兩種。

1）壓鉛法。此法簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確，應(yīng)用較多。具體測(cè)量方法是：在小齒輪齒寬方向上如圖10—22所示，放置兩根以上的鉛絲（供電用的保險(xiǎn)絲），鉛絲的直徑根據(jù)間隙的大小選定，鉛絲的長(zhǎng)度以壓上3個(gè)齒為好，并用干油粘在齒上。轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪將鉛絲壓好后，用干分尺或精度為0.02mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量壓扁的鉛絲的厚度。在每條鉛絲的壓痕中，厚度小的是工作側(cè)隙，厚度較大的是非工作側(cè)隙，最厚的是齒頂間隙。輪齒的工作側(cè)隙和非工作側(cè)隙之和即為齒側(cè)間隙。

2)千分表法。此法用于較精確的嚙合。如機(jī)床等機(jī)加工設(shè)備。（3）齒輪接觸精度的檢驗(yàn)。評(píng)定齒輪接觸精度的綜合指標(biāo)是接觸斑點(diǎn)，即裝配好的齒輪副在輕微制動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)后齒側(cè)面上分布的接觸痕跡。可用涂色法檢查，方法是：將齒輪副的一個(gè)齒輪側(cè)面涂上一層紅鉛粉，并在輕微制動(dòng)下，按工作方向轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪2～3轉(zhuǎn)，檢查在另一齒輪側(cè)面上留下的痕跡斑點(diǎn)。正常嚙合的齒輪，接觸斑點(diǎn)應(yīng)在節(jié)圓處上下對(duì)稱分布，并有一定面積，具體數(shù)值可查有關(guān)手冊(cè)。

圖10—24圓柱齒輪的接觸斑點(diǎn)位置a）正確的b）中心距太大c）中心距太小d）中心距歪斜圖10—25軸孔垂直度檢查二．圓錐齒輪的裝配

圓錐齒輪傳動(dòng)軸線的幾何位置一般由箱體加工所決定，箱體內(nèi)主被動(dòng)軸孔的垂直度誤差按圖10—25所示檢查。接觸精度也用涂色法進(jìn)行檢查，當(dāng)載荷很小時(shí)，接觸斑點(diǎn)的位置應(yīng)在齒寬中部稍偏小端，接觸長(zhǎng)度約為齒長(zhǎng)的2／3左右。載荷增大，斑點(diǎn)位置向齒輪的大端方向延伸，在齒高方向也有擴(kuò)大。如裝配不符合要求：應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。軸線的軸向定位一般以圓錐齒輪的背錐作為基準(zhǔn)，裝配時(shí)使背錐面平齊，以保證兩齒輪的正確位置。圓錐齒輪裝配后要檢查齒側(cè)間隙和接觸精度。齒側(cè)間隙一般是檢查法向側(cè)隙，檢查方法與圓柱齒輪相同。若側(cè)隙不符合規(guī)定，可通過(guò)齒輪的軸向位置進(jìn)行調(diào)整。三．蝸輪蝸桿的裝配蝸輪蝸桿裝配質(zhì)量的檢查主要包括以下幾個(gè)方面：蝸輪與蝸桿軸心線垂直度檢查，通常用搖桿和千分表檢查；蝸輪與蝸桿中心距檢查，通常用內(nèi)徑千分尺測(cè)量；蝸桿軸心線與蝸輪中間平面之間偏移量的檢查，通常用樣板法和掛線法檢查，如圖10—28所示。蝸輪與蝸桿嚙合側(cè)隙檢查，可用塞尺、千分表檢查，又分直接測(cè)量法和間接測(cè)量法；蝸輪與蝸桿嚙合接觸面積誤差的檢查，將蝸輪蝸桿裝入箱體后，將紅鉛粉涂在蝸桿螺旋面上，轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿，用涂色法檢查蝸桿與蝸輪的相互位置接觸面積和接觸斑點(diǎn)等情況。圖10—28檢驗(yàn)中心距圖10—29渦輪齒面上的接觸斑點(diǎn)10．4聯(lián)軸節(jié)對(duì)中調(diào)整聯(lián)軸節(jié)用于連接不同機(jī)器或部件，將主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力傳遞給從動(dòng)軸。聯(lián)軸節(jié)的裝配內(nèi)容包括兩方面：一是將輪轂裝配到軸上；另一個(gè)是聯(lián)軸節(jié)的找正和調(diào)整。輪轂與軸的裝配大多采用過(guò)盈配合，裝配方法可采用壓入法、冷裝法、熱裝法及液壓裝配法，這些方法的工藝過(guò)程不在本書(shū)范圍內(nèi)，下面的內(nèi)容只討論聯(lián)軸節(jié)的找正和調(diào)整。10．4．1聯(lián)軸節(jié)裝配的技術(shù)要求聯(lián)軸節(jié)裝配主要技術(shù)要求是保證兩軸線的同軸度。過(guò)大的同軸度誤差將使聯(lián)軸節(jié)、傳動(dòng)軸及其軸承產(chǎn)生附加載荷。其結(jié)果會(huì)引起機(jī)器的振動(dòng)、軸承的過(guò)早磨損、機(jī)械密封的失效，甚至發(fā)生疲勞斷裂事故。因此，聯(lián)軸節(jié)裝配時(shí)，總的要求是其同軸度誤差必須控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。一．聯(lián)軸節(jié)在裝配中偏差情況的分析

(1)兩半聯(lián)軸節(jié)既平行又同心，如圖10—30(a)所示。這時(shí)S1=S3，a1=a3，此處S1、S、a1、a3表示聯(lián)軸節(jié)上方（0°）和下方（180°）兩個(gè)位置上的軸向和徑向間隙。

(2)兩半聯(lián)軸節(jié)平行，但不同心，如圖10—30(b)所示。這時(shí)S1=S3，al≠a3，即兩軸中心線之間有平行的徑向偏移。

(3)兩半聯(lián)軸節(jié)雖然同心，但不平行，如圖10—30(c)所示。這時(shí)S1≠S3，a1=a3，即兩軸中心線之間有角位移(傾斜角為α)。

(4)兩半聯(lián)軸節(jié)既不同心，也不平行，如圖10—30(d)所示。這時(shí)S1≠S3，a1≠a3，即兩軸中心線既有徑向偏移也有角位移。圖10—30聯(lián)軸節(jié)找正時(shí)可能遇到的四種情況

1、2——軸承座支點(diǎn)二．聯(lián)軸節(jié)找正的方法1．直尺塞規(guī)法利用直尺測(cè)量聯(lián)軸節(jié)的同軸度誤差，利用塞規(guī)測(cè)量聯(lián)軸節(jié)的平行度誤差。這種方法簡(jiǎn)單，但誤差大。一般用于轉(zhuǎn)速較低、精度要求不高的機(jī)器。2．外圓、端面雙表法用兩個(gè)千分表分別測(cè)量聯(lián)軸節(jié)輪轂的外圓和端面上的數(shù)值，對(duì)測(cè)得的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算分析，確定兩軸在空間的位置，最后得出調(diào)整量和調(diào)整方向。這種方法應(yīng)用比較廣泛。其主要缺點(diǎn)是對(duì)于有軸向竄動(dòng)的機(jī)器，在盤(pán)車時(shí)對(duì)端面讀數(shù)產(chǎn)生誤差。它一般適用于采用滾動(dòng)軸承、軸向竄動(dòng)較小的中小型機(jī)器。3．外圓、端面三表法三表法與上述不同之處是在端面上用兩個(gè)千分表，兩個(gè)千分表與軸中心等距離對(duì)稱設(shè)置，以消除軸向竄動(dòng)對(duì)端面讀數(shù)測(cè)量的影響，這種方法的精度很高，適用于需要精確對(duì)中的精密機(jī)器和高速機(jī)器。如汽輪機(jī)、離心式壓縮機(jī)等，但此法操作、計(jì)算均比較復(fù)雜。4．外圓雙表法用兩個(gè)千分表測(cè)量外圓，其原理是通過(guò)相隔一定間距的兩組外圓讀數(shù)確定兩軸的相對(duì)位置，以此得知調(diào)整量和調(diào)整方向，從而達(dá)到對(duì)中的目韻。這種方法的缺點(diǎn)是計(jì)算較復(fù)雜。5．單表法它是近年來(lái)國(guó)外應(yīng)用比較廣泛的一種找正方法。這種方法只測(cè)定輪轂的外圓讀數(shù)，不需要測(cè)定端面讀數(shù)。操作測(cè)定僅用一個(gè)千分表，故稱單表法。此法對(duì)中精度高，不但能用于輪轂直徑小而軸端距比較大的機(jī)器軸找正，而且又能適用于多軸的大型機(jī)組（如高轉(zhuǎn)速、大功率的離心壓縮機(jī)組）的軸找正。用這種方法進(jìn)行軸找正還可以消除軸向竄動(dòng)對(duì)找正精度的影響。操作方便，計(jì)算調(diào)整量簡(jiǎn)單，是一種比較好的軸找正方法。10．4．2．聯(lián)軸節(jié)裝配誤差的測(cè)量和求解調(diào)整量一般在安裝機(jī)械設(shè)備時(shí)，先裝好從動(dòng)機(jī)構(gòu)，再安裝主動(dòng)機(jī)，找正時(shí)只需調(diào)整主動(dòng)機(jī)。主動(dòng)機(jī)的調(diào)整是通過(guò)對(duì)兩軸心線同軸度的測(cè)量結(jié)果分析計(jì)算而進(jìn)行的。同軸度的測(cè)量如圖10—31(a)所示，兩個(gè)千分表分別裝在同一磁性座中的兩根滑桿上，千分表1測(cè)出的是徑向間隙a，千分表2測(cè)出的是軸向間隙S，磁性座裝在基準(zhǔn)軸（從動(dòng)軸）上。測(cè)量時(shí)，連上聯(lián)軸節(jié)螺栓，先測(cè)出上方(0°)的a1、S1，然后將兩半聯(lián)軸節(jié)向同一方向一起轉(zhuǎn)動(dòng)，順次轉(zhuǎn)到90°、180°、270°3個(gè)位置上，分別測(cè)出a2、S2；a3、S3；a4、S4。將測(cè)得的數(shù)值記錄在圖中，如圖10—31(b)所示。圖10—31千分表找正及測(cè)量記錄圖將聯(lián)軸節(jié)再向前轉(zhuǎn)，核對(duì)各位置的測(cè)量數(shù)值有無(wú)變動(dòng)。如無(wú)變動(dòng)可用式a1+a3=a2+a4；S1+S3=S2+S4檢驗(yàn)測(cè)量結(jié)果是否正確。如實(shí)測(cè)數(shù)值代入恒等式后不等，而有較大偏差（大于0,02mm），就可以肯定測(cè)量的數(shù)值是錯(cuò)誤的，需要找出產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因。糾正后再重新測(cè)量，直到符合兩恒等式后為止。然后，比較對(duì)稱點(diǎn)的兩個(gè)徑向間隙和軸向間隙的數(shù)值（如a1和a3，Sl和S3），如果對(duì)稱點(diǎn)的數(shù)值相差不超過(guò)規(guī)定值(0,05～0,1mm)時(shí)，則認(rèn)為符合要求，否則就需要進(jìn)行調(diào)整。聯(lián)軸節(jié)找正時(shí)的計(jì)算圖10—32聯(lián)軸節(jié)的調(diào)整方法1．先使兩半聯(lián)軸節(jié)平行由圖10—32（a）可知，欲使兩半聯(lián)軸節(jié)平行，應(yīng)在主動(dòng)機(jī)軸的支點(diǎn)2下增加x（mm）厚的墊片，x值可利用圖中畫(huà)有剖面線的兩個(gè)相似三角形的比例關(guān)系算出：式中D——聯(lián)軸節(jié)的直徑，mm；

L——主動(dòng)機(jī)軸兩支點(diǎn)的距離，mm；

b——在0°和180°兩個(gè)位置上測(cè)得的軸向間隙之差(b=S1－S3)，mm。

由于支點(diǎn)2墊高了，因此軸Ⅱ?qū)⒁灾c(diǎn)1為支點(diǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)兩半聯(lián)軸節(jié)的端面雖然平行了，但軸Ⅱ上的半聯(lián)軸節(jié)的中心卻下降了y（mm），如圖10—32（b）所示。y值可利用畫(huà)有剖面線的兩個(gè)相似三角形的比例關(guān)系算出：式中

——支點(diǎn)1到半聯(lián)軸節(jié)測(cè)量平面的距離。2．再將兩半聯(lián)軸節(jié)同心由于a1>a3，原有徑向位移量e=（a1－a3)／2，兩半聯(lián)軸節(jié)的全部位移量為e+y。為了使兩半聯(lián)軸節(jié)同心，應(yīng)在軸Ⅱ的支點(diǎn)l和支點(diǎn)2下面同時(shí)增加厚度為e+v的墊片。由此可見(jiàn)，為了使軸I、軸Ⅱ兩半聯(lián)軸節(jié)既平行又同心，則必須在軸Ⅱ支點(diǎn)1下面加厚度為e＋y的墊片，在支點(diǎn)2下面加厚度為x＋e＋y的墊片，如圖10—32（c）所示。10．4．3．聯(lián)軸節(jié)激光對(duì)中法（1）

圖10—33所示為一對(duì)需要對(duì)中的設(shè)備示意圖。在A軸和B軸上分別安裝能同時(shí)發(fā)送和接收激光束的測(cè)量器，并通過(guò)信號(hào)線與儀器主機(jī)相連。激光束分別從裝在A、B軸上的兩只測(cè)量器發(fā)出，并被對(duì)方所接收。當(dāng)光束落在接收器的光電點(diǎn)陣CCD采集面上時(shí)，便形成一個(gè)很小的照射區(qū)域，儀器主機(jī)經(jīng)過(guò)計(jì)算，確定出該照射區(qū)域的能量中心點(diǎn)。隨著軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，各自光束的能量中心點(diǎn)也分別在對(duì)方接收器的CCD采集面上移動(dòng)。儀器根據(jù)位移量即可計(jì)算出被測(cè)設(shè)備的軸偏差和角偏差。圖10—33激光對(duì)中示意圖圖10—34激光對(duì)中過(guò)程簡(jiǎn)化示意圖10．4．3．聯(lián)軸節(jié)激光對(duì)中法（2）

激光對(duì)中儀是通過(guò)分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)正交平面內(nèi)實(shí)際偏差的分量，并分別糾正其分量偏差來(lái)調(diào)整對(duì)中設(shè)備的。現(xiàn)將激光對(duì)中儀的工作過(guò)程簡(jiǎn)化，如圖10—34所示，并研究其中一個(gè)平面內(nèi)的偏差分量。圖10—33中，A和B分別為兩個(gè)被測(cè)軸的軸心線，S為測(cè)得的兩只測(cè)量器之間的距離，δ為兩軸連接端面處的軸偏差（通常位于兩測(cè)量器間的中點(diǎn)），α為兩軸間的角偏差。兩軸經(jīng)過(guò)180°的翻轉(zhuǎn)，軸上的測(cè)量器便從兩軸的上半部分別移至下半部，此時(shí)，激光束分別在對(duì)方接收器的CCD采集面上發(fā)生位移，設(shè)位移的徑向分量分別為△A和△B。，可知角偏差與徑向位移分量的關(guān)系為

tanα=(△A+△B)／2S

假設(shè)B軸作平移，使兩軸在中點(diǎn)處重合，則△A和△B將分別變?yōu)椤鰽－2δ和△B+2δcosα。根據(jù)對(duì)稱原理，可知軸偏差與徑向位移分量的關(guān)系為△A－2δ=△B+2δcosα從以上分析可知，激光對(duì)中儀的測(cè)量值僅與對(duì)方接收器CCD采集面上光束能量中心位移的徑向分量有關(guān)。從上式可知，角偏差的任何微小變化均可從△A+△B的變化中檢測(cè)出來(lái)，而使用千分表是無(wú)法做到這一點(diǎn)的。上式還表明，當(dāng)角偏差很小時(shí)，cosα=1，δ=(△A+△B)／4，測(cè)量的精確性相當(dāng)高。激光對(duì)中法的優(yōu)點(diǎn)（1）由于激光消除了鋼尺下垂的缺點(diǎn)，所以精確度很高，可達(dá)1μm；（2）測(cè)量結(jié)果無(wú)需手工繪圖并計(jì)算校準(zhǔn)誤差，這一切工

作都可以自動(dòng)完成，操作中能夠顯示每時(shí)每刻的測(cè)量值，比如即時(shí)反映旋緊螺栓過(guò)程中的變化情況；（3）帶永久儲(chǔ)存功能，可事后將所有測(cè)量結(jié)果打印輸出

或傳送到計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步處理；

（4）最大的優(yōu)點(diǎn)是使對(duì)中過(guò)程簡(jiǎn)單化，只需5步工作，即可完成對(duì)中；（5）直接給出地腳的移動(dòng)尺寸，現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)時(shí)對(duì)中數(shù)據(jù)實(shí)

時(shí)顯示，移動(dòng)的方向正確與否容易直觀判斷；

（6）大多數(shù)激光對(duì)中儀不僅可水平對(duì)中，還可進(jìn)行垂直對(duì)中。10．5轉(zhuǎn)子現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)轉(zhuǎn)子的不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械主要的激振源，也是許多種自激振動(dòng)的觸發(fā)因素。不平衡會(huì)引起轉(zhuǎn)子的撓曲和內(nèi)應(yīng)力，使機(jī)器產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，加速軸承、軸封等零件的磨耗，降低機(jī)器的工作效率，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鸶鞣N事故。此外，振動(dòng)還會(huì)通過(guò)軸承、機(jī)座等傳到基礎(chǔ)和建筑物，惡化附近的工作環(huán)境。為了改善其工作狀況，轉(zhuǎn)子（小至鐘表擺輪、回轉(zhuǎn)儀轉(zhuǎn)子，大至汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、巨輪的螺旋漿）在制造、安裝調(diào)試或修理時(shí)，常要進(jìn)行平衡。平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械在制造、調(diào)試及維修過(guò)程中的一個(gè)工藝過(guò)程，它是通過(guò)改變轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布的辦法，即在轉(zhuǎn)子上適當(dāng)?shù)牡胤?，加上（或減去）一些質(zhì)量(稱為校正質(zhì)量或配重)，從總體上盡可能地減小轉(zhuǎn)子的不平衡。平衡的具體目標(biāo)是減少轉(zhuǎn)子撓曲、減少機(jī)器振動(dòng)以及減少軸承動(dòng)反力。這三個(gè)目標(biāo)有時(shí)是一致的，有時(shí)是有矛盾的，但是它們必須統(tǒng)一于平衡的最終目標(biāo)——保證機(jī)器平穩(wěn)地、安全可靠地運(yùn)行。10．5．1靜不平衡與動(dòng)不平衡不平衡可分為靜不平衡、偶不平衡和動(dòng)不平衡。任何固體正常旋轉(zhuǎn)時(shí)都是以其主慣性軸為旋轉(zhuǎn)軸的，而且主慣性軸通過(guò)它的重心。轉(zhuǎn)子處于平衡狀態(tài)時(shí)，其旋轉(zhuǎn)軸應(yīng)該與其主慣性軸重合。任何不平衡因素都會(huì)改變轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布，并導(dǎo)致主慣性軸位置的變化。圖10—35靜不平衡1．靜不平衡

不平衡位于轉(zhuǎn)子的中部，在這種情況下，只要在不平衡量沿徑向的反方向上加一個(gè)配重就可以消除不平衡，如圖10—35所示，轉(zhuǎn)子上部圓點(diǎn)代表不平衡量，下部的圓點(diǎn)代表加的配重。注意靜不平衡的主慣性軸平行于旋轉(zhuǎn)軸。圖10—36偶不平衡2．偶不平衡如圖10—36所示，m1=m2，轉(zhuǎn)子的重心是在旋轉(zhuǎn)軸上，但主慣性軸和旋轉(zhuǎn)軸不重合，因而至少要放置兩塊配重才能達(dá)到平衡的目的，如圖中與m1和m2所對(duì)應(yīng)畫(huà)圈的地方。3．動(dòng)不平衡動(dòng)不平衡是以上兩種不平衡的綜合，

m1≠m2，轉(zhuǎn)子的重心不在旋轉(zhuǎn)軸上，而且主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸也不平行。對(duì)于這類平衡至少需要兩個(gè)配重。10．5．2剛性轉(zhuǎn)子與柔性轉(zhuǎn)子、靜平衡與動(dòng)平衡如果轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于其一階臨界轉(zhuǎn)速（注：一階臨界轉(zhuǎn)速指的是轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率=軸系的一階自振頻率，當(dāng)轉(zhuǎn)頻達(dá)到這一條件，軸系發(fā)生共振），此時(shí)不平衡離心力較小，而且轉(zhuǎn)軸的剛度較大。因而不平衡力引起的轉(zhuǎn)子撓曲變形很小（相對(duì)轉(zhuǎn)子偏心量），可以忽略。這種轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子。反之，不平衡力引起的撓曲變形不能忽略（撓曲使得偏心量加大）的轉(zhuǎn)子稱為柔性轉(zhuǎn)子。剛性轉(zhuǎn)子：工作轉(zhuǎn)速低于0.5倍的一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子。即n<0.5ne。柔性轉(zhuǎn)子：工作轉(zhuǎn)速高于0.7倍的一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子。即n>0.7ne。柔性轉(zhuǎn)子與剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)特性有很大的不同，因而它們的平衡方法差異也很大。1．轉(zhuǎn)子做靜平衡的條件在GB9239—1988平衡標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)剛性轉(zhuǎn)子做靜平衡的條件定義為：如果盤(pán)狀轉(zhuǎn)子的支撐間距足夠大并且旋轉(zhuǎn)時(shí)盤(pán)狀部位的軸向跳動(dòng)很小，從而可忽略偶不平衡(動(dòng)平衡)，這時(shí)可用一個(gè)校正面校正不平衡即單面(靜)平衡。只做靜平衡的轉(zhuǎn)子條件如下：（D／b——轉(zhuǎn)子直徑D與兩校正面之間的距離b之比）（1）對(duì)單級(jí)泵、兩級(jí)泵的轉(zhuǎn)子，凡工作轉(zhuǎn)速小于1800rpm時(shí)，不論是D／b<6或D／b≥6，只做靜平衡即可。但是如果要求做動(dòng)平衡時(shí)，必須要保證D／b<6，否則只能做靜平衡。（2）對(duì)單級(jí)泵、兩級(jí)泵的轉(zhuǎn)子，凡工作轉(zhuǎn)速高于1800rpm時(shí)，如果D／b≥6，則只做靜平衡即可。但平衡后的剩余不平衡量要不大于許用不平衡量的1／2。如果要求做動(dòng)平衡，要看兩個(gè)校正面的平衡是否能在平衡機(jī)上分離開(kāi)，如果分離不開(kāi)，則只能做靜平衡。（3）對(duì)一些開(kāi)式葉輪等轉(zhuǎn)子，如果不能實(shí)現(xiàn)兩端支撐，則只做靜平衡即可。因?yàn)閮啥瞬荒苤危瑒?shì)必進(jìn)行懸臂，這樣在平衡機(jī)上做動(dòng)平衡很危險(xiǎn)，只能在平衡架上進(jìn)行單面(靜)平衡。2．轉(zhuǎn)子做動(dòng)平衡的條件在GB9239標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：“凡剛性轉(zhuǎn)子如果不能滿足做靜平衡的盤(pán)狀轉(zhuǎn)子的條件，則需要在兩個(gè)平面來(lái)平衡，即動(dòng)平衡?！敝蛔鲮o平衡的轉(zhuǎn)子條件如下（平衡靜度G0.4級(jí)為最高精度，一般情況下泵葉輪的動(dòng)平衡靜度選擇G6.3級(jí)或G2.5）。（1）對(duì)單級(jí)泵、兩級(jí)泵的轉(zhuǎn)子，凡工作轉(zhuǎn)速高于1800rpm時(shí)，只要D／b<6時(shí)，應(yīng)做動(dòng)平衡。（2）對(duì)多級(jí)泵和組合轉(zhuǎn)子(3級(jí)或3級(jí)以上)，不論工作轉(zhuǎn)速多少，應(yīng)做組合轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡。10．5．3剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡方法

對(duì)于剛性轉(zhuǎn)子，不平衡離心力引起的轉(zhuǎn)子撓曲可以忽略，因此可以用剛體力學(xué)的辦法來(lái)處理其平衡問(wèn)題。這時(shí)，平衡轉(zhuǎn)速一般選得遠(yuǎn)低于第一臨界轉(zhuǎn)速，故又稱為低速平衡。圖10—37中靜不平衡的轉(zhuǎn)子，其平衡方法十分簡(jiǎn)單。圓盤(pán)面即為校正平面。把轉(zhuǎn)子放在水平的兩條平行導(dǎo)軌上或滾輪架上（圖10—37）任其自由滾動(dòng)，質(zhì)心c總是趨于支點(diǎn)的下方。經(jīng)過(guò)幾次加重(或減重)的屢試后，轉(zhuǎn)子的不平衡量就能減小到許可的程度。此時(shí)轉(zhuǎn)子在導(dǎo)軌上近似處于隨遇平衡狀態(tài)。平衡精度取決于轉(zhuǎn)子與導(dǎo)軌或滾輪之間的滾動(dòng)摩擦。轉(zhuǎn)子不需運(yùn)轉(zhuǎn)，就能進(jìn)行平衡，故稱為靜平衡。圖10—37靜平衡方法10．5．4剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡方法

剛性轉(zhuǎn)子的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡方法主要有兩種：

1.三圓幅值法；

2.影響系數(shù)法。三圓幅值法的優(yōu)勢(shì)在于不要求對(duì)相位角的精確測(cè)量，但只能作單面動(dòng)平衡。影響系數(shù)法主要用于雙面動(dòng)平衡，也可用于單面動(dòng)平衡，這個(gè)方法嚴(yán)重依賴相位角的精確測(cè)量。在廣泛使用數(shù)字式測(cè)量?jī)x器的現(xiàn)在，精確測(cè)量已經(jīng)不是障礙，但仍然在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作中應(yīng)給予相當(dāng)?shù)闹匾暋，F(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的測(cè)量?jī)x表布置

現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的測(cè)量?jī)x表布置見(jiàn)圖10—38，其中零相位點(diǎn)的測(cè)量，可以用光電轉(zhuǎn)速儀+反射片，也可用超高頻接近開(kāi)關(guān)（200Hz或以上）或磁電式轉(zhuǎn)速計(jì)（渦流傳感器）+代表0相位點(diǎn)的凸臺(tái)或凹坑。

振動(dòng)測(cè)量?jī)x相位測(cè)量?jī)x轉(zhuǎn)子測(cè)振傳感器測(cè)振傳感器相位測(cè)量傳感器圖10—38現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的儀表布置

所以在找動(dòng)平衡前，還要做好下列準(zhǔn)備：

1．作動(dòng)平衡前，一定要做好聯(lián)軸節(jié)的對(duì)中，將不對(duì)中的影響減少到最小。因?yàn)槁?lián)軸節(jié)不對(duì)中，會(huì)給找動(dòng)平衡帶來(lái)

極大的干擾，甚至造成找動(dòng)平衡失敗。2．如果采用影響系數(shù)法找動(dòng)平衡，A/D采樣頻率≥120×

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)頻（轉(zhuǎn)/秒）。即每轉(zhuǎn)采120點(diǎn)以上，這樣控制相位誤差≯3°。一．三圓幅值法步驟如下：（1）將待平衡的剛性轉(zhuǎn)子配重槽圓周三等分，等分點(diǎn)用A、B和C表示，圓心用O表示，夾角都為120°。（2）加試重，取試重p(g)。（3）將試重分別放在A、B和C三點(diǎn)上，三次開(kāi)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)得振幅分別為：

A點(diǎn)的振幅：A1(μm)；

B點(diǎn)的振幅：A2(μm)；

C點(diǎn)的振幅：A3(μm)。ABC120°圖10—39原振矢基礎(chǔ)圓（4）用相同的比例，作振動(dòng)向量圖。

第一步：以初始機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振幅A0為半徑畫(huà)圓。

第二步：在A0圓上等分三點(diǎn)，夾角為120°，編號(hào)也用A、B和C來(lái)表示，如（圖10—39）所示。

第三步：以A為圓心，以A1為半徑畫(huà)圓。

第四步：以B為圓心，以A2為半徑畫(huà)圓。

第五步：以C為圓心，以A3為半徑畫(huà)圓。在圖10—40中，圓A1和圓A2交于a點(diǎn)，圓A1和圓A3交于b點(diǎn)，圓A2與圓A3交于c點(diǎn)。

第六步：連接abc三點(diǎn)，并作Δabc的外接圓；圓心為O1，如圖10—41所示。

第七步：連接圓心OO1。

第八步：測(cè)量OB和OO1的夾角，用W°來(lái)表示。ABCabc轉(zhuǎn)動(dòng)方向ABCabc轉(zhuǎn)動(dòng)方向OO1圖10—40三圓相交圖10—41作Δabc的外接圓（5）平衡質(zhì)量的計(jì)算和平衡位置的確定。

平衡質(zhì)量：（g）平衡位置：在剛性轉(zhuǎn)子上，從B點(diǎn)向A點(diǎn)移動(dòng)角度W°。二．影響系數(shù)法

A雙面平衡法（1）

1) 在轉(zhuǎn)子兩端選擇測(cè)點(diǎn)A、B，測(cè)得原始振動(dòng)矢量A0，B0（A0，B0，γA0，γB0）

2) 取兩個(gè)校正平面Ⅰ、Ⅱ，加重半徑分別為R1、R23) 先在平面Ⅰ加試重Q1（相對(duì)相位標(biāo)記的方位角，順轉(zhuǎn)向?yàn)棣肣1），測(cè)得A、B點(diǎn)振動(dòng)矢量A1、B1。矢量A1—A0、B1—B0為Q1的

效果矢量。作矢量圖如圖10—42所示。

方位角為零的單位試重的效果矢量稱為影響系數(shù)α1、β1A1－A0A0A1B1－B0B0B1圖10—42平面Ⅰ配重的效果矢量圖γQ1A雙面平衡法（2）4) 取下Q1，在平面Ⅱ加試重Q2（相對(duì)相位標(biāo)記的方位角，順轉(zhuǎn)向?yàn)棣肣2），測(cè)得A、B點(diǎn)振動(dòng)矢量A2、B2。矢量A2—A0、B2—B0為Q2的效果矢量。作矢量圖如圖10—43所示。

方位角為零的單位試重的效果矢量稱為影響系數(shù)α2、β2A2－A0A0A2B2－B0B0B2γQ2圖10—43平面Ⅱ配重的效果矢量圖A雙面平衡法（3）5) 校正平面Ⅰ、Ⅱ上所需校正質(zhì)量P1、P2由下式求得：

6) 其模P1、P2表示校正質(zhì)量的大小；幅角表示校正質(zhì)量的方位角γP1，γP2；加重半徑分別為R1、R27) 如果平衡出現(xiàn)反常和困難，就有必要校驗(yàn)試重與測(cè)點(diǎn)

振動(dòng)值之間的線性關(guān)系是否良好，相位關(guān)系有沒(méi)有重復(fù)性，平衡轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子是否有明顯的撓曲變形等。必要時(shí)要更改校正平面或測(cè)振點(diǎn)的位置，重新進(jìn)行動(dòng)平衡。B單面平衡法

單面平衡法雖然不是嚴(yán)格的動(dòng)平衡，但是對(duì)于單圓盤(pán)類剛性轉(zhuǎn)子在某些簡(jiǎn)單條件下仍有滿意的平衡效果。因此經(jīng)常用于現(xiàn)場(chǎng)平衡工作中。

1)在轉(zhuǎn)子一端選擇測(cè)點(diǎn)A，測(cè)得原始振動(dòng)矢量A0（A0，γA0）

2)取一個(gè)校正平面Ⅰ，加重半徑為R3)在平面Ⅰ加試重Q

（相對(duì)相位標(biāo)記的方位角，順轉(zhuǎn)向?yàn)棣肣），測(cè)得A點(diǎn)振

動(dòng)矢量A1。矢量A1—A0為Q的效果矢量。作矢量圖如

圖10—44所示。A1－A0A0A1γQQβPQ圖10—44配重Q的效果矢量圖方位角為零的單位試重的效果矢量稱為影響系數(shù)α

設(shè)在平面Ⅰ欲加的平衡重為P，位于原始振動(dòng)矢量A0的對(duì)面，即αXP=A0。則有：

αPx=A0x αPy=A0y

解方程組，算得Px、Py，求得平衡重

及相對(duì)試重Q的偏移角∠β=∠P－∠Q。課程講完再見(jiàn)！預(yù)祝各位通過(guò)工業(yè)實(shí)踐操作，掌握和精通機(jī)械故障診斷技術(shù)，成為診斷專家！第十一章其它故障診斷技術(shù)11.1斷口分析技術(shù)斷口記錄了斷裂過(guò)程的相關(guān)信息，是一個(gè)重要的物證。機(jī)械零部件的斷裂原因分析，涉及許多技術(shù)，他們有：材料元素組成方面的光譜分析技術(shù)；金相組織方面的金相分析技術(shù)；材料性能方面的強(qiáng)度硬度分析技術(shù)；零件結(jié)構(gòu)方面的斷口分析技術(shù)。光譜分析、金相分析、強(qiáng)度硬度分析都需要依賴精密貴重的儀器儀表，斷口分析技術(shù)靠的是人眼的觀察，它是在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)就能初步分析的技術(shù)。11.1.1斷口分析基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)于具有塑性特征的金屬材料，斷裂是拉伸應(yīng)力作用的結(jié)果，壓縮應(yīng)力只能造成壓潰，斷口邊緣處的擠出飛邊就是其特征，剪切斷裂的主要作用應(yīng)力仍然是拉伸正應(yīng)力，如圖11-1所示，所以軸類零件的純扭轉(zhuǎn)斷裂是沿45°線開(kāi)裂。一．拉伸試棒的斷口特征

塑性材料（如結(jié)構(gòu)鋼類）制造的拉伸試棒的斷口如圖11-2，斷口處明顯表現(xiàn)出縮頸現(xiàn)象，斷面呈杯狀。ττττσσσσ圖11-1剪切應(yīng)力分析圖11-2塑性材料的拉伸斷口這是因?yàn)樵跀嗔亚?，拉?yīng)力首先超過(guò)屈服極限，材料內(nèi)部的晶粒被拉伸，同時(shí)出現(xiàn)流動(dòng)。而材料表面的晶粒約束小，容易流動(dòng)補(bǔ)充，所以伸長(zhǎng)多些，而內(nèi)部的材料晶粒約束較多，流動(dòng)補(bǔ)充不易，所以在芯棒中心的晶粒首先發(fā)生斷裂，斷裂部位從中心向外延展。因而在斷面處產(chǎn)生杯狀斷口。

鋼鐵材料的主體是鐵碳合金，在從液態(tài)凝固成固體時(shí)，首先形成晶核的是純鐵的鐵素體，碳及其他合金原子則被排擠分布到晶界處，因而晶界是扭曲的，是抵抗變形錯(cuò)動(dòng)的主要部分。這就是為什么細(xì)晶粒鋼的強(qiáng)度大于粗晶粒鋼的原因，鋼鐵材料的熱處理就是通過(guò)獲得不同的晶粒組織來(lái)獲得所需的機(jī)械性能。因而斷裂發(fā)生前塑性較高的鐵素體晶粒被拉長(zhǎng)，斷裂后，這些拉長(zhǎng)的痕跡被保留下來(lái)，在斷口處表現(xiàn)為參差不齊的形態(tài)，通常稱為纖維狀。二．穿晶斷裂與沿晶斷裂

a)穿晶斷裂(b)沿晶斷裂圖11-3斷裂形態(tài)如圖11-3（a）所示，穿晶斷裂的裂紋穿過(guò)金屬材料的晶體，這是因?yàn)榱鸭y的延展總是沿著最弱方向，而材料中由鐵素體組成的晶粒處于強(qiáng)度最弱的位置，存在扭曲錯(cuò)位的晶界則是裂紋延展的阻力，晶粒愈大，裂紋擴(kuò)展愈易。

穿晶斷裂是應(yīng)力斷裂的微觀特征，晶粒表現(xiàn)為殘余的變形，斷口表現(xiàn)為纖維狀。圖11-3（b）是沿晶斷裂的示意圖，沿晶斷裂是化學(xué)腐蝕的結(jié)果。在晶界處材料內(nèi)的雜質(zhì)全猬集于此，其中有化學(xué)性質(zhì)活躍的硫、磷等，再加上各類元素原子的鍵合度差異，存在許多薄弱環(huán)節(jié)，化學(xué)腐蝕最容易沿晶界擴(kuò)展。不銹鋼就是利用了鉻、鎳原子與鐵原子的高鍵合度，同時(shí)也在表面生成化學(xué)性質(zhì)牢固的強(qiáng)氧化膜阻擋了化學(xué)物質(zhì)的入侵，合金原子的鍵合度是改善鋼鐵材料機(jī)械性質(zhì)的重要因素。在金屬表面生成化學(xué)性質(zhì)牢固的氧化膜也是阻擋腐蝕的一種有效方式，鋁合金的陽(yáng)極氧化工藝就是走的這樣一種路線。沿晶斷裂是化學(xué)腐蝕的微觀特征，斷口表面相對(duì)平滑。許多輸送化學(xué)物質(zhì)的管道腐蝕穿孔的主要原因就是沿晶斷裂。11.1.2疲勞斷口的特征疲勞斷口是在交變應(yīng)力的作用下產(chǎn)生的。為了研究觀察疲勞斷口的特征，構(gòu)造了如圖11-4形式的試驗(yàn)裝置。交變載荷力承載梁的截面圖11-4彎曲疲勞斷裂試驗(yàn)裝置承載梁的結(jié)構(gòu)情況有兩種，一種是表面光滑的矩形斷面梁（表面殘留最后精磨加工的擠壓應(yīng)力）；另一種是在最大應(yīng)力處做了環(huán)截面應(yīng)力集中溝痕的矩形斷面梁。這種情況下，疲勞斷裂的斷口有兩種：裂源貝殼紋

終斷區(qū)圖11-5表面光滑矩形斷面圖圖11-5表面光滑的矩形截面斷面圖。特征如下：1．裂源出現(xiàn)在最大應(yīng)力處，從存在原始缺陷處開(kāi)始。疲勞斷裂的裂源只有一處，一旦出現(xiàn)就抑制了其它裂源的產(chǎn)生。裂源產(chǎn)生后，因?yàn)榱鸭y擴(kuò)展緩慢，反復(fù)的張開(kāi)閉合使得表面因擠壓而光滑，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)因環(huán)境的影響，裂源處還可能出現(xiàn)銹跡。2．貝殼紋是裂紋擴(kuò)展殘留的痕跡。因試驗(yàn)梁的外表面光滑而且殘留加工的擠壓應(yīng)力，因此芯部擴(kuò)展快，邊緣擴(kuò)展慢。貝殼紋是受載荷不均勻的影響，裂紋擴(kuò)展快慢變化所留的痕跡，而且隨著材料承載面積的減小逐步加大。3．終斷區(qū)，當(dāng)殘余材料承載面積上的應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)，發(fā)生瞬間斷裂。因此整個(gè)斷面面積與終斷區(qū)面積之比為零件的安全裕度。如圖11-5，安全裕度約為2。終斷區(qū)的宏觀表象是纖維狀。

裂源貝殼紋終斷區(qū)圖11-6存在應(yīng)力集中的矩形斷面圖圖11-6是存在應(yīng)力集中的矩形截面斷面圖。特征如下：

1．裂源，與圖11-5相同，疲勞斷裂的裂源只有一處。2．貝殼紋，因試驗(yàn)梁的表面存在應(yīng)力集中，裂紋擴(kuò)展速度表面快于芯部。3．終斷區(qū)。與圖11-5相同，也是殘余材料承載面積上的應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)，發(fā)生瞬間斷裂。也可以用以判別零件的安全裕度。

1．首先觀察裂源，若只有一個(gè)裂源，則表明為疲勞斷裂。多個(gè)裂源則為突發(fā)性斷裂。疲勞斷裂有一個(gè)發(fā)展過(guò)程，是可以事先預(yù)防的，突發(fā)性斷裂發(fā)展時(shí)間很短，是不可預(yù)防的。2．觀察貝殼紋的走向特征，判定表面是否存在應(yīng)力集中。3．觀察終斷區(qū)，估計(jì)零件的安全裕度。

疲勞斷裂表面的判讀：圖11-7純扭轉(zhuǎn)斷裂的斷口人字紋山脊紋終斷區(qū)因?yàn)閳A軸的外圓始終是最大應(yīng)力區(qū)，因而可以有多個(gè)裂源在圓周上產(chǎn)生。圓周處的人字紋是存在應(yīng)力集中的表現(xiàn)，應(yīng)力集中在多數(shù)情況是車刀的刀痕造成。山脊紋是裂紋擴(kuò)展殘留的痕跡，它是由無(wú)數(shù)的45°微裂紋的組合，由于受到另一斷面的約束和擠壓，山脊很低，必須仔細(xì)觀察才能察覺(jué)。純扭轉(zhuǎn)斷裂的終斷區(qū)位于圓心，這是純扭轉(zhuǎn)疲勞斷裂的特征。提高傳動(dòng)軸抗疲勞的措施有：提高表面光潔度，最后工序采用磨削；使軸表面存在殘余擠壓應(yīng)力，如最后工序采用滾壓或噴丸。

圖11-7所示為塑性材料傳動(dòng)軸純扭轉(zhuǎn)斷裂的斷口。11.1.3突發(fā)斷口的特征塑性斷裂的特征是斷口殘留著塑性變形的痕跡，塑性材料的突發(fā)性斷裂是由突然超載造成的。因?yàn)樗苄圆牧现圃斓臋C(jī)械零件都有一定的安全裕度，突然超載多數(shù)是操作失誤造成過(guò)大的動(dòng)載荷，如在起吊滿載或近滿載時(shí)，快速提升或下降陡停；在轉(zhuǎn)爐旋轉(zhuǎn)時(shí)突然打反轉(zhuǎn)，都能產(chǎn)生的強(qiáng)烈的慣性動(dòng)載荷。例如：某鋼鐵公司冷軋廠天車因起吊動(dòng)作過(guò)猛，引起鋼卷上下抖動(dòng)，導(dǎo)致吊具發(fā)生突然斷裂；某鋼鐵廠煉鋼轉(zhuǎn)爐因操作工在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)位時(shí)，突打反轉(zhuǎn)，造成傾動(dòng)大齒輪發(fā)生斷齒；都是操作失誤造成設(shè)備損壞的例子。在突發(fā)性超載的應(yīng)力作用下，零件材料內(nèi)部多個(gè)裂源同時(shí)在應(yīng)力最大處出現(xiàn)及發(fā)展。由于各斷裂面按各自的弱面發(fā)展，往往這些面不在同一截面，斷裂面在發(fā)展過(guò)程中必然發(fā)生轉(zhuǎn)向，與另一斷裂面匯合。斷裂面發(fā)生轉(zhuǎn)向留下的痕跡在專業(yè)術(shù)語(yǔ)上稱為斷裂瘤，斷裂瘤是塑性材料突發(fā)斷裂的重要特征。

突發(fā)斷口是指快速斷裂所產(chǎn)生的斷口，根據(jù)材料斷裂的特征，分為塑性斷裂和脆性斷裂兩類。脆性斷裂的一個(gè)重要特征是金屬材料在低應(yīng)力狀態(tài)下的突然斷裂。

脆性斷裂的斷口特征是表面較光潔，幾乎看不到金屬材料流動(dòng)變形的痕跡。這是因?yàn)榇嘈詳嗔阎饕茄刂Ы绨l(fā)展，晶界雖然扭曲，卻沒(méi)有填充滿，這是從液態(tài)冷卻到固態(tài)時(shí)，晶粒收縮造成的空隙。這些空隙甚至允許直徑小的原子通過(guò)，如氫原子就能通過(guò)空隙而聚集，當(dāng)然它們需要時(shí)間。因此氫脆并不發(fā)生在加工完后，而是發(fā)生在安裝完成，投入生產(chǎn)的時(shí)候。例如葛洲壩電站的渦輪機(jī)殼，材料16Mn，厚50mm，武漢某廠制造完成，在電站現(xiàn)場(chǎng)安裝完，不到24小時(shí)沿圓周焊縫開(kāi)裂3/4圓，判定為氫脆斷裂。如果發(fā)生在通水發(fā)電后，就相當(dāng)麻煩。產(chǎn)生脆性斷裂的原因很多，在一般工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)多數(shù)情況常溫發(fā)生的是氫脆，低溫冷脆主要發(fā)生在制氧機(jī)等深冷設(shè)備上。氫脆的原因主要是焊條在焊接前烘干脫水不足、焊接表面有油污（機(jī)械潤(rùn)滑油是碳?xì)浠衔铮┑取Ａ琢蚝扛叩匿摬娜菀装l(fā)生低溫冷脆，所以專用的低溫鋼對(duì)磷硫含量有嚴(yán)格的控制。

11.1.4斷口分析診斷實(shí)例主卷卷筒主卷減速機(jī)制動(dòng)閘主卷電機(jī)小車車體小車行走輪圖11-8小車主卷布置圖斷裂處某鋼鐵公司冷軋廠成品庫(kù)15噸天車是大連起重機(jī)廠制造，該種天車在冷軋廠有15臺(tái)，只有成品庫(kù)中的一臺(tái)天車經(jīng)常發(fā)生主卷減速機(jī)一軸斷裂事故。斷軸部位見(jiàn)圖11-8所示，廠方經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀察，發(fā)現(xiàn)每使用三個(gè)月以上就會(huì)發(fā)生，因此廠里安排組織了一批該軸的備件，不到三個(gè)月就換。但是這樣頻繁的更換仍然避免不了事故發(fā)生，一旦發(fā)生，正在吊裝的成品從空中快速墜下，近10噸的鍍錫、鍍鋅薄板從正品變成了次品。使廠里的人員不堪忍受，因此委托公司所屬的大專院校研究斷裂原因。我們接到委托時(shí)，也拿到了最近的事故斷軸。斷裂部位在軸的傳動(dòng)端滾動(dòng)軸承安裝軸頸與過(guò)渡段軸頸的臺(tái)肩處，在過(guò)渡軸頸上，如圖11-9所示。這兩段軸頸的半徑相差5mm，