百分表对中的理论与操作指导
2019-01-11刘召王炜丁宁
刘召 王炜 丁宁
摘要：百分表对中是目前旋转机械设备（以下，简称设备）对中广泛常用的方法。本文主要对设备对中的基础，用百分表进行状态的测量检查，以及如何用作图法、计算法进行调整而介绍和分析。对百分表测量头不同预压位置的所有状态以及计算调整时运用的知识定理进行了详细的说明推导。
Abstract： Dial indicator alignment is a widely used method for rotating machinery equipment （hereinafter referred to as equipment） alignment. This article mainly introduces and analyzes the basis of equipment alignment， using a dial indicator to measure and check the status， and how to use it to adjust the graph method and calculation method. All the states of the different preload positions of the dial measuring head and the knowledge theorem used in the calculation and adjustment are explained in detail.
关键词：对中;百分表;计算
Key words： alignment;dial indicator;calculation
中图分类号：TB752+.25 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）36-0236-03
1 概述
对中是一个需要耐心和细心的工作，主要测量调整设备及其半联轴节的基本尺寸、径向位移和端面位移，根据测得的数据和百分表测量头的预压位置，正确判断相对状态是对中调整工作的关键。本文围绕设备对中的基础和全过程所有状况进行介绍，与其他该方面的论文或课程相比重在全面详细。
2 设备对中的介绍和基础
对中作为设备安装、检修的重要工序，不可或缺。机组的轴往往通过两个半联轴节（或称为半联轴器）连接，两根轴的旋转中心是否共线，直接影响设备运转中的振动、轴承温度、设备内部零件的磨损等方面，严重的甚至造成事故。
两半联轴节（也是两根轴）的状态有如下四种：
①两半联轴节平行，且同轴。既没有径向位移，也没有端面位移;
②两半联轴节不同轴。存在径向位移;
③两半联轴节不平行。存在端面位移;
④两半联轴节不平行，也不同轴。既存在径向位移，也存在端面位移。
后面三种状态都是不正常的，需要进行对中调整，直至两半联轴节既平行又同轴，或径向位移与端面位移都在标准范围内。
百分表是一种精度较高的比较量具，主要用于测量形位误差，也可用于设备安装的精密找正。百分表测量头受压时，大指针顺时旋转，称作正，记为“﹢”;受拉时，大指针逆时旋转，称作负，记为“﹣”。
一般情况下，百分表磁性表座（或夹具）固定在基准设备半联轴节，测量头预压在调整设备半联轴节。有时，由于百分表夹具、空间等制约，磁性表座（或夹具）固定在调整设备半联轴节，测量头预压在基准设备半联轴节。
无论哪种情况，先将测得的数据记录整理，这时数据显示的是测量头预压的那半联轴节。然后按实际情况，将數据转换成可调整半联轴节（设备）的。再根据测量头的预压位置，作出两半联轴节的相对状态，最后计算调整。转换原则：径向位移方向相反，即“﹢作﹣，﹣作﹢”，数值不变;端面位移方向与数值均不变。
百分表测量头一般预压在半联轴节径向外圆，端面预压在与另一个半联轴节相对端面。有时会预压在半联轴节径向的内圆，端面在该半联轴节背部端面，共有四种组合。具体，如图1。
同一组数据，不同的组合，两半联轴节状态是不一样的。
3 用百分表进行测量并作出状态图
3.1 测量
做好测量前的准备工作：
准备两副磁性表座（或夹具），两只百分表、塞尺、钢板尺、卷尺、游标卡尺、千分尺等量具及其他工具;检查并消除可能影响对中的各种因素，如设备地脚，清洁半联轴节上的油污、锈斑;设备与导轨（或机座等）中间无杂物，无跷跷板现象;两半联轴节全跳动均应在标准范围内。各测量工具应通过检验，并在有效期内。
测量的步骤：
①检查设备地脚是否平整，有无虚脚，如果有用塞尺测数值，铜皮垫实。
②用钢板尺等初步对中找正。主要是径向的左右上下，端面的左右。直接用百分表测量误差太大，容易读错数据。
③安装磁性表座（或夹具）及百分表，装百分表时要固定牢，但要保证测量杆活动自如。径向百分表测量杆要尽量垂直轴线，其中心要通过轴心;端面百分表测量杆要尽量垂直端面。调整磁性表座（或夹具），使百分表小表指针在量程中间位置，并最好调到整位数，百分表大指针调零。试转一周，此时大小指针均应回到原来位置。如果不归零，检查磁性表座（或工装）是否固定牢，百分表是否合格完好，两半联轴节各自的的全跳动是否在标准范围内。
④将径向百分表转到最上面，慢慢转动基准设备半联轴节，每隔90°测量一组数据，测得上、下、左、右四处的径向b，记录在圆外。端面百分表测量如上，端面百分表数据a记录在圆内，如图2所示。根据百分表对中数据的有效性原则：a1+a3≈a2+a4，b1+b3≈b2+b4。如果差值大于0.02mm，即可判断磁性表座（或夹具）固定不牢，或百分表不合格，两半联轴节各自的全跳动超差等。
端面位移是两个半联轴节在同一方向上的开口位移。其计算公式，上下为Δa上下= a3-a1。差值为正（+），说明百分表测量头到a3点比在a1点是受压的;差值为负（-），说明百分表测量头到a3点比在a1点是受拉的。
左右为Δa左右= a4-a2。差值为正（+），说明百分表测量头到a4点比在a2点是受压的;差值为负（-），说明百分表测量头到a4点比在a2点是受拉的。
根据测量头预压在调整设备半联轴节的哪个端面，结合上面差值的正负，来确定两半联轴节（设备）端面位移状态，作出示意图。
径向位移是两个半联轴节的轴心在同一个面上下和左右的位移，即Δb上下与Δb左右。径向位移上下的测量是以基准设备半联轴节轴心投影在调整设备半联轴节端面上的点为圆心O基准投影，以该圆心到调整设备半联轴节b1点的距离x为理想半径，在半径r调整的圆上转动，百分表到b3点数值变化量是b3点到圆心O基准投影距离y减去x，即b3-b1。如图3所示。
当x=r调整-Δb上下时，y=r调整+Δb上下，百分表的数值变化量：y-x=+2Δb上下，y>x，即b3-b1=+2Δb上下。故：+Δb上下=（b3-b1）/2，差值一半为正（+），说明百分表测量头到b3点比在b1点是受压的。
当x=r调整+Δb上下时，y=r调整-Δb上下，百分表的数值变化量：y-x=-2Δb上下，y 同理，Δb左右也有两种状态，计算和Δb上下相同。 根据测量头预压在半联轴节径向的外圆或内圆，结合上面差值的正负，来确定两半联轴节（设备）径向位移状态，作出示意图。 3.2 作出状态图 以下为实例。图4为百分表测量头分别预压在调整设备半联轴节的外圆、与基准设备相背的端面，数据单位为：丝，1丝=0.01mm。 4 设备对中的调整计算 两半联轴节（设备）的调整，是通过加减调整设备地脚下的铜垫以及地脚的移动来完成。测量调整设备半联轴节的计算直径记为D，一般为a1点到a3点的距离，或a2点到a4点的距离，测量调整设备前脚到半联轴节端面所在面的垂直距离记为L1，测量前后脚间的距离记为L2。以图4上下相对状态图为例，将D、L1、L2代入。由图5可知，要完成上下调整，两个前脚下分别加入（h+Δb上下）厚度的铜垫，两个后脚下分别加入（h+i+Δb上下）厚度的铜垫。 由角度与几何知识，可以推导出直角三角形α、β、γ为相似三角形，如图6。 对应角相等的三角形为相似三角形，相似三角形对应边成比例。所以： h/L1=i/L2=Δa上下/D h=L1×Δa上下/D i=L2×Δa上下/D 前脚= h+Δb上下=（L1×Δa上下/D）+Δb上下 后脚= h+i+Δb上下=[（L1+L2）×Δa上下/D] +Δb上下 同理，要完成左右调整，需要前脚向a2/b2端移动（j+Δb左右）的距离，后脚向a2/b2端移动（j+k+Δb左右）的距离。如图7。 j/L1=k/L2=Δa左右/D j=L1×Δa左右/D k=L2×Δa左右/D 前脚=j+Δb左右=（L1×Δa左右/D）+Δb左右 后脚= j+k+Δb左右=[（L1+L2）×Δa左右/D]+Δb左右 调整后一定要进行两半联轴节的状态复测，并视情况再作调整。另外，在不同地区，不同行业，将半联轴节称作半联轴器、接手、对轮、转子、法兰等。端面位移称作角位移、开张距等。0.01mm稱作1丝，也称作1道。 5 结论 综述，对中是使两台设备的轴线重合。垂直互相平行的两个平面的直线互相平行或重合。因此，将两根轴线各自的垂面平行（两垂面分别记为P面、Q面。即，两台设备半联轴节的端面），消除端面位移。然后，将两根轴线与各自垂面的交点在P面或Q面上的投影重合，计算圆心距，消除径向位移。本文把百分表对中过程进行了归纳和整理，针对径向位移与端面位移的调整计算进行了详细说明，对于加强认识理解，提高对中的效率有很大作用。 参考文献： [1]张保军.联轴节的校直方法[J].测试技术学报，2002（s2）：897-904. [2]杨林，闫亮，初保卫.离心泵联轴器百分表找正对中计算方法.第十三届宁夏科学家论坛论文集[C].2017：545-550. [3]黄冬梅.联轴器对中的几种方法比较[J].机电信息，2017（30）：67-68.
