CN106568383A - 一种非接触式的大型轴系对中方法 - Google Patents

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唐晨
丁红昌
曹国华
张茂云
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G01B11/005—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines

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Abstract

本发明公开了一种非接触式的大型轴系孔对中方法，首先通过简易测量或预估，找到近似大型轴系的轴系孔或半孔的圆心位置，将其标定为预估圆心，在预估圆心位置处通过可转动固定装置放置至少三个激光器，三个激光器位于以预估圆心为圆心的同一圆周上；激光器发出的激光束的夹角及预估圆心到激光束与圆周交点的距离可测定，进而通过公式获得轴系孔或半孔的实际圆心坐标，完成轴系对中校准。本发明解决了现有技术多点接触式测量多次与孔内壁人为干扰比较大，且速度较慢的不足。

Description

一种非接触式的大型轴系对中方法
技术领域
本发明涉及非接触式大型轴系孔对中方法，属于测量技术及激光应用领域。
背景技术
随着重工业的大力发展，生产规模日趋大型化。大型机组轴系在安装操作时，需要将多个轴承支撑座准确对中，这种对中通常涉及孔对中，是指设备上的深孔，半孔或者多孔的对中，如汽轮机、水轮机、燃气轮机、烟气轮机等涡轮机以及风力发电机组、压缩机、离心式压缩机等机组，对中误差过大将会增大轴与联轴器之间的应力，产生振动，影响机组的运转情况和使用寿命。为了保证机组的稳定运行，轴系对中是一项非常重要的工作，其要求的精度也越来越高。
目前对中仪所采用的孔对中方法都属于接触式对中，需要用测杆多次与孔内壁接触进行测量，受人为干扰比较大，且多点、多次的测量方法速度较慢。
发明内容
为了克服现有激光孔对中接触测量的人为受力干扰大、测量速度慢等不足，我们发明了一种非接触式的大型轴系孔对中方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种非接触式的大型轴系对中方法，首先通过简易测量或预估，找到近似大型轴系的轴系孔或半孔的圆心位置，将其标定为预估圆心O’(x’,y’)，在预估圆心O’位置处通过可转动固定装置放置至少三个激光器，三个激光器位于以预估圆心O’为圆心的同一圆周上；
一号激光器1发出的激光束和二号激光器2发出的激光束之间的夹角，与二号激光器2发出的激光束和三号激光器3发出的激光束之间的夹角，经标定应相等，为一定值β；一号激光器1发出的激光束与水平面具有的空间角α可由倾角测量装置测得为；
预估圆心O’到一号激光器1发出的激光束与圆周交点A1的距离为d1，预估圆心O’到二号激光器2发出的激光束与圆周交点A2的距离为d2，预估圆心O’到三号激光器3发出的激光束与圆周交点A3的距离为d3；d1、d2、d3分别可由精密测距装置测得；
一号激光器1发出的激光束与圆周交点为A1(a1,b1)，二号激光器2发出的激光束与圆周交点为A2(a2,b2)，三号激光器3发出的激光束与圆周交点为A3(a3,b3),A1、A2、A3三点坐标可由下式决定：
A1(a1,b1)＝A1(x'+d1cosα,y'+d1sinα)
A2(a2,b2)＝A2[x'+d2cos(α+β),y'+d1sin(α+β)]
A3(a3,b3)＝A3[x'+d3cos(α+2β),y'+d3sin(α+2β)]
经测量后轴系孔或半孔的实际圆心坐标O(x,y)可由下式决定：
通过以上过程，获得轴系孔或半孔的实际圆心坐标O(x,y)，完成大型轴系对中校准。
与现有技术相比，本发明采用了非接触式测量方法，进行了孔及半孔对中测量，解决了现有技术多点接触式测量多次与孔内壁人为干扰比较大，且速度较慢的不足，本发明具有应用场合广、测量精度高、简单易用等特点。
附图说明
图1是本发明之非接触式大型轴系对中方法示意图
图2是本发明之非接触式大型轴系对中方法之参考系光路示意
图中：
1、一号激光器；2二号激光器；3、三号激光器；A1、一号激光器照射在被测物上的光点位置；A2、二号激光器照射在被测物上的光点位置；A3、三号激光器照射在被测物上的光点位置；O’、预估圆心；0、实际被测物的圆心。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
本发明一种非接触式的大型轴系对中方法的原理为：在半开轴承内固定测量装置，如图1所示，通过三个激光器1、2、3测量出图2中d1、d2、d3的值。
在实际使用中，首先通过简易测量或预估，找到近似大型轴系的轴系孔或半孔的圆心位置，将其标定为预估圆心O’(x’,y’)，在轴系内固定测量装置，测量装置包括通过可转动固定装置放置在预估圆心O’(x’,y’)位置处的至少三个激光器，三个激光器位于以预估圆心O’(x’,y’)为圆心的同一圆周上。
理想情况下一号激光器1发出的激光束和二号激光器2发出的激光束之间的夹角，与二号激光器2发出的激光束和三号激光器3发出的激光束之间的夹角，经标定应相等，为一定值β；一号激光器1发出的激光束与水平面具有的空间角α可由倾角测量装置测得为；预估圆心O’(x’,y’)与各激光束在圆周上的照射点的距离d1、d2、d3分别可由精密测距装置测得。
一号激光器1发出的激光束与圆周交点为A1(a1,b1)，二号激光器2发出的激光束与圆周交点为A2(a2,b2)，三号激光器3发出的激光束与圆周交点为A3(a3,b3),A1、A2、A3三点坐标可由下式决定：
A1(a1,b1)＝A1(x'+d1cosα,y'+d1sinα)
A2(a2,b2)＝A2[x'+d2cos(α+β),y'+d1sin(α+β)]
A3(a3,b3)＝A3[x'+d3cos(α+2β),y'+d3sin(α+2β)]
预估圆心O’到一号激光器1发出的激光束与圆周交点A1的距离为d1，预估圆心O’到二号激光器2发出的激光束与圆周交点A2的距离为d2，预估圆心O’到三号激光器3发出的激光束与圆周交点A3的距离为d3。
经测量后轴系孔或半孔的实际圆心坐标O(x,y)可由下式决定：
通过以上过程，获得轴系孔或半孔的实际圆心坐标O(x,y)，完成大型轴系对中校准。

Claims (1)

1.一种非接触式的大型轴系对中方法，其特征在于：
首先通过简易测量或预估，找到近似大型轴系的轴系孔或半孔的圆心位置，将其标定为预估圆心O’(x’,y’)，在在预估圆心O’位置处通过可转动固定装置放置至少三个激光器，三个激光器位于以预估圆心O’为圆心的同一圆周上；
一号激光器发出的激光束和二号激光器发出的激光束之间的夹角，与二号激光器发出的激光束和三号激光器发出的激光束之间的夹角，经标定应相等，为一定值β；一号激光器发出的激光束与水平面具有的空间角α可由倾角测量装置测得为；
预估圆心O’到一号激光器发出的激光束与圆周交点A1的距离为d1，预估圆心O’到二号激光器发出的激光束与圆周交点A2的距离为d2，预估圆心O’到三号激光器发出的激光束与圆周交点A3的距离为d3；d1、d2、d3分别可由精密测距装置测得；
一号激光器发出的激光束与圆周交点为A1(a1,b1)，二号激光器发出的激光束与圆周交点为A2(a2,b2)，三号激光器发出的激光束与圆周交点为A3(a3,b3),A1、A2、A3三点坐标可由下式决定：
A1(a1,b1)＝A1(x'+d1cosα,y'+d1sinα)
A2(a2,b2)＝A2[x'+d2cos(α+β),y'+d1sin(α+β)]
A3(a3,b3)＝A3[x'+d3cos(α+2β),y'+d3sin(α+2β)]
经测量后轴系孔或半孔的实际圆心坐标O(x,y)可由下式决定：
x = ( b 3 2 - b 2 2 ) ( b 2 - b 1 ) ( a 2 2 - a 1 2 ) ( b 2 - b 2 ) + ( a 3 2 - a 2 2 ) ( b 2 - b 1 ) 2 ( a 2 - a 1 ) ( b 3 - b 2 ) - 2 ( a 3 - a 2 ) ( b 2 - b 1 )
y = ( a 3 2 - a 2 2 ) ( a 2 - a 1 ) - ( b 2 2 - b 1 2 ) ( a 3 - a 2 ) + ( b 3 2 - b 2 2 ) ( a 2 - a 1 ) - ( a 2 2 - a 1 2 ) ( a 3 - a 2 ) 2 ( a 2 - a 1 ) ( b 3 - b 2 ) - 2 ( a 3 - a 2 ) ( b 2 - b 1 )
通过以上过程，获得轴系孔或半孔的实际圆心坐标O(x,y)，完成大型轴系对中校准。
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